doc_memo/raspberry-and-orange-pi/opi5plus-move-system-to-nvme-or-emmc.md

Orange Pi 5 Plus: установка (перенос) системы на eMMC или SSD NVMe (M.2)

По правде сказать, приведенный ниже рецепт не только для переноса системы с MicroSD (она же MicroSDHC или MicroSDXC) на eMMC-носитель или SSD-накопитель NVMe. Он отлично сработает и для установки чистой системы на eMMC или SSD. Причем, установка чистой системы будет намного проще и быстрее.

Процедура немного напоминает магию, но это результат глубокого заныривания в интернет, и проверено срабатывает и для SSD NVMe, и для eMMC. Но, как и всякая магия, она может не сработать, и тогда придется начинать все сначала и повторить.

Установка накопителей

Выключим Orange Pi 5 Plus и установим в него eMMC-носитель...

Фото до и после установки eMMC. Внимание, устанавливайте до щелчка с обоих сторон!

...и/или SSD-накопитель NVMe

Фото до и после установки NVMe. Более просто в установке. Для надёжности закрепить винтиком.

Кстати, производительность (скорость чтения и записи) eMMC-носителей и SSD-накопителей NVMe может сильно отличаться. Лично мой выбор — SSD-накопитель NVMe. По опыту он в пять-шесть раз быстрее eMMC. Вот специальная заметка как замерить производительность накопителя.

После этого включим Orange Pi 5 Plus. И после того как он загрузится, посмотрим какие устройства и тома есть в системе:

sudo lsblk

Увидим что-то подобное:

NAME         MAJ:MIN RM   SIZE RO TYPE MOUNTPOINTS
mtdblock0     31:0    0    16M  0 disk 
mmcblk1      179:0    0  59.7G  0 disk 
├─mmcblk1p1  179:1    0     1G  0 part /boot
└─mmcblk1p2  179:2    0    58G  0 part /var/log.hdd
                                       /
mmcblk0      179:32   0   233G  0 disk 
└─mmcblk0p1  179:33   0 230.6G  0 part 
mmcblk0boot0 179:64   0     4M  1 disk 
mmcblk0boot1 179:96   0     4M  1 disk 
zram0        254:0    0   7.7G  0 disk [SWAP]
zram1        254:1    0   200M  0 disk /var/log

Важно обратить внимание на объемы накопителей. В данном случае, у нас есть MicroSD-носитель mmcblk1 (59.7G — это 64Gb флешка) и eMMC-носитель mmcblk0 (233G — это 256Gb eMMC). У вас могут быть другие объемы и другие имена устройств. Так же обратите внимание, ещё у нас есть mtdblock0 — это внутренняя SPI-флеш, которая используется для загрузки системы. Если у вас есть SSD-накопитель NVMe, он будет иметь имя вроде nvme0n1.

На этом этапе, если мы хотим именно перенести систему, самое время сделать образ нашей MicroSD на внешний носитель (например, на USB-диск или сетевое хранилище). Смонтируем внешний накопитель, например для сетевого хранилища c Samba:

mount -t cifs -o username=NAS_USERNAME,password=SECRET //xxx.xxx.xxx.xxx/путь-к-месту-для-сохранения-образа /media/backup/

Где:

• NAS_USERNAME — имя пользователя для доступа к сетевому хранилищу;
• SECRET — пароль для доступа к сетевому хранилищу;
• xxx.xxx.xxx.xxx — IP-адрес сетевого хранилища;
• путь-к-каталогу-для-сохраненияь-обраа — путь к каталогу на сетевом хранилище, куда будет сохранен образ;
• /media/backup/ — точка монтирования сетевого хранилища.

Сделаем образ MicroSD в файл flash-disk.img на этом внешнем накопителе:

sudo dd if=/dev/mmcblk1 of=/media/backup/flash-disk.img status=progress

Это займет некоторое время (и иногда, в зависимости от скорости внешнего накопителя и размера MicroSD, довольно продолжительное). После того как образ будет готов, установим в систему gdisk — утилиту для работы с таблицами разделов:

sudo apt install gdisk

Очистим разделы на SPI-флеш (внутренней флеш-памяти с загрузчиками)

Запустим gdisk для работы с заделами на SPI mtdblock0 (загрузчиками):

sudo gdisk /dev/mtdblock0

Увидим что-то подобное:

GPT fdisk (gdisk) version 1.0.8

Partition table scan:
  MBR: protective
  BSD: not present
  APM: not present
  GPT: present

Found valid GPT with protective MBR; using GPT.

Command (? for help): 

Если введем ? и нажмем Enter, увидим список команд:

b       back up GPT data to a file
c       change a partition's name
d       delete a partition
i       show detailed information on a partition
l       list known partition types
n       add a new partition
o       create a new empty GUID partition table (GPT)
p       print the partition table
q       quit without saving changes
r       recovery and transformation options (experts only)
s       sort partitions
t       change a partition's type code
v       verify disk
w       write table to disk and exit
x       extra functionality (experts only)
?       print this menu

Выполним команду p и Enter, чтобы увидеть список разделов:

Disk /dev/mtdblock0: 32768 sectors, 16.0 MiB
Sector size (logical/physical): 512/512 bytes
Disk identifier (GUID): XXXXXXXX-XXXX-XXXX-XXXX-XXXXXXXXXXXX
Partition table holds up to 128 entries
Main partition table begins at sector 2 and ends at sector 33
First usable sector is 34, last usable sector is 8158
Partitions will be aligned on 64-sector boundaries
Total free space is 1021 sectors (510.5 KiB)

Number  Start (sector)    End (sector)  Size       Code  Name
   1              64            1023   480.0 KiB   8300  idbloader
   2            1024            7167   3.0 MiB     8300  uboot

Command (? for help):

Как видим, у нас есть два раздела: idbloader и uboot. Нам нужно удалить их. Для этого выполним команду d и Enter. Увидим:

Partition number (1-2):

Введем номер раздела 1 и Enter. Раздел будет удален. Повторим для раздела 2. Снова выполним команду d и Enter. Теперь нас не спросят номер раздела, оставшийся раздел будет удален без лишних вопросов. Если у вас, вдруг, было больше двух разделов, надо последовательно удалить их все.

Теперь нам нужно сохранить изменения. Для этого выполним команду w и Enter. Увидим:

Warning! Secondary header is placed too early on the disk! Do you want to
correct this problem? (Y/N):

Подтверждаем наше намерения перезаписать таблицу разделов. Вводим введя y и Enter. Увидим:

Have moved second header and partition table to correct location.

Final checks complete. About to write GPT data. THIS WILL OVERWRITE EXISTING
PARTITIONS!!

Do you want to proceed? (Y/N):

Еще раз подтверждаем наше намерение перезаписать таблицу разделов. Вводим y и Enter. Увидим:

OK; writing new GUID partition table (GPT) to /dev/mtdblock0.
Warning: The kernel is still using the old partition table.
The new table will be used at the next reboot or after you
run partprobe(8) or kpartx(8)
The operation has completed successfully.

Очистим разделы на целевом eMMC (или SSD NVMe)

Теперь нам нужно очистить разделы на целевом накопителе. Для этого запустим gdisk для работы с разделами на eMMC (в нашем случае это mmcblk0):

sudo gdisk /dev/mmcblk0

Проделаем те же операции, что и с SPI-флешем. Не буду повторяться, так как процедура аналогична. Важно помнить, что нам нужно удалить все(!) разделы.

Выравняем разделы на eMMC (или SSD NVMe)

Выравнивание секторов eMMC гарантирует правильное распознавание загрузочного диска. Снова запустим gdisk для нашего eMMC:

sudo gdisk /dev/mmcblk0

Дадим команду p и Enter, чтобы, чтобы увидеть список разделов, и обратим внимание, на текст над таблицей разделов:

Disk /dev/mmcblk0: 488570880 sectors, 233.0 GiB
Sector size (logical/physical): 512/512 bytes
Disk identifier (GUID): XXXXXXXX-XXXX-XXXX-XXXX-XXXXXXXXXXXX
Partition table holds up to 128 entries
Main partition table begins at sector 2 and ends at sector 33
First usable sector is 2048, last usable sector is 488570846
Partitions will be aligned on 2048-sector boundaries
Total free space is 4974559 sectors (2.4 GiB)

В данном случае все нормально: как видим выше, основная таблицы разделов начинается с сектора 2 и заканчивается на 33, а первый используемый сектор — это любое число, кроме 34 (в нашем случае 2048). Можно пропустить следующие шаги. Но если у вас нет так, то необходимо переформатировать сектора перед записью новой таблицы разделов на диск.

Для этого выполним следующие шаги:

Вводим команду x и Enter, чтобы перейти в экспертный режими. В режиме доступны следующие команды:

a       set attributes
b       byte-swap a partition's name
c       change partition GUID
d       display the sector alignment value
e       relocate backup data structures to the end of the disk
f       randomize disk and partition unique GUIDs
g       change disk GUID
h       recompute CHS values in protective/hybrid MBR
i       show detailed information on a partition
j       move the main partition table
l       set the sector alignment value
m       return to main menu
n       create a new protective MBR
o       print protective MBR data
p       print the partition table
q       quit without saving changes
r       recovery and transformation options (experts only)
s       resize partition table
t       transpose two partition table entries
u       replicate partition table on new device
v       verify disk
w       write table to disk and exit
z       zap (destroy) GPT data structures and exit
?       print this menu

Переместите основную таблицу разделов. Для этого введите j и Enter. Будет предложено задать сектор для расположения начала основной таблицы разделов:

Currently, main partition table begins at sector 2 and ends at sector 33
Enter new starting location (2 to 61408; default is 2; 1 to abort):

Вводим 2 и Enter. Затем сохраняем изменения, выполнив команду w и Enter. И пройдя два подтверждения (y и Enter) выходим из gdisk.

Перезаписываем загрузчик

Несколькими попытками проверено, что только такой порядок действий (обновление загрузчика) гарантирует, что Orange Pi 5 будет загружаться с eMMC. Надо запустить встроенное приложение конфигурации Orange Pi 5:

sudo orangepi-config

Панель orangepi-config на Orange Pi 5 выглядит так:

Выбираем пункт 'System: System and security settings' и заходим в панель 'System Settings'. Выбираем в ней пункт 'Install: Install to/update boot loader':

Выбираем последний пункт 'Install/Update the bootloader on SPI Flash':

Подтверждаем наше намерение обновить загрузчик:

Спустя несколько минут мы снова увидим панель 'System Settings' приложения orangepi-config. На этом этапе можно обновить пакеты системы, выбрав пункт 'Firmware: Run apt update & apt upgrade'. Но это не обязательно, можно просто выйти из orangepi-config.

Перезагружаем наш Orange Pi 5. Все еще не извлекая MicroSD:

sudo reboot

Важно!
Возможно Orange Pi не загрузится. Просто извлеките MicroSD, перезапишите не неё образ системы (лучше чистой, с официального сайта производителя), загрузитесь снова и проделайте все вышеперечисленное ещё раз.

Записываем образ чистой системы на eMMC

Самый простой, быстрый и проверенный способ — записать на eMMC образ чистой системы, скаченный с официального сайта. К слову сказать, образы официальных сборок для Orannge Pi лежать на Goolge Drive, так что самое оптимальное скачать образ на каком-нибудь другом компьютере и перенести его на Orange Pi с помощью USB-накопителя или NAS.

Записываем файл с образом на eMMC:

sudo dd bs=1M if=Orangepi5plus_1.0.8_ubuntu_jammy_server_linux6.1.43.img of=/dev/mmcblk0 status=progress

Все. Можно выключить Orange Pi 5 Plus:

sudo shutdown 0

Извлекаем MicroSD и включаем Orange Pi 5. Он должен загрузиться с eMMC.

Перенос системы с MicroSD (или с резервной копии) на eMMC

Если установка чистой системы на eMMC не подходит (наприер, если на MicroSD уже настроена и отлажена система), то можно перенести систему с MicroSD на eMMC. Правда это не сработает, если размер eMMC меньше размера MicroSD (1), а если сработает (размер eMMC больше размера MicroSD), то на eMMC, после копирования, будут созданы тома и разделы ровно такого же размера, как на MicroSD (2).

Для копирования раздела с MicroSD на eMMC:

sudo dd bs=1M if=/dev/mmcblk1 of=/dev/mmcblk0 status=progress

а для восстановления из резервной копии (не забываем смонтировать внешний накопитель с резервными копиями) что-то типа:

sudo dd if=/dev/mmcblk1 of=/media/backup/flash-disk.img status=progress

Это займет продолжительное время. Если мы делали восстановление из резервной копии, то можно будет сразу извлечь MicroSD и перезагрузиться. Но если мы копировали с MicroSD на eMMC, то нам надо будет еще расширить раздел на eMMC на весь объем накопителя, и расширить файловую систему. Так как она еще не смонтирована, то сделать это не сложно.

Установим в систему пакет утилит cloud-guest-utils. Из ее состава нас интересует утилита growpart для автоматического увеличения размеров разделов на диске.

sudo apt install cloud-guest-utils

Увеличиваем второй раздел на eMMC (на первом у нас загрузчик):

sudo growpart /dev/mmcblk0 2

Увидим что-то подобное:

CHANGED: partition=2 start=2158592 old: size=121737216 end=123895808 new: size=486412255 end=488570847

Теперь нужно "растянуть" файловую систему на этом разделе. Но для начала проведем проверки файловой системы раздела:

sudo e2fsck -f /dev/mmcblk0p2

Увидим что-то типа:

e2fsck 1.46.5 (30-Dec-2021)
opi_root: recovering journal
Pass 1: Checking inodes, blocks, and sizes
Pass 2: Checking directory structure
Pass 3: Checking directory connectivity
Pass 4: Checking reference counts
Pass 5: Checking group summary information
Free blocks count wrong (13505398, counted=13505373).
Fix<y>? yes
Free inodes count wrong (3730719, counted=3730708).
Fix<y>? yes

opi_root: ***** FILE SYSTEM WAS MODIFIED *****
opi_root: 48812/3779520 files (0.2% non-contiguous), 1711779/15217152 blocks

Как видим, нам показали две ошибки и предложили их исправить, и мы согласились (y). Теперь, после проверок и исправлений, "растянем" файловую систему:

sudo resize2fs /dev/mmcblk0p2

Увидим примерно следующее:

resize2fs 1.46.5 (30-Dec-2021)
Resizing the filesystem on /dev/mmcblk0p2 to 60801531 (4k) blocks.
The filesystem on /dev/mmcblk0p2 is now 60801531 (4k) blocks long.

Все. Раздел на eMMC увеличен на весь объем накопителя, и файловая система на нем тоже "растянута". Теперь можно выключить Orange Pi:

sudo shutdown 0

Извлекаем MicroSD и включаем Orange Pi снова. Он должен загрузиться уже с eMMC.

PS

В составлении этой заметки большую помощь оказала инструкция Kaveh Kaviani. Большое спасибо ему.