搭建私人低功耗服务器——如何将树莓派的系统装进USB设备

前言

最近搞了几个比较大的项目,github的免费套餐有点吃不消,所以就一直想着弄个别的git服务器。但是由于最近我正在给服务做《断舍离》,所以现在我之前买的公网服务器都被我鲨了。这时候我就想到自己手里不是还有一个低功耗Linux设备——树莓派吗。于是我就想到用树莓派挂载一个USB的移动硬盘,来当做自己的私有服务器。

我的树莓派是初代树莓派B+款,2014年生产,距今已经8年了。当年这东西我花了300多块钱买的,因为当时一个体积这么小但是却可以运行完整的Linux系统的设备,也是非常的稀有。他的性能很差,cpu主频只有700mhz,但是功耗还是比较低的,用一个5v2a的电源就能轻松带起。

之所以要把西开通塞进USB设备,是因为正常树莓派的系统是装到TF卡里的,但是TF卡的读写又慢,而且长期的读写很容易导致内存卡损坏。所以我就想着用USB挂一个移动硬盘来当做系统盘,虽然USB2.0的读写不高,但是至少可以防止存储挂掉。同时早期的树莓派并不直接带有USB引导功能,所以我在搭建的过程中也踩了不少坑。

前期准备

本文内容仅在树莓派1B+版本进行测试使用,其他平台请自行测试

  • 一张容量>2G的TF卡(因为系统容量是1.9G,容量不足烧录不进去)
  • 一个USB存储设备(推荐用USB的固态硬盘,相对来说更稳定一点)
  • 一台电脑

操作过程

首先在官网下载安装官方的系统烧录工具。

https://www.raspberrypi.com/software/

然后插上你准备好的TF卡,打开烧录工具,先选择擦除烧录一次,之后再选择Raspberry Pi OS (Legacy)(注意Debian版本Debian version: 10 (buster))进行烧录。

经测试Debian version: 11 (bullseye)的版本无法正常引导,不清楚是我这里设备的问题还是操作错误,总之我只确定buster是可用的

由于TF卡只有2G所以我选择了Lite版,也就是没有桌面环境的最小化系统。TF卡容量大的可以自行选择

烧录好之后,因为烧录工具会自动卸载设备,所以需要将TF卡从电脑拔出,然后再插入。这时可以看到有一个名叫boot的256m大的分区。在分区内创建文件命名为SSH,然后将TF卡从电脑中卸载,插入树莓派,启动开机。这里创建文件是为了默认启动SSH服务,使你可以在开机后通过SSH远程控制计算机。

当树莓派启动后,并切可以通过SSH连入系统后,使用sudo shutdown -h now将树莓派关机,然后拔出TF卡。将TF卡连接到电脑上,然后将USB存储设备也连接到电脑上。

使用磁盘管理工具对磁盘进行克隆,我这里使用的是傲梅分区助手,如果你有其他的类似软件也可以。将TF卡的磁盘直接克隆到USB存储设备上,这时可以看到TF卡和USB存储设备会各有一个256m大小的名字为boot的分区,以及一个大小为2G的分区(USB存储设备应该会有未使用空间)。

将两个设备都从电脑中卸载,然后TF卡和USB存储设备都插入树莓派,启动开机。开机后使用SSH连接到树莓派。

执行如下命令

1sudo blkid

这时终端中应该输出了类似如下的内容

1/dev/mmcblk0p1: LABEL_FATBOOT="boot" LABEL="boot" UUID="8551-82D5" TYPE="vfat" PARTUUID="f7403228-01"
2/dev/mmcblk0p2: LABEL="rootfs" UUID="aea57068-3f8a-462e-842c-b210b2d9c7ea" TYPE="ext4" PARTUUID="f7403228-02"
3/dev/sda1: LABEL_FATBOOT="boot" LABEL="boot" UUID="8551-82D5" TYPE="vfat" PARTUUID="087a1744-01"
4/dev/sda2: LABEL="rootfs" UUID="aea57068-3f8a-462e-842c-b210b2d9c7ea" TYPE="ext4" PARTUUID="087a1744-02"
5/dev/mmcblk0: PTUUID="f7403228" PTTYPE="dos"

这里显示的是你的磁盘设备的UUID,/dev/mmcblk0p1/dev/mmcblk0p2就是你TF卡的两个分区,而/dev/sda1/dev/sda2就是你的USB存储设备的两个分区。我们要记录一下/dev/sda2分区后面显示的PARTUUID,这里我的UUID是087a1744-02

然后使用nano打开/boot/cmdline.txt文件

1sudo nano /boot/cmdline.txt

这里编辑的是引导命令,内容应该类似下面

1console=serial0,115200 console=tty1 root=PARTUUID=f7403228-02 rootfstype=ext4 fsck.repair=yes rootwait

可以看到这里有一个root=PARTUUID=f7403228-02,根据上面的输出我们知道这个PARTUUID是指向了TF卡的第二个分区,我们修改这个值,将f7403228-02修改为USB存储设备对应的UUID,这里我需要修改为087a1744-02,修改结果如下。

1console=serial0,115200 console=tty1 root=PARTUUID=087a1744-02 rootfstype=ext4 fsck.repair=yes rootwait

然后ctrl + x保存文件。

之后使用nano打开/etc/fstab文件

1sudo nano /etc/fstab

这里编辑的是磁盘挂载文件,内容应该类似下面

1proc                    /proc           proc    defaults          0       0
2PARTUUID=f7403228-01    /boot           vfat    defaults          0       2
3PARTUUID=f7403228-02    /               ext4    defaults,noatime  0       1
4# a swapfile is not a swap partition, no line here
5#   use  dphys-swapfile swap[on|off]  for that

也将其中的f7403228-02替换成对应的UUID,这里我替换成087a1744-02,修改结果如下。

1proc                    /proc           proc    defaults          0       0
2PARTUUID=f7403228-01    /boot           vfat    defaults          0       2
3PARTUUID=087a1744-02    /               ext4    defaults,noatime  0       1
4# a swapfile is not a swap partition, no line here
5#   use  dphys-swapfile swap[on|off]  for that

然后ctrl + x保存文件。

然后sudo reboot重启,就完成了从USB存储设备启动的设置了。

但是这是USB存储设备只使用了2G的空间,这肯定是不够用的。所以我们需要扩展一下存储空间。

进入raspi-config

1sudo raspi-config

选择Advanced Options然后回车,选择第一项Expand Filesystems Ensures that all of the SD card storage is available,回车确认,回车重启系统。

系统重启后磁盘的容量就是正常的容量了,可以运行df -h检查,输出内容如下。

1Filesystem      Size  Used Avail Use% Mounted on
2/dev/root       221G  1.5G  210G   1% /
3devtmpfs        183M     0  183M   0% /dev
4tmpfs           216M     0  216M   0% /dev/shm
5tmpfs           216M   14M  202M   7% /run
6tmpfs           5.0M  4.0K  5.0M   1% /run/lock
7tmpfs           216M     0  216M   0% /sys/fs/cgroup
8/dev/mmcblk0p1  253M   49M  204M  20% /boot
9tmpfs            43M     0   43M   0% /run/user/1000

可以看到我的/dev/root的容量已经是221G了。

之后可以再把TF卡的第二分区和USB存储设备的第一分区删除掉,不过因为我比较懒而且怕出问题,所以就还是放着没有管。

画外音

最开始我想的是使用机械硬盘启动,结果折腾来折腾去,突然这块机械硬盘就决定原地去世,于是我只能掏出来之前的一块拆机固态换到了硬盘盒里面,但是固态确实要比机械盘稳定。机械盘有可能会因为供电问题启动不起来,但是用固态就一帆风顺了。心疼逝去的硬盘