在具有 UEFI BIOS 的计算机上安装具有 RAID 1 和 LVM 的 Ubuntu 20.04 桌面

Question

我有一台带有 UEFI BIOS 的机器。我想在 RAID 1 之上安装带有 LVM 的 Ubuntu 20.04 桌面，这样即使其中一个驱动器出现故障，我的系统也能继续工作。我还没有找到相关的 HOWTO。20.04 桌面安装程序支持 LVM，但不支持 RAID。这个问题的答案描述了18.04的流程。但是，20.04 不提供备用服务器安装程序。这个问题和这个问题的答案描述了 RAID，但没有描述 LVM 或 UEFI。有没有人有一个适用于 20.04 的流程，在 UEFI 机器的 RAID 1 之上使用 LVM？

Answer 1

经过几周的实验并在这个链接的一些帮助下，我终于找到了一个可行的解决方案。以下序列是使用 Ubuntu 20.04.2.0 LTS 执行的。我还在虚拟机中成功地使用了 21.04.0 的过程。（但是，请注意， Ubuntu 21.04 和一些较旧的 UEFI 系统存在报告问题。

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简而言之

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1. 下载并启动 Ubuntu Live 20.04。
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2. 设置 mdadm 和 lvm。
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3. 运行 Ubuntu 安装程序，但不要重新启动。
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4. 将 mdadm 添加到目标系统。
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5. 将 EFI 分区克隆到第二个驱动器。
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6. 将第二个 EFI 分区安装到 UEFI 引导链中。
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7. 重启
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详细

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1. 下载安装程序并启动至 Ubuntu Live

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1.1 下载

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• 从https://ubuntu.com/download/desktop下载 Ubuntu 桌面安装程序并将其放入可启动媒体。（截至 2021 年 12 月 13 日，iso 称为 ubuntu-20.04.3-desktop-amd64.iso。）
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1.2 启动 Ubuntu Live

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• 从步骤 1.1 启动到媒体。
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• 选择Try Ubuntu。
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• 按 Ctrl-Alt-T 启动终端。应在该终端中输入以下命令。
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2.设置mdadm和lvm

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在下面的示例中，磁盘设备称为/dev/sda和/dev/sdb。如果您的磁盘被称为其他名称，例如/dev/nvme0n1和/dev/sdb，您应该相应地替换磁盘名称。您可以使用它sudo lsblk来查找磁盘的名称。

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2.0 安装ssh服务器

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如果您不想键入下面的所有命令，您可以安装想要通过 ssh 登录并剪切并粘贴命令。

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• 安装

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  sudo apt install openssh-server

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• 设置密码以启用外部登录

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  passwd

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• 如果您在虚拟机内测试此功能，您可能需要转发合适的端口。选择Settings、Network、Advanced、Port forwarding和加号。例如，输入和3022作为访客端口，然后按。或者从主机系统的命令行（将 VMNAME 替换为虚拟机的名称）：Host Port22OK

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  VBoxManage modifyvm VMNAME --natpf1 "ssh,tcp,,3022,,22"\nVBoxManage showvminfo VMNAME | grep \'Rule\'\n

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现在，您应该能够使用以下命令从外部计算机登录您的 Ubuntu Live 会话

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ssh <hostname> -l ubuntu\n

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或者，如果您正在虚拟机上进行测试localhost，

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ssh localhost -l ubuntu -p 3022\n

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以及您上面设置的密码。

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2.1 在物理磁盘上创建分区

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• 将分区表清零

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  sudo sgdisk -Z /dev/sda\nsudo sgdisk -Z /dev/sdb\n

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• 在每个驱动器上创建两个分区；一种用于 EFI，一种用于 RAID 设备。

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  sudo sgdisk -n 1:0:+512M -t 1:ef00 -c 1:"EFI System" /dev/sda\nsudo sgdisk -n 2:0:0 -t 2:fd00 -c 2:"Linux RAID" /dev/sda\nsudo sgdisk -n 1:0:+512M -t 1:ef00 -c 1:"EFI System" /dev/sdb\nsudo sgdisk -n 2:0:0 -t 2:fd00 -c 2:"Linux RAID" /dev/sdb\n

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• 在第一个驱动器上为 EFI 分区创建 FAT32 系统。（稍后将克隆到第二个驱动器。）

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  sudo mkfs.fat -F 32 /dev/sda1\n

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2.2 安装mdadm并创建md设备

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安装mdadm

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  sudo apt-get update\n  sudo apt-get install mdadm\n

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创建 md 设备。忽略有关元数据的警告，因为该阵列不会用作引导设备。

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  sudo mdadm --create /dev/md0 --bitmap=internal --level=1 --raid-disks=2 /dev/sda2 /dev/sdb2\n

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检查md设备的状态。

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$ cat /proc/mdstat \nPersonalities : [raid1] \nmd0 : active raid1 sdb2[1] sda2[0]\n      1047918528 blocks super 1.2 [2/2] [UU]\n      [>....................]  resync =  0.0% (1001728/1047918528) finish=69.6min speed=250432K/sec\n      bitmap: 8/8 pages [32KB], 65536KB chunk\n\nunused devices: <none>\n

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在这种情况下，设备正在同步磁盘，这是正常的，并且可能会在下面的过程中在后台继续进行。

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2.4 对md设备进行分区

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  sudo sgdisk -Z /dev/md0\n  sudo sgdisk -n 1:0:0 -t 1:E6D6D379-F507-44C2-A23C-238F2A3DF928 -c 1:"Linux LVM" /dev/md0\n

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/dev/md0p1这将在设备上创建一个分区/dev/md0。UUID 字符串标识 LVM 分区的分区。

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2.3 创建LVM设备

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• 在md设备上创建物理卷

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  sudo pvcreate /dev/md0p1\n

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• 在物理卷上创建卷组

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  sudo vgcreate vg0 /dev/md0p1\n

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• 在新卷组上创建逻辑卷（分区）。下面的尺寸和名称是我的选择。您可能会做出不同的决定。

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  sudo lvcreate -Z y -L 25GB --name root vg0\nsudo lvcreate -Z y -L 10GB --name tmp vg0\nsudo lvcreate -Z y -L 5GB --name var vg0\nsudo lvcreate -Z y -L 10GB --name varlib vg0\nsudo lvcreate -Z y -L 200GB --name home vg0\n

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现在，分区已准备好供 Ubuntu 安装程序使用。

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3.运行安装程序

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• 双击Install Ubuntu 20.04.2.0 LTS新计算机桌面上的图标。（不要通过任何 ssh 连接启动安装程序！）
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• 回答语言和键盘问题。
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• 在页面上Installation type，选择Something else。（这是重要的部分。）这将为您提供一个名为/dev/mapper/vg0-home等的分区列表。
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• 双击以 开头的每个分区/dev/mapper/vg0-。选择Use as: Ext4，选中该Format the partition框，然后选择适当的安装点（/for vg0-root、/homeforvg0-home等、/var/libfor vg0-varlib）。
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• /dev/sda选择引导加载程序的第一个设备。
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• 按Install Now并继续安装。
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• 安装完成后，选择Continue Testing。
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在终端中，运行lsblk. 输出应该是这样的：

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$ lsblk\nNAME               MAJ:MIN RM   SIZE RO TYPE  MOUNTPOINT\n...\nsda                  8:0    0  1000G  0 disk  \n\xe2\x94\x9c\xe2\x94\x80sda1               8:1    0   512M  0 part  \n\xe2\x94\x94\xe2\x94\x80sda2               8:2    0 999.5G  0 part  \n  \xe2\x94\x94\xe2\x94\x80md0              9:0    0 999.4G  0 raid1 \n    \xe2\x94\x94\xe2\x94\x80md0p1        259:0    0 999.4G  0 part  \n      \xe2\x94\x9c\xe2\x94\x80vg0-root   253:0    0    25G  0 lvm   /target\n      \xe2\x94\x9c\xe2\x94\x80vg0-tmp    253:1    0    10G  0 lvm   \n      \xe2\x94\x9c\xe2\x94\x80vg0-var    253:2    0     5G  0 lvm   \n      \xe2\x94\x9c\xe2\x94\x80vg0-varlib 253:3    0    10G  0 lvm   \n      \xe2\x94\x94\xe2\x94\x80vg0-home   253:4    0   200G  0 lvm   \nsdb                  8:16   0  1000G  0 disk  \n\xe2\x94\x9c\xe2\x94\x80sdb1               8:17   0   512M  0 part  \n\xe2\x94\x94\xe2\x94\x80sdb2               8:18   0 999.5G  0 part  \n  \xe2\x94\x94\xe2\x94\x80md0              9:0    0 999.4G  0 raid1 \n    \xe2\x94\x94\xe2\x94\x80md0p1        259:0    0 999.4G  0 part  \n      \xe2\x94\x9c\xe2\x94\x80vg0-root   253:0    0    25G  0 lvm   /target\n      \xe2\x94\x9c\xe2\x94\x80vg0-tmp    253:1    0    10G  0 lvm   \n      \xe2\x94\x9c\xe2\x94\x80vg0-var    253:2    0     5G  0 lvm   \n      \xe2\x94\x9c\xe2\x94\x80vg0-varlib 253:3    0    10G  0 lvm   \n      \xe2\x94\x94\xe2\x94\x80vg0-home   253:4    0   200G  0 lvm   \n...\n

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如您所见，安装程序将安装的系统根目录挂载到/target. 但是，其他分区未安装。更重要的是，mdadm它还不是已安装系统的一部分。

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4.将mdadm添加到目标系统

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4.1 chroot进入目标系统

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首先，我们必须挂载未挂载的分区：

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sudo mount /dev/mapper/vg0-home /target/home\nsudo mount /dev/mapper/vg0-tmp /target/tmp\nsudo mount /dev/mapper/vg0-var /target/var\nsudo mount /dev/mapper/vg0-varlib /target/var/lib\n

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接下来，绑定一些设备，准备chroot...

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cd /target\nsudo mount --bind /dev dev \nsudo mount --bind /proc proc\nsudo mount --bind /sys sys\n

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...并chroot进入目标系统。

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sudo chroot .\n

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4.2 更新目标系统

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现在我们位于目标系统内部。安装mdadm

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apt install mdadm\n

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如果您收到 dns 错误，请执行以下操作

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echo "nameserver 1.1.1.1" >> /etc/resolv.conf \n

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并重复

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apt install mdadm\n

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您可以忽略任何有关管道泄漏的警告。

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检查配置文件/etc/mdadm/mdadm.conf。它应该在末尾附近包含一行，类似于

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ARRAY /dev/md/0 metadata=1.2 UUID=7341825d:4fe47c6e:bc81bccc:3ff016b6 name=ubuntu:0\n

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删除该name=...部分以使该行看起来像

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ARRAY /dev/md/0 metadata=1.2 UUID=7341825d:4fe47c6e:bc81bccc:3ff016b6\n

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更新内核应在启动时加载的模块列表。

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echo raid1 >> /etc/modules\n

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更新启动虚拟盘

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update-initramfs -u\n

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最后退出chroot

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exit\n

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5.克隆EFI分区

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至此目标系统安装完成。此外，通过 RAID 设备可以保护主分区免受单个磁盘故障的影响。但是，EFI 启动分区不受 RAID 保护。相反，我们将克隆它。

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sudo dd if=/dev/sda1 of=/dev/sdb1 bs=4096\n

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跑步

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$ sudo blkid /dev/sd[ab]1\n/dev/sda1: UUID="108A-114D" TYPE="vfat" PARTLABEL="EFI System" PARTUUID="ccc71b88-a8f5-47a1-9fcb-bfc960a07c16"\n/dev/sdb1: UUID="108A-114D" TYPE="vfat" PARTLABEL="EFI System" PARTUUID="fd070974-c089-40fb-8f83-ffafe551666b"\n

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请注意，FAT UUID 相同，但 GPT PARTUUID 不同。

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6.将第二个磁盘的EFI分区插入启动链

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最后，我们需要将第二个磁盘上的 EFI 分区插入引导链。为此，我们将使用efibootmgr.

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sudo apt install efibootmgr\n

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跑步

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sudo efibootmgr -v\n

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并研究输出。应该有一行类似于

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Boot0005* ubuntu HD(1,GPT,ccc71b88-a8f5-47a1-9fcb-bfc960a07c16,0x800,0x100000)/File(\\EFI\\ubuntu\\shimx64.efi)\n

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注意 后面的路径File。跑步

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sudo efibootmgr -c -d /dev/sdb -p 1 -L "ubuntu2" -l \'\\EFI\\ubuntu\\shimx64.efi\'\n

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在分区 1 上创建一个新的启动项，其/dev/sdb路径与该项相同ubuntu。重新运行

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sudo efibootmgr -v\n

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并验证是否存在ubuntu2与以下路径相同的第二个条目ubuntu：

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Boot0005* ubuntu  HD(1,GPT,ccc71b88-a8f5-47a1-9fcb-bfc960a07c16,0x800,0x100000)/File(\\EFI\\ubuntu\\shimx64.efi)\nBoot0006* ubuntu2 HD(1,GPT,fd070974-c089-40fb-8f83-ffafe551666b,0x800,0x100000)/File(\\EFI\\ubuntu\\shimx64.efi)\n

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此外，请注意每个条目的 UUID 字符串与上面相应的 PARTUUID 字符串相同。

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7. 重新启动

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现在我们准备重新启动。检查同步过程是否已完成。

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$ cat /proc/mdstat \nPersonalities : [raid1] \nmd0 : active raid1 sdb2[1] sda2[0]\n      1047918528 blocks super 1.2 [2/2] [UU]\n      bitmap: 1/8 pages [4KB], 65536KB chunk\n\nunused devices: <none>\n

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如果同步仍在进行中，则重新启动应该可以。不过，我建议等到同步完成后再重新启动。

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重新启动后，系统应该可以使用了！此外，如果其中一个磁盘发生故障，系统将使用健康磁盘中的 UEFI 分区，并在设备md0处于降级模式的情况下启动 ubuntu。

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8. grub-efi-amd64更新后更新EFI分区

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当软件包grub-efi-amd64更新时，EFI 分区（安装在 ）上的文件/boot/efi可能会发生变化。在这种情况下，必须手动将更新克隆到镜像分区。幸运的是，您应该从即将更新的更新管理器收到警告grub-efi-amd64，因此您不必在每次更新后进行检查。

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8.1 查找克隆源的快速方法

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如果更新后尚未重新启动，请使用

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mount | grep boot\n

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找出挂载的 EFI 分区。该分区通常/dev/sdb1应用作克隆源。

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8.2 找出克隆来源，偏执的方式

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创建挂载点并挂载两个分区：

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sudo mkdir /tmp/sda1 /tmp/sdb1\nsudo mount /dev/sda1 /tmp/sda1\nsudo mount /dev/sdb1 /tmp/sdb1\n

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查找每棵树中最新文件的时间戳

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sudo find /tmp/sda1 -type f -printf \'%T+ %p\\n\' | sort | tail -n 1 > /tmp/newest.sda1\nsudo find /tmp/sdb1 -type f -printf \'%T+ %p\\n\' | sort | tail -n 1 > /tmp/newest.sdb1\n

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比较时间戳

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cat /tmp/newest.sd* | sort | tail -n 1 | perl -ne \'m,/tmp/(sd[ab]1)/, && print "/dev/$1 is newest.\\n"\'\n

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应该打印/dev/sdb1 is newest（最有可能）或/dev/sda1 is newest. 该分区应用作克隆源。

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在克隆之前卸载分区以避免缓存/分区不一致。

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sudo umount /tmp/sda1 /tmp/sdb1\n

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8.3 克隆

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如果/dev/sdb1是克隆源：

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sudo dd if=/dev/sdb1 of=/dev/sda1\n

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如果/dev/sda1是克隆源：

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sudo dd if=/dev/sda1 of=/dev/sdb1\n

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完毕！

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9. 虚拟机陷阱

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如果您想首先在虚拟机中尝试此操作，则有一些注意事项：显然，保存 UEFI 信息的 NVRAM 在重新启动之间会被记住，但在关闭-重新启动周期之间不会被记住。在这种情况下，您可能最终会进入 UEFI Shell 控制台。以下命令应将您引导至您的计算机/dev/sda1（使用FS1:for /dev/sdb1）：

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FS0:\n\\EFI\\ubuntu\\grubx64.efi\n

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UEFI boot in virtualbox - Ubuntu 12.04的最佳答案中的第一个解决方案也可能会有所帮助。

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