Raspberry PI : 利用 dump & restore 備份整個系統

我的 Raspberry PI 雖然已經使用 2A 的變壓器，如果 USB 裝置吃電兇一點的，拔插時仍常遇到自動 reboot 而掛點的慘劇。預防這樣的事情，最簡單的當然是將系統備份起來，不過，16GB 的 SD 卡明明就只用不到 3GB ，備份完的 image 卻有 16GB ，佔了不少磁碟空間，還原時也需要較久。如果以自訂大小的 image 檔案，經過分割、格式化後，再利用 dump & restore 來複製系統中的檔案，這樣就可以讓 image 比較接近實際使用空間的大小。很久沒玩 Linux ，本來卡在如何讓分割區可以一次下指令完成，看了下面這篇文章後，豁然開朗：

• Custom Raspberry Pi Image | Kali Linux Official Documentation

原來 Linux 還有「parted」、「losetup」和「kpartx」這三個好東西，以前在玩 FreeBSD 時，好像沒印象。它們可以處理「虛擬磁碟」及磁碟分割的問題，內容複製的部份就交給 dump & restore 。底下先做主要步驟的解說，最後只要將各個指令放在一個 script 檔中，想重新備份時，執行 script 的一道指令就可以解決。


安裝工具

FAT32 分割區的格式化需要另外安裝「dosfstools」套件，而備份檔案用的 dump & restore 則需要安裝「dump」套件，最後，當然還有「parted」和「kpartx」套件囉！以下是安裝的指令：

sudo apt-get install dosfstools
sudo apt-get install dump
sudo apt-get install parted
sudo apt-get install  kpartx

產生新的 image 檔

由於 Raspberry PI 的 USB 實在不快，我準備將 image 直接透過網路放在 Windows XP 中。下面的指令將 Windows (IP:192.168.2.100) 分享出來的「images」這個磁碟資源，以 MyUsername 的帳號及 MyPassword 的密碼連線後，掛載到 /mnt 裡。

sudo mount -t cifs -o user=MyUsername,password=MyPassword //192.168.2.100/images /mnt

掛載成功以後，切換到 /mnt 裡面，並以 dd 來產生一個檔名為「gsyan.img」，大小為「2500MB」的虛擬磁碟檔案。指令如下：

cd /mnt
sudo dd if=/dev/zero of=gsyan.img bs=1MB count=2500

分割虛擬磁碟

底下利用 parted 將虛擬磁碟切成兩個分割區

• 第一個分割區採用 FAT32，由 sector 8192 開始到 sector 12879，約 62.9MB
• 第二個分割區採用 EXT4，由 sector 122880 開始到結束。

執行底下的指令

sudo parted gsyan.img --script -- mklabel msdos
sudo parted gsyan.img --script -- mkpart primary fat32 8192s 122879s
sudo parted gsyan.img --script -- mkpart primary ext4 122880s -1

掛載虛擬磁碟並格式化

底下利用 losetup 及 kpartx 來建立虛擬磁碟分割區的裝置，為了方便後面指令的呼叫，會順便利用指令的回應，產生一些好用的變數：

• loopdevice：執行 losetup 連結 image 檔案的 loop device 代號，kpartx 需要這個裝置名稱。
• device：執行完 kpartx 後，虛擬磁碟的裝置代號。
• partBoot：由 device 加上 p1 組合而成的 FAT32 分割區的裝置代號。
• partRoot：由 device 加上 p2 組合而成的 EXT4 分割區的裝置代號。

建立虛擬磁碟及分割區裝置的指令如下：

loopdevice=`sudo losetup -f --show gsyan.img`
device=`sudo kpartx -va $loopdevice | sed -E 's/.*(loop[0-9])p.*/\1/g' | head -1`
device="/dev/mapper/${device}"
partBoot="${device}p1"
partRoot="${device}p2"

將兩個分割區格式化，執行底下指令：

sudo mkfs.vfat $partBoot
sudo mkfs.ext4 $partRoot

備份檔案

虛擬磁碟建立好後，接著我們將 /boot (Raspberry PI 的 FAT32分割區)中的檔案直接用「cp」來複製：

sudo mount -t vfat $partBoot /media
sudo cp -rfp /boot/* /media/
sudo umount /media

Linux 分割區的部份則利用 dump & restore 來複製：

sudo mount -t ext4 $partRoot /media/
cd /media
sudo dump -0uaf - / |  sudo restore -rf -
cd
sudo umount /media

卸載虛擬磁碟

所有備份檔案的工作完成後，我們就可以將虛擬磁碟斷線，依序執行下面的指令：

sudo kpartx -d $loopdevice
sudo losetup -d $loopdevice

umount /mnt

經過這樣的程序，下面系統再有問題，直接把 image 檔重新寫回 SD 卡，用該 SD 卡在 Raspberry PI 上開機後，再執行 raspi-config 裡的「Expand Filesystem」，即可還原系統。

底下將前述的指令組合起來：

#!/bin/sh
sudo mount -t cifs -o user=MyUsername,password=MyPassword //192.168.2.100/images /mnt
cd /mnt
sudo dd if=/dev/zero of=gsyan.img bs=1MB count=2500
sudo parted gsyan.img --script -- mklabel msdos
sudo parted gsyan.img --script -- mkpart primary fat32 8192s 122879s
sudo parted gsyan.img --script -- mkpart primary ext4 122880s -1

loopdevice=`sudo losetup -f --show gsyan.img`
device=`sudo kpartx -va $loopdevice | sed -E 's/.*(loop[0-9])p.*/\1/g' | head -1`
device="/dev/mapper/${device}"
partBoot="${device}p1"
partRoot="${device}p2"
sudo mkfs.vfat $partBoot
sudo mkfs.ext4 $partRoot
sudo mount -t vfat $partBoot /media
sudo cp -rfp /boot/* /media/
sudo umount /media
sudo mount -t ext4 $partRoot /media/
cd /media
sudo dump -0uaf - / |  sudo restore -rf -
cd
sudo umount /media
sudo kpartx -d $loopdevice
sudo losetup -d $loopdevice
umount /mnt