如何在 UEFI/GPT 系统上安装带有双引导 RAID 1 分区的 64 位 Ubuntu 14.04/16.04？

Question

更新：下面的问答也适用于 Ubuntu 16.04

我有一台带有双 SSD 和 Win (7) 的计算机，预装在另一个磁盘上。预安装使用 (U)EFI/GPT 引导。我想在我的 SSD 的 RAID1 根分区上安装 Ubuntu 14.04 64 位桌面，并且仍然能够双启动我的 Win7 系统。这可能吗？

本指南使用桌面安装程序不起作用，可能是因为它（隐式）假定 MBR 启动。也没有安装服务器发行版，可能是出于同样的原因。

Answer 1

更新：我已验证以下描述也适用于 Ubuntu 16.04。其他用户报告在 17.10 和 18.04.1 上工作。

注意：本 HOWTO 不会为您提供 LVM。如果您也需要 LVM，请尝试在带有 UEFI BIOS 的机器上安装带有 RAID 1 和 LVM 的 Ubuntu 18.04 桌面。

经过几天的尝试，我现在有了一个可以运行的系统！简而言之，该解决方案包括以下步骤：

1. 使用 Ubuntu Live CD/USB 启动。
2. 根据需要对 SSD 进行分区。
3. 安装缺少的软件包（mdadm 和 grub-efi）。
4. 创建 RAID 分区。
5. 运行 Ubiquity 安装程序（但不要引导到新系统）。
6. 修补已安装的系统 (initramfs) 以启用从 RAID 根目录启动。
7. 使用 GRUB 填充第一个 SSD 的 EFI 分区并将其安装到 EFI 引导链中。
8. 将 EFI 分区克隆到另一个 SSD 并将其安装到引导链中。
9. 完毕！您的系统现在将具有 RAID 1 冗余。请注意，在内核更新等之后无需执行任何特殊操作，因为 UEFI 分区未受影响。

解决方案第 6 步的一个关键组成部分是启动顺序的延迟，否则如果缺少任何一个 SSD，我就会直接转储到 GRUB 提示符（没有键盘！）。

详细的HOWTO

1. 开机

从 U 盘使用 EFI 启动。具体如何因您的系统而异。选择在不安装的情况下试用 ubuntu。

启动终端模拟器，例如xterm运行以下命令。

1.1 从另一台计算机登录

在尝试这个时，我经常发现从另一台已经完全配置的计算机登录更容易。这种简化的命令剪切和粘贴等。如果你想这样做，你可以通过执行以下操作通过 ssh 登录：

在要配置的电脑上，安装openssh服务器：

sudo apt-get install openssh-server

更改密码。用户的默认密码为ubuntu空。您可以选择一个中等强度的密码。一旦您重新启动新计算机，它就会被遗忘。

passwd

现在您可以从另一台计算机登录 ubuntu 实时会话。以下说明适用于 linux：

ssh -l ubuntu <your-new-computer>

如果您收到有关疑似中间人攻击的警告，则需要清除用于识别新计算机的 ssh 密钥。这是因为openssh-server无论何时安装都会生成新的服务器密钥。要使用的命令通常会打印出来，看起来应该像

ssh-keygen -f <path-to-.ssh/known_hosts> -R <your-new-computer>

执行该命令后，您应该能够登录到 ubuntu 实时会话。

2. 分区磁盘

清除所有旧分区和引导块。警告！这会破坏磁盘上的数据！

sudo sgdisk -z /dev/sda
sudo sgdisk -z /dev/sdb

在最小的驱动器上创建新分区：100M 用于 ESP，32G 用于 RAID SWAP，其余用于 RAID 根。如果您的 sda 驱动器最小，请遵循第 2.1 节，否则请遵循第 2.2 节。

2.1 创建分区表（/dev/sda 较小）

执行以下步骤：

sudo sgdisk -n 1:0:+100M -t 1:ef00 -c 1:"EFI System" /dev/sda
sudo sgdisk -n 2:0:+32G -t 2:fd00 -c 2:"Linux RAID" /dev/sda
sudo sgdisk -n 3:0:0 -t 3:fd00 -c 3:"Linux RAID" /dev/sda

将分区表复制到其他磁盘并重新生成唯一的 UUID（实际上将为 sda 重新生成 UUID）。

sudo sgdisk /dev/sda -R /dev/sdb -G

2.2 创建分区表（/dev/sdb较小）

执行以下步骤：

sudo sgdisk -n 1:0:+100M -t 1:ef00 -c 1:"EFI System" /dev/sdb
sudo sgdisk -n 2:0:+32G -t 2:fd00 -c 2:"Linux RAID" /dev/sdb
sudo sgdisk -n 3:0:0 -t 3:fd00 -c 3:"Linux RAID" /dev/sdb

将分区表复制到其他磁盘并重新生成唯一的 UUID（实际上将为 sdb 重新生成 UUID）。

sudo sgdisk /dev/sdb -R /dev/sda -G

2.3 在/dev/sda上创建FAT32文件系统

为 EFI 分区创建 FAT32 文件系统。

sudo mkfs.fat -F 32 /dev/sda1
mkdir /tmp/sda1
sudo mount /dev/sda1 /tmp/sda1
sudo mkdir /tmp/sda1/EFI
sudo umount /dev/sda1

3.安装缺少的包

Ubuntu Live CD 没有两个关键包；grub-efi 和 mdadm。安装它们。（我不是 100% 确定这里需要 grub-efi，但为了与即将到来的安装保持对称，也将其引入。）

sudo apt-get update
sudo apt-get -y install grub-efi-amd64 # (or grub-efi-amd64-signed)
sudo apt-get -y install mdadm

如果您启用了安全启动，您可能需要grub-efi-amd64-signed代替grub-efi-amd64。（见亚历克斯的评论。）

4. 创建 RAID 分区

在降级模式下创建 RAID 设备。这些设备将在稍后完成。在ubiquity下面的安装过程中，创建一个完整的 RAID1 有时会给我带来问题，不知道为什么。（挂载/卸载？格式？）

sudo mdadm --create /dev/md0 --bitmap=internal --level=1 --raid-disks=2 /dev/sda2 missing
sudo mdadm --create /dev/md1 --bitmap=internal --level=1 --raid-disks=2 /dev/sda3 missing

验证 RAID 状态。

cat /proc/mdstat

Personalities : [raid1] 
md1 : active raid1 sda3[0]
      216269952 blocks super 1.2 [2/1] [U_]
      bitmap: 0/2 pages [0KB], 65536KB chunk

md0 : active raid1 sda2[0]
      33537920 blocks super 1.2 [2/1] [U_]
      bitmap: 0/1 pages [0KB], 65536KB chunk

unused devices: <none>

对 md 设备进行分区。

sudo sgdisk -z /dev/md0
sudo sgdisk -z /dev/md1
sudo sgdisk -N 1 -t 1:8200 -c 1:"Linux swap" /dev/md0
sudo sgdisk -N 1 -t 1:8300 -c 1:"Linux filesystem" /dev/md1

5. 运行安装程序

运行无处不在的安装程序，不包括无论如何都会失败的引导加载程序。（注意：如果您通过 ssh 登录，您可能希望在新计算机上执行此操作。）

sudo ubiquity -b

选择“其他”作为安装类型并将类型修改md1p1为ext4、格式：是和挂载点/。该md0p1分区将自动被选为交换分区。

安装完成后喝杯咖啡。

重要提示：安装完成后，选择继续测试，因为系统尚未准备好启动。

完成 RAID 设备

将等待的 sdb 分区附加到 RAID。

sudo mdadm --add /dev/md0 /dev/sdb2
sudo mdadm --add /dev/md1 /dev/sdb3

验证所有 RAID 设备都正常（并可选择同步）。

cat /proc/mdstat

Personalities : [raid1] 
md1 : active raid1 sdb3[1] sda3[0]
      216269952 blocks super 1.2 [2/1] [U_]
      [>....................]  recovery =  0.2% (465536/216269952)  finish=17.9min speed=200000K/sec
      bitmap: 2/2 pages [8KB], 65536KB chunk

md0 : active raid1 sdb2[1] sda2[0]
      33537920 blocks super 1.2 [2/2] [UU]
      bitmap: 0/1 pages [0KB], 65536KB chunk

unused devices: <none>

以下过程可能会在同步期间继续，包括重新启动。

6. 配置已安装的系统

设置为启用 chroot 进入安装系统。

sudo -s
mount /dev/md1p1 /mnt
mount -o bind /dev /mnt/dev
mount -o bind /dev/pts /mnt/dev/pts
mount -o bind /sys /mnt/sys
mount -o bind /proc /mnt/proc
cat /etc/resolv.conf >> /mnt/etc/resolv.conf
chroot /mnt

配置和安装软件包。

apt-get install -y grub-efi-amd64 # (or grub-efi-amd64-signed; same as in step 3)
apt-get install -y mdadm

如果您的 md 设备仍在同步，您可能会偶尔看到如下警告：

/usr/sbin/grub-probe: warning: Couldn't find physical volume `(null)'. Some modules may be missing from core image..

这是正常现象，可以忽略（请参阅此问题底部的答案 ）。

nano /etc/grub.d/10_linux
# change quick_boot and quiet_boot to 0

禁用quick_boot将避免不支持 Diskfilter 写入的错误。禁用quiet_boot仅是个人偏好。

修改 /etc/mdadm/mdadm.conf 删除任何标签引用，即更改

ARRAY /dev/md/0 metadata=1.2 name=ubuntu:0 UUID=f0e36215:7232c9e1:2800002e:e80a5599
ARRAY /dev/md/1 metadata=1.2 name=ubuntu:1 UUID=4b42f85c:46b93d8e:f7ed9920:42ea4623

到

ARRAY /dev/md/0 UUID=f0e36215:7232c9e1:2800002e:e80a5599
ARRAY /dev/md/1 UUID=4b42f85c:46b93d8e:f7ed9920:42ea4623

这一步可能是不必要的，但我看到一些页面表明命名方案可能不稳定 (name=ubuntu:0/1)，这可能会阻止一个完美的 RAID 设备在启动期间组装。

修改行/etc/default/grub以读取

#GRUB_CMDLINE_LINUX_DEFAULT="quiet splash"
GRUB_CMDLINE_LINUX=""

同样，这一步可能是不必要的，但我更喜欢睁着眼睛启动......

6.1. 添加睡眠脚本

（社区已经建议这一步可能是不必要的，可以使用GRUB_CMDLINE_LINUX="rootdelay=30"in替换/etc/default/grub。出于本 HOWTO 底部解释的原因，我建议坚持使用 sleep 脚本，即使它比使用 rootdelay 更丑陋。因此，我们继续我们的常规计划......）

创建将等待 RAID 设备稳定的脚本。如果没有这个延迟，由于 RAID 组装没有及时完成，root 的安装可能会失败。我发现这一点很困难 - 直到我断开其中一个 SSD 以模拟磁盘故障后，问题才出现！时间可能需要根据可用硬件进行调整，例如慢速外部 USB 磁盘等。

将以下代码输入到/usr/share/initramfs-tools/scripts/local-premount/sleepAwhile：

#!/bin/sh
echo
echo "sleeping for 30 seconds while udevd and mdadm settle down"
sleep 5
echo "sleeping for 25 seconds while udevd and mdadm settle down"
sleep 5
echo "sleeping for 20 seconds while udevd and mdadm settle down"
sleep 5
echo "sleeping for 15 seconds while udevd and mdadm settle down"
sleep 5
echo "sleeping for 10 seconds while udevd and mdadm settle down"
sleep 5
echo "sleeping for 5 seconds while udevd and mdadm settle down"
sleep 5
echo "done sleeping"

使脚本可执行并安装它。

chmod a+x /usr/share/initramfs-tools/scripts/local-premount/sleepAwhile
update-grub
update-initramfs -u

7. 启用从第一个 SSD 启动

现在系统基本准备好了，只需要安装UEFI启动参数即可。

mount /dev/sda1 /boot/efi
grub-install --boot-directory=/boot --bootloader-id=Ubuntu --target=x86_64-efi --efi-directory=/boot/efi --recheck
update-grub
umount /dev/sda1

这将在/boot/efi/EFI/Ubuntu（又名EFI/Ubuntuon /dev/sda1）中安装引导加载程序，并首先将其安装在计算机上的 UEFI 引导链中。

8. 启用从第二个 SSD 启动

我们快完成了。此时，我们应该能够在sda驱动器上重新启动。此外，mdadm应该能够处理驱动器sda或sdb驱动器的故障。但是，EFI 不是 RAID，所以我们需要克隆它。

dd if=/dev/sda1 of=/dev/sdb1

除了在第二个驱动器上安装引导加载程序外，这将使sdb1分区上的 FAT32 文件系统的 UUID （如 所报告的blkid）与sda1和的 UUID匹配/etc/fstab。（但请注意/dev/sda1，/dev/sdb1分区和分区的 UUID仍然不同 -ls -la /dev/disk/by-partuuid | grep sd[ab]1与blkid /dev/sd[ab]1安装后进行比较以自行检查。）

最后，我们必须将sdb1分区插入到引导顺序中。（注意：这一步可能是不必要的，这取决于您的 BIOS。我收到报告说某些 BIOS 会自动生成有效 ESP 的列表。）

efibootmgr -c -g -d /dev/sdb -p 1 -L "Ubuntu #2" -l '\EFI\ubuntu\grubx64.efi'

我没有测试它，但可能需要在 ESP onsda和sdb.

这将生成当前引导顺序的打印输出，例如

Timeout: 0 seconds
BootOrder: 0009,0008,0000,0001,0002,000B,0003,0004,0005,0006,0007
Boot0000  Windows Boot Manager
Boot0001  DTO UEFI USB Floppy/CD
Boot0002  DTO UEFI USB Hard Drive
Boot0003* DTO UEFI ATAPI CD-ROM Drive
Boot0004  CD/DVD Drive 
Boot0005  DTO Legacy USB Floppy/CD
Boot0006* Hard Drive
Boot0007* IBA GE Slot 00C8 v1550
Boot0008* Ubuntu
Boot000B  KingstonDT 101 II PMAP
Boot0009* Ubuntu #2

请注意，Ubuntu #2 (sdb) 和 Ubuntu (sda) 是启动顺序中的第一个。

重启

现在我们准备重新启动。

exit # from chroot
exit # from sudo -s
sudo reboot

系统现在应该重新启动到 Ubuntu（您可能必须先删除 Ubuntu Live 安装介质。）

启动后，您可以运行

sudo update-grub

将 Windows 引导加载程序附加到 grub 引导链。

虚拟机问题

如果您想先在虚拟机中尝试此操作，有一些注意事项：显然，保存 UEFI 信息的 NVRAM 会在重新启动之间被记住，但不会在关闭-重新启动周期之间被记住。在这种情况下，您可能最终会进入 UEFI Shell 控制台。以下命令应该从/dev/sda1（FS1:用于/dev/sdb1）引导您进入您的机器：

FS0:
\EFI\ubuntu\grubx64.efi

在 virtualbox中UEFI 启动的最佳答案中的第一个解决方案- Ubuntu 12.04也可能会有所帮助。

模拟磁盘故障

可以使用 模拟任一 RAID 组件设备的故障mdadm。但是，为了验证引导内容是否能够在磁盘故障时幸免于难，我不得不关闭计算机并断开磁盘电源。如果这样做，首先确保 md 设备已同步。

cat /proc/mdstat 

Personalities : [linear] [multipath] [raid0] [raid1] [raid6] [raid5] [raid4] [raid10] 
md1 : active raid1 sdb3[2] sda3[0]
      216269952 blocks super 1.2 [2/2] [UU]
      bitmap: 2/2 pages [8KB], 65536KB chunk

md0 : active raid1 sda2[0] sdb2[2]
      33537920 blocks super 1.2 [2/2] [UU]
      bitmap: 0/1 pages [0KB], 65536KB chunk

unused devices: <none>

在下面的说明中，sdX 是故障设备（X=a 或 b），sdY 是正常设备。

断开驱动器

关闭计算机。断开驱动器。重新开始。Ubuntu 现在应该使用降级模式的 RAID 驱动器启动。（庆祝！这就是你想要实现的目标！;）

cat /proc/mdstat 

Personalities : [linear] [multipath] [raid0] [raid1] [raid6] [raid5] [raid4] [raid10] 
md1 : active raid1 sda3[0]
      216269952 blocks super 1.2 [2/1] [U_]
      bitmap: 2/2 pages [8KB], 65536KB chunk

md0 : active raid1 sda2[0]
      33537920 blocks super 1.2 [2/1] [U_]
      bitmap: 0/1 pages [0KB], 65536KB chunk

unused devices: <none>

从故障磁盘中恢复

如果您需要更换有故障的磁盘，则应遵循此过程。如果你想模拟一个替代品，你可以启动一个 Ubuntu Live 会话并使用

dd if=/dev/zero of=/dev/sdX

在重新启动到真实系统之前擦除磁盘。如果您刚刚在上一节中测试了引导/RAID 冗余，则可以跳过此步骤。但是，您必须至少执行下面的第 2 步和第 4 步才能恢复系统的完全引导/RAID 冗余。

更换磁盘后恢复 RAID+引导系统需要以下步骤：

1. 对新驱动器进行分区。
2. 将分区添加到 md 设备。
3. 克隆引导分区。
4. 为克隆添加 EFI 记录。

1. 对新驱动器进行分区

从健康驱动器复制分区表：

sudo sgdisk /dev/sdY -R /dev/sdX

在新驱动器上重新随机化 UUID。

sudo sgdisk /dev/sdX -G

2.添加到md设备

sudo mdadm --add /dev/md0 /dev/sdX2
sudo mdadm --add /dev/md1 /dev/sdX3

3.克隆启动分区

从健康驱动器克隆 ESP。（小心，如​​果你真的搞砸了，也许首先将两个 ESP 转储到文件以启用恢复。）

sudo dd if=/dev/sdY1 of=/dev/sdX1

4.将新复活的磁盘插入启动顺序

为克隆添加 EFI 记录。根据需要修改 -L 标签。

sudo efibootmgr -c -g -d /dev/sdX -p 1 -L "Ubuntu #2" -l '\EFI\ubuntu\grubx64.efi'

现在，重新启动系统应该会恢复正常（RAID 设备可能仍在同步）！

为什么是睡眠脚本？

社区建议添加睡眠脚本可能是不必要的，可以使用GRUB_CMDLINE_LINUX="rootdelay=30"in/etc/default/grub后跟sudo update-grub. 这个建议当然更简洁，并且在磁盘故障/更换情况下确实有效。但是，有一个警告......

我断开了我的第二个 SSD 的连接，发现用rootdelay=30等代替睡眠脚本：
1) 系统确实以降级模式启动，而没有“故障”驱动器。
2) 在非降级启动（两个驱动器都存在）中，启动时间减少。只有在缺少第二个驱动器时才能察觉到延迟。

1) 和 2) 听起来不错，直到我重新添加了第二个驱动器。在启动时，RAID 阵列无法组装，让我在initramfs不知道该怎么做的情况下被提示。可能可以通过 a) 启动到 Ubuntu Live USB 记忆棒，b) 安装mdadm和 c) 手动重新组装阵列来挽救这种情况，但是......我在某处搞砸了。相反，当我用睡眠脚本重新运行这个测试时（是的，我确实第 n 次从顶部启动了 HOWTO...），系统确实启动了。阵列处于降级模式，我可以手动重新添加/dev/sdb[23]分区，而无需任何额外的 USB 记忆棒。我不知道为什么 sleep 脚本有效而rootdelay它没有。也许mdadm会被两个稍微不同步的组件设备弄糊涂，但我认为mdadm旨在处理这个问题。无论如何，由于睡眠脚本有效，我坚持使用它。

可以说，移除一个完全健康的 RAID 组件设备，将 RAID 重新启动到降级模式，然后重新添加组件设备是一种不切实际的情况：现实情况是一个设备出现故障并被新设备替换, 减少mdadm混淆的机会。我同意这个论点。但是，除了实际禁用某些硬件之外，我不知道如何测试系统如何容忍硬件故障！在测试之后，我想回到一个冗余的工作系统。（好吧，我可以将我的第二个 SSD 连接到另一台机器上并在重新添加之前刷卡，但这是不可行的。）

总结：据我所知，该rootdelay解决方案是干净的，比非降级启动的睡眠脚本更快，并且应该适用于真正的驱动器故障/更换场景。但是，我不知道一种可行的方法来测试它。所以，暂时我会坚持丑陋的睡眠脚本。