Ubuntu16.10 遷移到 SSD

時間  2019-11-05
標籤 ubuntu16.10 ubuntu 遷移 ssd 欄目 Ubuntu 简体版
原文   原文鏈接

tags: Linux OS GRUB 硬盤分區

背景

2016年雙十一入手了一塊500G的 SSD（Solid State Drive，固態硬盤），打算安裝到本身的筆記本上。筆記本的 HDD（Hard Disk Drive，機械硬盤）已經跑了 Ubuntu16.10 + Win10 雙系統。光驅位的硬盤支架也裝好了，一直虛位以待。工做忙一直拖到了2017年。html

公司的 PC 機器也是 Ubuntu16.10，而且安裝的軟件比較齊全，因此計劃將 PC 的 Ubuntu16.10 遷移到 SSD 上，而後在筆記本上運行。node

開工準備

  • Ubuntu16.10，PC 上安裝，各項遷移步驟運行的環境並做爲要遷移到 SSD 的系統。linux

  • [Gparted Partition Editor]，圖形化的分區工具。ios

  • 外接硬盤盒，經過 USB 線將 SSD 鏈接到 PC 上。ubuntu

基礎知識

該章節是計算機啓動和系統加載的一些概念，有助於加深對遷移原理的理解，注重實踐的話能夠直接跳過。vim

總結不必定準確，僅做爲我的理解。乾貨能夠看這篇文章：uefi-boot-how-does-that-actually-work-thensass

BIOS vs UEFI

BIOS（Basic Input/Output System）和 UEFI（Unified Extensible Firmware Interface ）是不一樣的計算機啓動固件（Fireware），須要硬件（一般爲主板）支持，相互代替的，其中 UEFI 是比較新的方式。安全

  • BIOS
    經典的啓動固件，會調用磁盤的 MBR，而後由 MBR 中的 loader 繼續加載操做系統。app

  • UEFI
    UEFI 用來代替 BIOS，並克服 BIOS 的缺點，大多數的 UEFI 固件會提供兼容 BIOS 的啓動方式。ide

  • 區別
    能夠看這篇文章：UEFI是什麼？與BIOS的區別在哪裏?

MBR vs GPT

MBR 與 GPT 用於存儲硬盤的分區信息，是不一樣的硬盤分區表類型。

  • MBR
    MBR 表示 MBR 分區表，MBR 分區表在硬盤開頭處存放了特殊的啓動分區，稱爲 MBR（Master Boot Record，主啓動記錄），包含 Boot Loader 和硬盤邏輯分區。MBR 支持最大約2T的硬盤，最多能劃分4個主分區，更多分區須要使用拓展分區實現。

（MBR在行文中能夠表示 MBR 分區表和主啓動記錄兩個意思，注意甄別。）

File System

File System（文件系統）是存儲媒介中文件存儲的組織方式。
不一樣的文件系統類型有不一樣的速度，靈活性，安全性和佔用空間。不一樣操做系統只支持特定的文件系統類型。
常見的文件系統類型有 FAT16，FAT32，NTFS，EXT3，EXT4，HFS 等。

磁盤發展史

Wikipedia 上有許多關於磁盤的資料，在磁盤分區上，我猜想的發展脈絡是這樣的：

  1. 磁盤跟內存同樣直接物理尋址去訪問數據；

  2. 爲了方便，創建數據 Index，有了 File System；

  3. 須要多個分區，搞出了 Partition Tabel。

小結

  • BIOS/UEFI 跟 MBR/GPT 是不一樣層級的，BIOS/UEFI 是 Fireware，MBR/GPT 是分區表。

  • 推薦的使用方式： BIOS + MBR 或 UEFI + GPT：

If you want to do a ‘BIOS compatibility’ type installation, you probably want to install to an MBR formatted disk.
If you want to do a UEFI native installation, you probably want to install to a GPT formatted disk.

  • 理論上來講是能夠組合使用的：

Of course, to make life complicated, many firmwares can boot BIOS-style from a GPT formatted disk.
UEFI firmwares are in fact technically required to be able to boot UEFI-style from an MBR formatted disk.

  • Windows 一般會要求 UEFI 的啓動方式使用 GPT，否則不給繼續安裝。

SSD 分區

硬盤狀態

使用外接硬盤盒，將 SSD 鏈接到 PC 機上，先查看硬盤狀態：

$ sudo fdisk -l
Disk /dev/sda: 465.8 GiB, 500107862016 bytes, 976773168 sectors
Units: sectors of 1 * 512 = 512 bytes
Sector size (logical/physical): 512 bytes / 4096 bytes
I/O size (minimum/optimal): 4096 bytes / 4096 bytes
Disklabel type: dos
Disk identifier: 0xb2708ce0

Device     Boot     Start       End   Sectors   Size Id Type
/dev/sda1  *         2048    411647    409600   200M  7 HPFS/NTFS/exFAT
/dev/sda2          411648 210126847 209715200   100G  7 HPFS/NTFS/exFAT
/dev/sda3       210128894 913704959 703576066 335.5G  f W95 Ext'd (LBA)
/dev/sda5       210128896 703989759 493860864 235.5G 83 Linux
/dev/sda6       703991808 704966655    974848   476M 83 Linux
/dev/sda7       704968704 764067839  59099136  28.2G 83 Linux
/dev/sda8       764069888 771973119   7903232   3.8G 82 Linux swap / Solaris

Partition 3 does not start on physical sector boundary.

Disk /dev/sdb: 489.1 GiB, 525112713216 bytes, 1025610768 sectors
Units: sectors of 1 * 512 = 512 bytes
Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes
I/O size (minimum/optimal): 512 bytes / 33553920 bytes

其中/dev/sda爲 PC 上的硬盤，裝有 Ubuntu16.10 + Win7；/dev/sdb爲 SSD，當前 SSD 爲空盤。

分區策略

  • 筆記本是 2011 年的機器，主板啓動引導好像不支持 UEFI，是用 BIOS。

  • 考慮 SSD 的拓展性，分區表選擇 GPL，選用的引導方式爲 BIOS + GPT。

  • 此時安裝 GRUB 引導對分區劃分有要求，具體參考接下文的《GRUB 引導》章節。

  • 先上分區結果：
    clipboard.png

（注：前文出現的/dev/sdb1，/dev/sdf1和後面可能出現的/dev/sd#1都爲同一個分區，由於屢次插拔了 SSD ，因此標識一直按字母序遞增）

  • 不創建/swap分區了，由於 Ubuntu17.04也要移除 swap 分區。

  • /dev/sdf1分區，創建 GRUB 引導所需分區，大小爲 1M，分區文件類型爲unformatted，分區 flag 爲bios_grub。

  • /dev/sdf2分區，Linux /boot分區，大小 1G。

  • /dev/sdf3分區，Linux /分區，大小 50G。

  • /dev/sdf4分區，Linux /home分區，大小 300G。

分區操做

分區操做在 Gparted 軟件中完成，命令行fdisk和parted也能夠操做，可是我不熟悉。

  • 創建分區表
    SSD 是一個空磁盤，此時並無分區表，因此要先創建分區表。分區表的格式選用 GPT：

    1. 打開 Gparted，點擊 Device --> Created Partition Table。

    2. 選擇partition tabel type爲gpt，而後點擊Apply。
      clipboard.png

  • 創建 GRUB 所需分區

    1. 分區大小爲1M，分區類型爲unformatted。
      clipboard.png

    2. 在新建的分區上點擊右鍵，選擇managerFlags，而後選中bios_grub選項。
      clipboard.png

  • 創建 Linux 系統分區
    根據上文<<分區策略>>章節，依次創建其餘分區，分區的文件格式選擇ext4。

分區結果：

$ sudo fdisk -l /dev/sdh
Device         Start       End   Sectors  Size Type
/dev/sdh1       2048      4095      2048    1M BIOS boot
/dev/sdh2       4096   2101247   2097152    1G Linux filesystem
/dev/sdh3    2101248 106958847 104857600   50G Linux filesystem
/dev/sdh4  106958848 736104447 629145600  300G Linux filesystem

GRUB 引導

GRUB 是什麼

GRUB（Grand Unified Boot loader）是硬盤中的軟件，引導器（loader）的一種。目前主流版本是 GRUB2，能夠看 GRUB2 中文介紹。

GRUB 用於從多操做系統的計算機中選擇一個系統來啓動，或從系統分區中選擇特殊的內核配置。

provides a user the choice to boot one of multiple operating systems installed on a computer or select a specific kernel configuration available on a particular operating system's partitions. -- GRUB

示例：
clipboard.png

如圖：第一個選項和最後一個選項是選擇不一樣的操做系統；第一個選項和第二個選項是選擇不一樣的內核配置。

GRUB 位置

其啓動代碼（boot.img）直接安裝在 MBR 中，而後執行 GRUB 內核鏡像（core.img），最後從/boot/grub中讀取配置和其餘功能代碼。
BIOS 引導方式中，MBR 分區表和 GPT 分區表的 GRUB 引導文件所放分區不一樣：
clipboard.png

如圖，GRUB 的執行順序爲 boot.img --> core.img --> /boot/grub/。

  • 在 MBR 分區表中，boot.img 和 core.img 都在 MBR 中。MBR 雖然只佔用一個扇區(512Byte)，可是其所在的磁道是空閒的，不會用於分區，能夠放下 core.img。

Some MBR code loads additional code for a boot manager from the first track of the disk, which it assumes to be "free" space that is not allocated to any disk partition, and executes it. -- MBR

  • 在 GPT 分區表中，MBR 爲 protected MBR（爲兼容 MBR，在硬盤起始位置保留的空間），後面並無空間放core.img，須要建一個專門的分區來放，稱爲BIOS boot partition，該分區的文件類型爲unformatted，flag 爲BOIS_grub，該 flag 用於標識core.img所要安裝到的分區。若果使用 UEFI 引導，GRUB 讀取的是 ESP 分區中的數據，不須要 flag 爲 BIOS_grub的分區。

創建 GRUB 引導

使用 grup-install 的教程來安裝 GRUB 到 SSD 盤。

  • 掛載 /boot
    掛載 SSD 的/boot爲 PC Ubuntu 的/mnt，由於咱們須要將 GRUB 配置文件放入 SSD 的/boot/grub中。

$ sudo mount /dev/sdb2 /mnt

  • 安裝 GRUB
    執行如下命令：

$ sudo grub-install --target=i386-pc --root-directory=/mnt --recheck --debug /dev/sdb

若是看到如下輸出，應該就是成功了：

...
Installation finished. No error reported.

此時/mnt目錄下，應該有一個./boot/grub的文件夾：

/mnt/boot/grub ⌚ 20:54:33
$ ls
fonts  grubenv  i386-pc  locale

  • 修復/grub位置
    查看下 PC Ubuntu 的/boot,/grub是直接放置在/boot下的:

/boot/grub ⌚ 13:30:33
$ ls
fonts  gfxblacklist.txt  grub.cfg  grubenv  i386-pc  locale  unicode.pf2

而grub-install /dev/sdb安裝的 GRUB 是/mnt/boot/grub，其中/mnt是 SSD /dev/sdb2分區，從 SSD 啓動 Ubuntu 的話，/dev/sdb2會掛載爲/boot，此時 GRUB 的位置是/boot/boot/grub。而當grub-install /dev/dsa安裝 GRUB 到 PC Ubuntu 啓動磁盤時，生成的/grub是在/boot/grub。grub-install的處理邏輯應該是先判斷/boot路徑是否存在，沒有就新建。
因此，要將/mnt/boot/grub移動到/mnt/grub：

$ sudo mv /mnt/boot/grub /mnt/grub

GRUB 引導修復類型

啓動電腦後，當 GRUB 沒法按照boot.img --> core.img --> /boot/grub/順序執行時，會看到命令行界面，等待用戶輸入命令。此時能夠經過輸入 GRUB 內置的命令來修復 GRUB 引導。

boot.img是寫在 MBR 中的，若是不能執行，直接跟 GRUB 引導方式說再見了，因此執行boot.img通常沒問題。boot.img不能識別任何文件系統，core.img的位置是硬編碼進boot.img的，因此執行boot.img通常沒問題。所以，常見的引導問題集中在/boot/grub/，主要有兩種，對應有兩種引導修復模式：

  • GRUB Rescue 模式
    GRUB Rescue 模式是 GRUB 沒法找到/boot分區，也就沒法找到/boot/grub/。修復方法能夠參考：grub rescue 模式下修復。

  • GRUB Normal 模式
    GRUB Normal 模式是 GRUB 沒法找到 GRUB 菜單grub.cfg，沒法選擇合適的內核或系統來啓動。修復方法能夠參考：Boot GNU/Linux from GRUB。

數據複製

該步驟是把 PC 硬盤中幾個 Linux 分區的數據拷貝到 SSD 上對應的分區。
（注意：PC Ubuntu 和 SSD Ubuntu 都有/、/boot、/home分區，閱讀下文時注意辨別，我有時並無寫得很清晰。）

操做方式

操做的套路是先將 SSD 的分區使用mount命令掛載爲 PC 的/mnt，使用cp命令複製數據，再用umount命令移出這個分區；對下一個分區作一樣操做。

  • 掛載和移出操做

// 掛載
$ sudo mount /dev/sdb2 /mnt
// 移出
$ sudo umount /mnt

  • 複製操做
    使用cp指令要加-r，-f，-a參數，-r表示遞歸複製，-f表示強制覆蓋，-a表示保留原文件的屬性（mode，ownership，tiemstamps等）

$ sudo cp -rf -a source destination

複製/boot分區

SSD Ubuntu 的/boot從 PC Ubuntu 上看爲/dev/sdb2，將/dev/sdb2掛載爲 PC Ubuntu 的/mnt。安裝 GRUB 以後，/mnt已經有/grub這個文件夾和默認的lost+found文件夾。
使用cp將 PC 的/boot中其餘文件複製到/mnt。結果相似：

/mnt/ ⌚ 13:56:06
$ ls | sort
abi-4.8.0-36-generic
config-4.8.0-36-generic
grub
initrd.img-4.8.0-36-generic
lost+found
memtest86+.bin
memtest86+.elf
memtest86+_multiboot.bin
System.map-4.8.0-36-generic
vmlinuz-4.8.0-36-generic

複製/分區

SSD Ubuntu 的/分區（根目錄）比較特殊：一些子目錄掛載了其餘分區，並存在「僞目錄」，不一樣子目錄有特定的用途。

因此複製/分區是有選擇性的，不區分子目錄進行復制，可能會提示「權限問題」、「沒法訪問」等錯誤。

  • 不須要複製的目錄

    • /boot,/home，/mnt掛載了其餘分區

    • /media /cdrom 掛載可移除的媒體（cdrom 等）

    • /swap交換分區（不須要交換分區了）

  • 須要複製的目錄
    主要參考: Linux操做系統備份之二

    • /bin 系統可執行文件

    • /etc 系統核心配置文件

    • /opt 用戶程序文件

    • /root root用戶主目錄

    • /sbin 系統可執行文件

    • /usr 程序安裝目錄

    • /var 系統運行目錄

  • 須要手動建立的目錄
    在/mnt中須要給 SSD 的/建立幾個空目錄。

    • /dev 主要存放與設備（包括外設）有關的文件

    • /proc 正在運行的內核信息映射

    • /sys 硬件設備的驅動程序信息

這幾個目錄是 Linux 內核啓動後由內核來掛載並存放信息的，不能從運行中的 PC Ubuntu 複製過去，可是須要創建空目錄，否則內核啓動後會報相似錯誤：

mount: mount point /dev does not exist

建立命令：

$ sudo mkdir dev proc sys

  • 操做策略

    • 每一個目錄單獨執行復制命令，出錯了好處理。

複製/home分區

掛載 SSD Ubuntu/home到 PC Ubuntu /mnt，而後全盤複製：

$ sudo mount /dev/sdb4 /mnt
$ sudo cp -rf -a /home/* /mnt

掛載/home和/boot分區

SSD Ubuntu 的/home和/boot須要掛載到/，掛載方法爲：修改/ect/fstab。

  • 掛載/dev/sda3爲 PC Ubuntu /mnt

  • 使用blkid查看 SSD 各分區的 UUID

$ sudo blkid
...
/dev/sdb3 UUID="a5eb2b0c-2104-4afe-aa78-93396d3e0986" TYPE="ext4" PARTUUID="b2708ce0-07"
...

  • 修改 SSD Ubuntu 的fstab文件

$ sudo vim /mnt/etc/fatab

fstab文件大概是這樣子的：

# /etc/fstab: static file system information.
#
# Use 'blkid' to print the universally unique identifier for a
# device; this may be used with UUID= as a more robust way to name devices
# that works even if disks are added and removed. See fstab(5).
#
# <file system> <mount point>   <type>  <options>       <dump>  <pass>
# / was on /dev/sda3 during installation
UUID=a5eb2b0c-2104-4afe-aa78-93396d3e0986 /               ext4    errors=remount-ro 0       1
#
# /boot was on /dev/sda2 during installation
UUID=8cba10c6-dff2-4300-a630-ab0e7a4782af /boot           ext4    defaults        0       2
#
# /home was on /dev/sda4 during installation
UUID=298ba5ad-d306-4b4a-aaa8-54312590dec6 /home           ext4    defaults        0       2

GRUB 引導修復

將 SSD 經過 USB 插入到筆記本，開機，選擇從 USB 啓動。此時應該會是看到相似下圖的畫面。
clipboard.png

說明已經進入到 GRUB 引導程序中，可是沒有 GRUB 啓動選項，沒法繼續引導了。距離成功僅剩一步：修復 GRUB 引導。

指定內核啓動

  • 指定/boot分區和/grub位置（好像不須要這步，GRUB Rescue 才須要）

// grub> root=hd0,gpt2
// grub> prefix=(hd0,gpt2)/grub
grub> set root=hd0,gpt2
grub> set prefix=(hd0,gpt2)/grub

  • 設置啓動的 Linux 內核

grub> linux /vmlinuz-4.8.0-36-generic ro root=/dev/sda2

  • 設置虛擬內存

grub> initrd /initrd.img-4.8.0-36-generic

  • 啓動 SSD Ubuntu

grub> boot

到這一步應該能夠啓動 SSD 的 Ubuntu，可是下次從新開機，又須要手動指定內核才能啓動，經過在 SSD Ubuntu 中重建 GRUB 引導能夠解決該問題。

重建 GRUB 引導

從 SSD 開啓 Ubuntu 成功後，執行如下命令：

$ sudo update-grub
$ sudo grub-install /dev/dsa

以上命令更新了 GRUB 可引導的系統/內核列表：/boot/grub/grub.cf，並從新安裝了 GRUB。能夠參考：Grub2/Installing。

筆記本下次開機，就能看到相似畫面：
clipboard.png

完成

將 SSD 放入筆記本內置硬盤位，將舊的 HDD 放到光驅位置，開機，完成！（撒花）！

結語

總共花了三天時間搞定這個事情，整理出文章花了N天，查看了不少資料，對計算機開機引導，硬盤分區和 GRUB 算是比較瞭解了。
如今筆記本有了 SSD + HDD，下一步可能會實踐雙硬盤的數據備份。
最後放上 HDD 凌亂的分區圖，記念這幾年裝機折騰的日子。折騰中總有收穫。
clipboard.png

Refenrences

  • UEFI是什麼？與BIOS的區別在哪裏

http://www.ihacksoft.com/uefi...

  • Linux：系統啓動引導過程

http://zhaodedong.leanote.com...

  • What’s the Difference Between GPT and MBR When Partitioning a Drive

http://www.howtogeek.com/1936...

  • 6 Stages of Linux Boot Process (Startup Sequence)

http://www.thegeekstuff.com/2...

  • GRUB2 中文介紹

https://my.oschina.net/guol/b...

END

相關文章
相關標籤/搜索
每日一句
    每一个你不满意的现在，都有一个你没有努力的曾经。
本站公眾號
   歡迎關注本站公眾號,獲取更多信息
聯繫我們 最近搜索 最新文章 沪ICP备13005482号-10 MyBatis教程 SQL 教程 MySQL教程 Java 教程 Thymeleaf 教程 Hibernate教程 Spring教程 Redis教程