9月

2022

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最近更新: 2022-10-05

使用 CloneZilla 指令列工具批次生產相同配置的業務用磁碟

標題說的業務用磁碟是指多顆具有相同分割區配置，安裝 Linux 作業系統和客戶業務軟體，用在大量裝機場合的磁碟。此外，本文情境還將面臨分批採購、後續替換等狀況，故使用的磁碟會是不同型號、不同品牌、甚至標示容量也不相同。

CloneZilla 的磁碟對拷功能雖然可以直接複製分割區配置，但一般情形僅限兩顆磁碟實際容量一致或目的磁碟容量較大的情形。為了能複製到不同容量的磁碟，本文情境的分割區配置並不會用滿整顆磁碟的容量。實務上可能只配置 30GB 左右，以便複製到 32GB 或更大容量的磁碟。這種分割區配置方式適合使用於 eMMC, CF卡, USB隨身碟, SSD 這一類的儲存媒體。

這種做法，我以前也用在 Raspberry Pi 上。可以參考我這篇產生指定容量的 Raspberry Pi SD 卡磁碟映像。

2022-10-05: 大幅改寫，改以磁碟為複製單位，而不是分割區。

說到批次生產，使用指令列工具還是比較方便。 CloneZilla Live 已經包含下列指令列工具，進入指令列模式後可用。 Linux 散佈套件的基礎安裝工具中也會包含這些 (除了 ocs-onthefly 和 ocs-sr)。

fdisk
parted
sfdisk
sgdisk - 專用於 GPT 磁碟的工具。
tune2fs
uuidgen - 可以隨機產生一個 UUID 。
ocs-onthefly - Clonezilla 工具。
ocs-sr - Clonezilla 工具。

本文所有指令，都需要 sudo 。只是指令範例省略不寫。

查看磁碟資訊

以第一顆 SATA 磁碟 (/dev/sda) 為例。

$ sfdisk -d /dev/sda

輸出範例:

label: gpt
label-id: abcd

/dev/sda1 : ..... UUID=1234

label 欄是這顆磁碟的分割區表格式。gpt 自然是 GPT 格式。至於 MBR 格式則是顯示 dos 。

但 fdisk/sfdisk/sgdisk 等工具只會列出 Disk UUID 和 Partition UUID 。我們還需要知道 Filesystem UUID 。 EXT2/EXT3/EXT4 檔案系統可用 tune2fs 配合選項 -l 查看 Filesystem UUID。例如:

$ tune2fs -l /dev/sda1 | grep UUID

註: 一般用 blkid 查看。但碰到修改 UUID 的場合， blkid 會顯示修改前的 UUID 。後面章節會提到需要修改 UUID 的理由。

儲存與複製分割區表

只複製分割區表，不含分割區內的檔案。這是為了讓兩顆磁碟的分割區配置保持一致。手動操作 fdisk/sfdisk/sgdisk 等工具時，以 MB/GB 為單位的分配方式實際上並不能保證分割區配置一致。

CloneZilla 複製磁碟時，加上參數 -k0 就會幫使用者複製分割區表。

分割區表格式分成 MBR 和 GPT (GUID Partition Table) 兩種。使用的工具不一樣。

GPT 格式

假設來源 (SOURCE) 為 /dev/sda ，目的 (DEST) 為 /dev/sdb 。

查看磁碟目前的分割區表:

$ sgdisk --print $SOURCE

清除原分割區，產生新的空白分割區表:

$ sgdisk --clear $DEST

儲存分割區表為一個備份檔:

$ sgdisk $SOURCE --backup=partitions-info.sgdisk

讀入備份檔的分割區表，寫入目的磁碟:

$ sgdisk --load-backup=partitions-info.sgdisk $DEST

直接複製 SOURCE 的分割區表到 DEST:

$ sgdisk $SOURCE --replicate=$DEST

隨機設定新的 Partition UUID:

$ sgdisk -G $DEST

MBR 格式

假設來源 (SOURCE) 為 /dev/sda ，目的 (DEST) 為 /dev/sdb 。

查看磁碟目前的分割區表:

$ sfdisk -l $SOURCE

儲存分割區表為一個備份檔:

$ sfdisk -d $SOURCE > source-partition-table.sfdisk

讀入備份檔的分割區表，寫入目的磁碟:

$ sfdisk $DEST < source-partition-table.sfdisk

直接複製 SOURCE 的分割區表到 DEST:

$ sfdisk -d $SOURCE | sfdisk $DEST

為磁碟隨機設定新的 Disk UUID:

$ sfdisk --disk-id $DEST $(uuidgen)

為分割區隨機設定新的 Partition UUID:

$ sfdisk --part-uuid $DEST $partN $(uuidgen)

磁碟對磁碟複製

使用 CloneZilla 的指令列工具 ocs-onthefly 或 ocs-sr 。

共同參數說明:

-batch : 批次處理模式。不會向使用者確認任何事項。
-icds : 不檢查目的磁碟的容量是否大於等於來源磁碟。本文開頭就說過使用情境必須加上此參數。並且特意控制過，不會有目的磁碟容量不足的狀況。
-k0 : 複製來源磁碟的分割區表到目的磁碟上。
-f {來源分割區} : 這裡用的分割區名稱不需要包含 /dev 。
-d {目的分割區} : 格式同上。
-p true : 操作完後回到命令列。

配合參數 -icds 的前提是磁碟分割區配置並不用滿整個磁碟。如果分割區配置容量就超過目的磁碟總容量，則在目的磁碟上建立分割區表時就會失敗。

使用 ocs-onthefly 直接磁碟對磁碟複製

假設來源為 sda ，目的地為 sdb 。

$ ocs-onthefly -batch -icds -k0 -g auto -e1 auto -e2 -j2 -r -sfsck -p true -f sda -d sdb

參考ocs-onthefly 手冊。

使用 ocs-sr 從備份影像檔複製(還原)

假設目的地為 sdb 。備份影像檔放在 /dev/sdc2 的 backup-disk-img 目錄。

ocs-sr 要求備份影像檔目錄一定要是 /home/partimag 的子目錄。所以要先將存有備份影像檔的儲存設備掛載在 /home/partimag 目錄。

$ mount /dev/sdc2 /home/partimag
$ ocs-sr -batch -icds -k0 -g auto -e1 auto -e2 -j2 -r -p true restoredisk backup-disk-img sdb

參考ocs-sr 手冊。

分割區對分割區複製 (不使用)

以分割區為複製單位時，目的分割區必須存在且已經格式化。對於一個全新磁碟來說，操作比較複雜。改成以磁碟為操作單位時，就不必考慮分割與格式化了。而且我還碰到 clonezilla 提供的指令不能用的狀況。就是下面這一條指令:

$ /usr/sbin/ocs-onthefly -e1 auto -e2 -r -j2 -sfsck -k -p true -f sda1 -d sdb1

這個指令範例是我執行 CloneZilla UI 操作時，它告訴我的指令。

我用 UI 操作就成功。但我使用這行指令時，卻會出現下列錯誤訊息:

Variable tgt_d is not assigned in function do_d2d_local_restore.
Program terminated!

我懷疑 CloneZilla UI 提供的指令是不是漏了參數。

批次處理範例

設母片前兩個分割區是 EXT4 檔案系統，第三個分割區是 Swap 。並且已知母片第一個分割區的 Filesystem UUID 是 “1234-5678”。批次作業將檢查來源的 UUID ，以免操作方向相反而失去母片。

這個 shell script 執行時要提供兩個參數，分別指出母片和目的地的檔案名稱。例如 sda 和 sdb 。

#!/bin/sh

if [ "$2" = "" ]; then
    echo "Usage: <SRC> <DST>"
    echo "example: clone-disk sda sdb"
    exit 1
fi

SRC="$1"
DST="$2"

# 檢查 SRC 是否為母片
tune2fs -l /dev/${SRC}1 | grep 1234-5678
if [ $? -ne 0 ]; then
    echo "$SRC is not original disk."
    exit 1
fi

echo "Data in ${DST} will be lost. Press Ctrl+C to break operation else continue."
read K
if [ $? -ne 0 ]; then
    exit 0
fi

# clone disk
ocs-onthefly -batch -icds -k0 -g auto -e1 auto -e2 -j2 -r -sfsck -p true -f $SRC -d $DST

# 隨機設定新的 Partition UUID:
sgdisk -G /dev/$DST

echo "Done."

啟動問題

雖然重設了新的 Partition UUID ，但 Filesystem UUID 沒改。
磁碟複製之後，兩邊的 Filesystem UUID 相同。

兩顆磁碟分別上線，皆可正常啟動作業系統。然而兩顆磁碟同時上線時，作業系統可能會隨機挑選分割區掛載。

因為 fstab 目前普遍採用的設定方式是認 Filesystem UUID 掛載。必須指定新的 Filesystem UUID 才能讓作業系統正確掛載分割區。

例如兩顆磁碟的分割區與檔案系統 UUID 如下:

sda1 UUID=root-1111 PARTUUID=part-a111
sda2 UUID=home-2222 PARTUUID=part-a222

sda1 UUID=root-1111 PARTUUID=part-b111
sda2 UUID=home-2222 PARTUUID=part-b222

fstab 的內容是:

UUID=root-1111  /
UUID=home-2222  /home

啟動後，實際掛載情形可能是下列排列組合:

/       /dev/sda1
/home   /dev/sdb2

或者:

/       /dev/sdb1
/home   /dev/sda2

如果需要兩顆磁碟同時在線，解決方案有兩種。

第一種， fstab 第一欄改用 PARTUUID 而不是 UUID 。

UUID 依 Filesystem UUID 掛載。PARTUUID 則依 Partition UUID 掛載。

第二種，修改 Filesystem UUID 。

EXT2/EXT3/EXT4 檔案系統使用 tune2fs 指令。例如:

$ tune2fs -U random /dev/sda1

選項參數 random 會隨機產生一個 UUID 。

Swap 分割區則使用 mkswap 指令修改 Filesystem UUID 。假設 Swap 分割區是 /dev/sda4 ，配合 uuidgen 工具，可下指令:

$ mkswap --uuid `uuidgen` /dev/sda4