将现有的Raspbian安装复制到较小的SD卡

是否可以将现有的和配置的Raspbian安装复制到较小的SD卡上？

当我第一次安装Raspbian时，我手头只有32 GB的卡，显然比所需的要大。

在这个答案中，我演示了逐步执行的操作，以使人们理解解决方案背后的逻辑并能够针对其他问题应用步骤。

但首先，应该指出的是，将文件系统从SD卡迁移到较小的（但足以容纳数据的）SD卡是一个普遍的问题（不是raspi特有的问题）。

要求

带有微型SD卡读卡器和运行Linux（我更喜欢Ubuntu）的笔记本电脑。

缩略语

PIBOX      : Raspberry Pi which is used
SD_CARD_A  : 8GB micro SD card which is used on PIBOX and on which Raspbian-lite (the OS) is installed
SD_CARD_B  : 2GB micro SD card which will be used on PIBOX and on which Raspbian-lite (the OS) will be installed

SD_CARD_A的分区

当PIBOX运行时，我们列出了分区（此处未显示不必要的系统分区）。

root@pibox:~# df -Th
Filesystem     Type      Size  Used Avail Use% Mounted on
/dev/root      ext4      7.3G  1.1G  5.9G  16% /
/dev/mmcblk0p1 vfat       63M   21M   43M  33% /boot

SD_CARD_A上有2个分区，分别为/和/boot。甚至没有总共使用2GB。

备份SD_CARD_A

关闭并停止PIBOX之后，我们从PIBOX板上取出SD_CARD_A并将其放入笔记本电脑的读卡器中。

SD_CARD_A的分区将作为/dev/sdc1和自动安装到我们的系统/dev/sdc2。

root@mylaptop:~# df -Th
Filesystem                    Type      Size  Used Avail Use% Mounted on
/dev/sdb2                     ext4       22G   13G  7.9G  63% /
/dev/sdb1                     vfat      197M  2.6M  195M   2% /boot/efi
/dev/sda8                     ext4       66G   11G   52G  17% /home
/dev/sdc1                     vfat       63M   21M   43M  33% /media/some_user_name/boot
/dev/sdc2                     ext4      7.3G  1.1G  5.9G  16% /media/some_user_name/some_uuid_serial

我们从系统中卸载这些分区以成功对其进行操作。

root@mylaptop:~# umount /dev/sdc1
root@mylaptop:~# umount /dev/sdc2

我们将详细显示SD_CARD_A的设备信息，以供下一步确认。

root@mylaptop:~# fdisk -l /dev/sdc
Disk /dev/sdc: 7969 MB, 7969177600 bytes
246 heads, 62 sectors/track, 1020 cylinders, total 15564800 sectors
Units = sectors of 1 * 512 = 512 bytes
Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes
I/O size (minimum/optimal): 512 bytes / 512 bytes
Disk identifier: 0x2019f6d8

   Device Boot      Start         End      Blocks   Id  System
/dev/sdc1            8192      137215       64512    c  W95 FAT32 (LBA)
/dev/sdc2          137216    15564799     7713792   83  Linux

在上方可以看到SD_CARD_A的容量为8GB。

我们将SD_CARD_A克隆到pibox.img文件中。

root@mylaptop:~# dd bs=4MB if=/dev/sdc of=pibox.img
1992+1 records in
1992+1 records out
7969177600 bytes (8.0 GB) copied, 416.582 s, 19.1 MB/s

检查复制字节的大小，它等于我们通过fdisk -l /dev/sdc命令获得的值。

Linux回送模块

Linux有一个称为回送的模块，它使我们能够将文件作为块设备进行处理。

我们加载回送模块。

root@mylaptop:~# modprobe loop

我们找到了未使用的回送设备路径。

root@mylaptop:~# losetup -f /dev/loop0

现在，我们为pibox.img文件创建一个回送设备。

root@mylaptop:~# losetup /dev/loop0 pibox.img

我们触发有关分区更改的内核。

root@mylaptop:~# partprobe /dev/loop0

我们确认先前的操作是否成功。

root@mylaptop:~# losetup /dev/loop0
/dev/loop0: [0806]:69 (/root/pibox.img)

我们将详细显示回送设备信息，以将其与SD_CARD_A进行比较。

root@mylaptop:~# fdisk -l /dev/loop0
Disk /dev/loop0: 7969 MB, 7969177600 bytes
255 heads, 63 sectors/track, 968 cylinders, total 15564800 sectors
Units = sectors of 1 * 512 = 512 bytes
Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes
I/O size (minimum/optimal): 512 bytes / 512 bytes
Disk identifier: 0x2019f6d8

      Device Boot      Start         End      Blocks   Id  System
/dev/loop0p1            8192      137215       64512    c  W95 FAT32 (LBA)
/dev/loop0p2          137216    15564799     7713792   83  Linux

在上面可以看到环回设备的大小（= 7969177600字节）和分区与SD_CARD_A相同。

基础数学

从现在开始，我们将专注于分区/dev/loop0p2。我们将其命名为THE_PARTITION。

块大小为512字节（如打印在以Units =扇区.....开头的行上）

THE_PARTITION从块137216开始，到块15564799结束，这意味着它的大小为15427584 blocks（= 15564799-137216 + 1）。

因此，以字节为单位的THE_PARTITION的大小为7898923008 bytes（= 512 * 15427584）。

为了将THE_PARTITION放入SD_CARD_B中，我们希望它具有或的新大小 （= 512 * 3710940）。3710940 blocks1900001280 bytes

因此，新的结束程序段号3848155由start block number（= 137216）+ size in blocks（= 3710940）-计算1。

文件系统与分区

有2个操作不可相互混淆。

• 调整文件系统大小。通过将其大小设置为，可以缩小THE_PARTITION上的文件系统3710940 blocks。
• 调整分区大小。通过将其末尾编号设置为，可以缩小THE_PARTITION 3848155。

缩小文件系统

在缩小文件系统之前，应使用标记为干净e2fsck。

root@mylaptop:~# e2fsck -f /dev/loop0p2
e2fsck 1.42.9 (4-Feb-2014)
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
/dev/loop0p2: 41175/475776 files (0.2% non-contiguous), 309183/1928448 blocks

我们使用缩小文件系统resize2fs。

root@mylaptop:~# resize2fs /dev/loop0p2 3710940s
resize2fs 1.42.9 (4-Feb-2014)
Resizing the filesystem on /dev/loop0p2 to 463867 (4k) blocks.
The filesystem on /dev/loop0p2 is now 463867 blocks long.

缩小分区

我们将了解THE_PARTITION号码parted。

root@mylaptop:~# parted /dev/loop0
GNU Parted 2.3
Using /dev/loop0
Welcome to GNU Parted! Type 'help' to view a list of commands.
(parted) print                                                            
Model: Loopback device (loop)
Disk /dev/loop0: 7969MB
Sector size (logical/physical): 512B/512B
Partition Table: msdos

Number  Start   End     Size    Type     File system  Flags
 1      4194kB  70.3MB  66.1MB  primary  fat16        lba
 2      70.3MB  7969MB  7899MB  primary  ext4

(parted) quit

我们使用缩小THE_PARTITION parted。

root@mylaptop:~# parted /dev/loop0 unit s resizepart 2 3848155
Warning: Shrinking a partition can cause data loss, are you sure you want to continue?
Yes/No? Yes  

环回设备已完成。我们分离它。

root@mylaptop:~# losetup -d /dev/loop0

截断图像文件

我们验证新的分区表。

root@mylaptop:~# fdisk -l pibox.img 

Disk pibox.img: 7969 MB, 7969177600 bytes
255 heads, 63 sectors/track, 968 cylinders, total 15564800 sectors
Units = sectors of 1 * 512 = 512 bytes
Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes
I/O size (minimum/optimal): 512 bytes / 512 bytes
Disk identifier: 0x2019f6d8

    Device Boot      Start         End      Blocks   Id  System
pibox.img1            8192      137215       64512    c  W95 FAT32 (LBA)
pibox.img2          137216     3848155     1855470   83  Linux

在输出中，可以清楚地看到THE_PARTITION的结束块数减少了from 15564799 to 3848155。

我们使用的最后一个块是3848155。块编号从0开始。因此，我们总共有3848155 + 1个块，并且pibox.img文件的新大小应为1970255872 bytes （=（3848155 + 1）* 512）。

我们截断pibox.img文件。

root@mylaptop:~# truncate --size=1970255872 pibox.img

我们验证pibox.img文件的新大小。

root@mylaptop:~# ls -l pibox.img 
-rw-r--r-- 1 root root 1970255872 Oct 13 21:53 pibox.img

创建SD_CARD_B

我们将SD_CARD_B放入笔记本电脑的读卡器中。SD_CARD_B的分区将作为/dev/sdc1和自动安装到我们的系统/dev/sdc2。

root@mylaptop:~# df -Th
Filesystem                    Type      Size  Used Avail Use% Mounted on
/dev/sdb2                     ext4       22G   13G  7.9G  63% /
/dev/sdb1                     vfat      197M  2.6M  195M   2% /boot/efi
/dev/sda8                     ext4       66G   11G   52G  17% /home
/dev/sdc1                     vfat       63M   21M   43M  33% /media/some_user_name/boot
/dev/sdc2                     ext4      1.8G  1.6G   59M  97% /media/some_user_name/some_uuid_serial

在上方可以看到SD_CARD_B的容量为2GB。

我们从系统中卸载了这些分区，以成功在SD_CARD_B上运行。

root@mylaptop:~# umount /dev/sdc1
root@mylaptop:~# umount /dev/sdc2

我们将pibox.img文件克隆到SD_CARD_B中。

root@mylaptop:~# dd bs=4MB if=pibox.img of=/dev/sdc
492+1 records in
492+1 records out
1970255872 bytes (2.0 GB) copied, 646.967 s, 3.0 MB/s

检查复制字节的大小，它等于我们通过ls -l pibox.img命令获得的值。

正在启动PIBOX

从笔记本电脑中取出SD_CARD_B放入PIBOX板后，我们启动系统并登录到PIBOX控制台。

我们列出了分区（此处未显示一些其他不必要的系统分区）。

root@pibox:~# df -Th
Filesystem     Type      Size  Used Avail Use% Mounted on
/dev/root      ext4      1.8G  1.1G  601M  64% /
/dev/mmcblk0p1 vfat       63M   21M   43M  33% /boot

使用时dd if=/dev/sdx of=/path/to/image bs=1M，/dev/sdx指的是整个“磁盘”，因此映像始终是整个卡的大小。

相反，您需要使用dd if=/dev/sdxn ...where n是分区号。

您可能需要执行两次-一次对/boot分区，一次对/分区。

然后，您需要在新卡上创建至少与两个原始分区一样大的分区，以将内容添加回。

使用parted（分区编辑器）之类的东西将主分区缩小到较小的尺寸，然后使用Clonezilla之类的工具从现在较小的分区复制到新卡上。但是，您可能必须在另一台计算机上执行此操作。

1. 使用已提及的方法之一创建卡的映像- 如何备份Raspberry Pi？

2. 使用位于http://sirlagz.net/2013/03/10/script-automatic-rpi-image-downsizer/的脚本来缩小图像尺寸

3. 在新的较小卡上还原缩小的图像

我一直在rsync一段时间内一直在将文件系统从一个磁盘复制到另一个磁盘，而不会出现打no的情况。使用rsync的好处是它正在复制文件系统的内容，而不是对设备进行块级复制。因此，只要目标驱动器有足够的空间来容纳数据，它实际上就不会在乎目标驱动器和源驱动器的大小。

所以这是我的做法：

1. 在所需的较小的新SD卡上创建新的raspbian安装。
2. 引导至新安装并扩展文件系统以填满整个磁盘。关闭pi。
3. 现在挂载新卡和旧卡，并使用旧卡中rsync -avx oldFilesystem newFilesystem的文件系统复制/覆盖新卡上的文件系统。
4. 最后，启动您的新系统并运行 rpi-update以确保固件一致且最新。

之后，您的新卡上应该安装了功能完善的Raspbian系统。

我创建了一个Shell脚本来备份和还原SD卡上的所有数据。它首先删除一些数据（对应于我的项目），然后将分区缩小到最小大小，以便映像与SD卡上的数据一样大。另外，脚本会创建图像的* .zip文件。将创建的映像还原到另一个SD卡后，分区将被放大到最大大小。该脚本使用其他答案中提到的命令。因为这是我这种大小的拳头外壳脚本，所以花了我几个小时才能创建它，而且它并不是完美的喷气机。特别是我不知道如何处理resize2fs和fdisk的返回值，因此用户必须键入我需要的值。有什么解决办法吗？我希望这个脚本可以帮助其他人。随时进行编辑和改进。

"Usage:
    <skriptname> -b <path>                  create backup of SC Card (dev/mmcblk0) to file <path>/JJJJ-MM-DD_HHMM.img
    <skriptname> -r <path>/FILENAME.img     restore an exitsting image (<path>/FILENAME.img) to the SD Card (dev/mmcblk0) 
    <skriptname> -r <path>/FILENAME.zip     unzip and restore an exitsting image (<path>/FILENAME.zip) to the SD Card (dev/mmcblk0)
    <skriptname> -h                         show this hlep

这里是：

#!/bin/bash 

# check if the user is root
if (( $EUID != 0 )); then
  echo "This script requires root privileges please run as root"
  exit
fi


while getopts ":b:r:h" opt; do
  case $opt in
    b)
      mode="backup"
      OUTPATH=$OPTARG
      ;;
    r)
      mode="restore"
      DIRFILENAME=$OPTARG
      ;;
    h)
      mode="help"
      ;;
    \?)
      echo "Invalid option: -$OPTARG. Use -h for help" >&2
      exit 1
      ;;
    :)
      echo "Option -$OPTARG requires an argument. Use -h for help" >&2
      exit 1
      ;;
  esac
done
# no option
if [ $OPTIND == 1 ]
then
  echo "$(basename "$0") needs an option! Use -h for help"
  exit 1
fi


myMount(){
  # create mountpoint if not existing
  if [ ! -d /tmp/sd2/ ] ; then
    mkdir /tmp/sd2
  fi

  # mount partition
  mount -v -t ext4 /dev/mmcblk0p2 /tmp/sd2
  err=$?
  if [ $err != 0 ]; then
    echo "mount failed error: $err"
    exit 1
  fi
}

myUmount(){
  cd /home/ # otherwise umount will fail
  # fuser -vm /tmp/sd2/

  # umount partition
  umount -v /tmp/sd2
  err=$?
  if [ $err != 0 ]; then
    echo "umount failed error: $err"
    exit 1
  fi
}

myEnlarge(){
  echo "enlarge partition..."
  # enlarge partition is not posible with fdisk -> delete and recreate it
  (
  echo d # delete partition
  echo 2 # patition number
  echo n # add a new partition
  echo p # primary partition
  echo 2 # partition number
  echo   # first sector (accept default: varies)
  echo   # last sector (accept default: varies)
  echo w # write changes
  ) | fdisk /dev/mmcblk0

  echo "\n check filesystem... "
  e2fsck -f -v -C 0 /dev/mmcblk0p2

  # enlarge filesystem to maxsize
  resize2fs -p /dev/mmcblk0p2
}

case "$mode" in
"help")
  echo "Usage:
    $(basename "$0") -b <path>                  create backup of SC Card (dev/mmcblk0) to file <path>/JJJJ-MM-DD_HHMM.img
    $(basename "$0") -r <path>/FILENAME.img     restore an exitsting image (<path>/FILENAME.img) to the SD Card (dev/mmcblk0) 
    $(basename "$0") -r <path>/FILENAME.zip     unzip and restore an exitsting image (<path>/FILENAME.zip) to the SD Card (dev/mmcblk0)
    $(basename "$0") -h                         show this hlep
--------------------------------
Adrian Zeitler, Germany 2017"
  ;;
"backup")  ####################################### backup ####################################### 
  echo "an image of the SD Card (/dev/mmcblk0) whitch is as smal as possible will be created to $OUTPATH."
  # ------------------  delete some data --------------------

  echo "Do you want to delete tempfiles? [y/n]" 
  read delfiles

  if [ "$delfiles" = "y" ]
    then
      echo "Delete tempfiles..."

      myMount

      # remove some data
      cd /tmp/sd2/home/alarm/
      rm -v -f hagelbeere.db
      rm -v -f HAILcam.log
      rm -v -f HAILcam.log.1
      rm -v -f test.jpg

      myUmount

    elif [ "$delfiles" = "n" ]
      then
    echo "I don't delete anything."
    else
    echo "Sorry, I didn't understand."
    exit 1
  fi


  # --------------------------------------------------------------
  # shrink partition 2 to minimum size

  echo "check file system... "
  e2fsck -f -v -C 0 /dev/mmcblk0p2
  err=$?
  if [ $err != 0 ]; then
    echo "file system check failed, error: $err"
    exit 1
  fi

  echo "shrink filesystem of partition 2 to minimum size..."
  resize2fs -p -M /dev/mmcblk0p2
  err=$?
  if [ $err != 0 ]; then
    echo "resize2fs failed, error: $err"
    exit 1
  fi
  # --> Das Dateisystem auf /dev/mmcblk0p2 ist nun 692365 Blöcke groß.

  echo "Please tell me the new filesystem size displayed above:"
  read size
  # from resize2fs blocksize, fdisk wants sector: sector = block * 8
  size=$(( $size*8 ))

  # shrink partition is not posible with fdisk -> delete and recreate it
  (
  echo d # delete partition
  echo 2 # patition number
  echo n # add a new partition
  echo p # primary partition
  echo 2 # partition number
  echo   # first sector (accept default: varies)
  echo +$size  # last sector
  echo w # write changes
  ) | fdisk /dev/mmcblk0
  err=$?
  if [ $err != 0 ]; then
    echo "fdisk failed, error: $err"
    exit 1
  fi


  # --------------------------------------------------------------

  # fill unused space with zeros
  echo "Do you want to fill unused space with zeros? [y/n]" 
  read fillzeros


  if [ "$fillzeros" = "y" ]
    then
      echo "Copy zeros. This will end up with an error. But this is ok."

      myMount    

      dd if=/dev/zero | pv | dd of=/tmp/sd2/nullen.datei conv=noerror,notrunc,sync bs=10240
      # exits with error -> this is normal

      # dlelete zeros
      rm -v -f /tmp/sd2/nullen.datei
      sync

      myUmount

    elif [ "$fillzeros" = "n" ]
      then
    echo "I don't delete anything."
    else
    echo "Sorry, I didn't understand."
    exit 1
  fi

  # --------------------------------------------------------------

  # find out end of partition
  fdisk -l /dev/mmcblk0
  echo "Please tell me the end of mmcblk0p2 displayed above."
  read count



  DATE=$(date +"%Y-%m-%d_%H%M")
  IMGFILENAME=$DATE.img 
  echo "Do you want to create image with filename $OUTPATH$IMGFILENAME? [y/n]"
  read answer
  if [ "$answer" = "y" ]
  then
    echo "Do you want to create a *.zip file of the created image? [y/n]"
    read zip
    echo "Do you want to enlarge partition 2 to maxsize after image creation? [y/n]"
    read enlarge

    echo "create image..."
    cd $OUTPATH
    # create image with dd, stop at and of partition
    # count=N   copy only N input blocks
    # bs=BYTES  read and write up to BYTES bytes at a time = block size
    # pv    show status
    dd if=/dev/mmcblk0 | pv -s $(( $count*512 )) | dd of=$IMGFILENAME bs=512 count=$count
    err=$?
    if [ $err != 0 ]; then
      echo "dd failed error: $err"
      exit 1
    fi

    # --------------------------------------------------------------
    # create zip file
    # or like this:
    # sudo dd if=/dev/sdX | pv |gzip > /pfad/zur/datei.img.gz
    if [ "$zip" = "y" ]
    then
      echo "create zip file..."
      zip $DATE.zip $IMGFILENAME
    fi
    # --------------------------------------------------------------
  fi

  # --------------------------------------------------------------
  # enlarge partition 2

  if [ "$enlarge" = "y" ]
  then
    myEnlarge
  fi

  ;; #end case mode backup
"restore")  ####################################### restore ####################################### 
  #chek if image exists
  if [[ -s "$DIRFILENAME" ]]
  then
    # check if file is an image or zip file
    if [[ $DIRFILENAME =~ \.img$ ]]
    then
      IMGFILENAME=$(basename "$DIRFILENAME")
    elif [[ $DIRFILENAME =~ \.zip$ ]]
    then
      ZIPFILENAME=$(basename "$DIRFILENAME")
    else
      echo "Not the right file format. I accept *.img and *.zip"
      exit 1
    fi
  else
    echo "Image file does not exist."
    exit 1
  fi
  echo "the file $DIRFILENAME will be restored to the SD Card /dev/mmcblk0"

  #change to the path of the imagefile
  SOURCEPATH=$(dirname "$DIRFILENAME")
  cd $SOURCEPATH


  if [ "$ZIPFILENAME" != "" ]
  then
    echo "unzip file"
    # change file extention form zip zu img
    l=$(( ${#ZIPFILENAME}-3 ))
    IMGFILENAME="${ZIPFILENAME:0:l}img"
    unzip $ZIPFILENAME
  fi

  echo "Do you realy want to restore $SOURCEPATH/$IMGFILENAME to the SD card /dev/mmcblk0? 
  Warning: all data on the device /dev/mmcblk0 will be lost! [y/n]"
  read answer
  if [ "$answer" = "y" ]
  then
    echo "Do you want to enlarge partition 2 to maxsize after restoring? [y/n]"
    read enlarge
    echo "restore image..."
    filesize=$(wc -c <"$IMGFILENAME")
    echo "Filesize = $filesize Byte"
    dd if=$IMGFILENAME | pv -s $filesize | dd of=/dev/mmcblk0 bs=512
    err=$?
    if [ $err != 0 ]; then
      echo "dd failed error: $err"
      exit 1
    fi
  fi

  # --------------------------------------------------------------
  # enlarge partition 2
  if [ "$enlarge" = "y" ]
  then
    myEnlarge
  fi

  ;; #end case mode restore
esac

我发现最简单的解决方案是使用上面概述的dd命令备份较大的原始卡，然后使用piwriter等将图像还原到较小的存储卡。dd可能也可以工作...不确定。PiWriter由于空间不足而返回了错误，但是由于映像中没有包含超出较小卡大小的任何实际数据，因此它只是截断了空扇区。我不确定这意味着什么...分区可能需要检查或修复，但是当我将其放入Pi中时，我可以验证它是否有效。

我使用旧版本的win32diskimager-RELEASE-0.1-r15-win32来读取图像，它甚至从8GB SD卡创建4GB的图像，然后使用最新版本的win32diskimager写入该图像。

我使用旧版本，因为旧版本会跳过所有错误。