如何创建具有大分区的小磁盘映像

Question

我正在为嵌入式系统构建磁盘映像（放置在 4GB SD 卡上）。我希望系统有两个分区。一个“根”(200Mb) 和一个“数据”分区(800Mb)。

我用 dd 创建了一个空的 1GB 文件。然后我使用 parted 来设置分区。我将它们每个都安装在一个循环设备中，然后将它们格式化；ext2 代表“根” ext4 代表“数据”。将我的根文件系统添加到“Root”分区并将“Data”留空。

这就是问题所在。我现在被困在一个 1GB 的图像上，上面只有 200MB 的数据。理论上，我不应该能够将图像截断为 .. 201MB 并且仍然可以安装文件系统吗？不幸的是，我没有发现这种情况。

我记得过去曾使用过 Freescale 的构建环境，该环境用于创建 30Mb 图像，该环境将具有使用整个 4GB sdcard 的分区。不幸的是，此时，我无法找到他们是如何做到的。

我已经阅读了 ext 文件系统的磁盘格式，如果第一个超级块之后没有任何数据（备份超级块和未使用的块表除外），我想我可以在那里截断。

不幸的是，当我这样做时，安装系统吓坏了。然后我可以运行 FSCK，恢复超级块和块表，然后可以挂载它就没有问题了。我只是不认为那应该是必要的。

也许不同的文件系统可以工作？有任何想法吗？

谢谢，

编辑

更改分区以读取文件系统。分区仍然存在并且没有改变，但是截断图像后文件系统被破坏了。

编辑

我发现这种情况是，当我将文件截断到刚好大于第一组“数据”分区超级块和索引节点/块表的大小时，（在数据块范围内的某处）文件系统无需执行即可卸载一个 fsck 来恢复其余的超级块和块/inode 表

Answer 1

最简单的方法是将您的后备文件创建为稀疏文件；也就是说，使用truncate -s 1G disk.img而不是dd if=/dev/zero bs=1048576 count=1024 of=disk.img（或其他）使其成为 1GB 。很好，truncate也快得多。

如果您ls -l对该文件执行操作，它会显示为 1GB — 但这只是它的表观大小。du disk.img将给出实际尺寸。

（注意——你需要在支持稀疏文件的文件系统上保存你的映像。所有常见的 Unix 都可以。Ext2/3/4 都可以。FAT32 不行。HFS+ 也不行。）

注意：从逻辑上讲，稀疏文件仍然是完整大小。只是从未写过的部分没有物理存储在磁盘上。大多数情况下，未实际存储的部分对程序是隐藏的。不过，一些实用程序支持它。（例如，dd conv=sparse，cp --sparse=auto/always等等）。一个实际的 USB 记忆棒不可能是稀疏的。如果您使用dd conv=sparse它来编写它，它可能会快得多，但是您将保留之前存在的任何数据，而不是预期的充满 NUL (0x00) 的块。应该可以正常工作（作为其可用空间），但会将旧数据留在 USB 记忆棒上——可能是一个安全问题。

Answer 2

首先，将稀疏图像写入磁盘不会导致任何结果，只会覆盖该图像文件的整个大小（孔和所有内容）覆盖磁盘。这是因为稀疏文件的处理是文件系统的一种特性，而原始设备（例如写入映像的设备）还没有这样的东西。稀疏文件可以安全可靠地存储在由支持稀疏文件的文件系统（例如 ext4 设备）控制的介质上，但一旦您将其写出，它就会包含您想要的所有内容。所以你应该做的是：

1. 只需将其存储在能够识别稀疏文件的文件系统上，直到您准备好写入它为止。

2. 让它深两层...

   • 也就是说，将主映像写入文件，使用可以理解稀疏文件的 fs 创建另一个父映像，然后将映像复制到父映像，然后...

   • 当需要编写图像时，首先编写您的父图像，然后编写您的主图像。

以下是第 2 步的操作方法：

• 创建一个 1GB 稀疏文件...

  dd bs=1kx1k seek=1k of=img </dev/null
  

• 将两个ext4分区写入其分区表：1 200MB、2 800MB...

  printf '%b\n\n\n\n' n '+200M\nn\n' 'w\n\c' | fdisk img
  

• 在分配的循环设备上创建两个ext4文件系统-P，并将第二个文件系统的副本放在第一个文件系统上......

  sudo sh -c '
      for p in "$(losetup --show -Pf img)p"*        ### the for loop will iterate
      do    mkfs.ext4 "$p"                          ### over fdisks two partitions
            mkdir -p ./mnt/"${p##*/}"               ### and mkfs, then mount each
            mount "$p" ./mnt/"${p##*/}"             ### on dirs created for them
      done; sync; cd ./mnt/*/                       ### next we cp a sparse image
      cp --sparse=always "$p" ./part2               ### of part2 onto part1
      dd bs=1kx1k count=175 </dev/zero >./zero_fill ### fill out part1 w/ zeroes
      sync; cd ..; ls -Rhls .                       ### sync, and list contents
      umount */; losetup -d "${p%p*}"               ### last umount, destroy
      rm -rf loop*p[12]/ '                          ### loop devs and mount dirs
  

  mke2fs 1.42.12 (29-Aug-2014)
  Discarding device blocks: done
  Creating filesystem with 204800 1k blocks and 51200 inodes
  Filesystem UUID: 2f8ae02f-4422-4456-9a8b-8056a40fab32
  Superblock backups stored on blocks:
      8193, 24577, 40961, 57345, 73729
  
  Allocating group tables: done
  Writing inode tables: done
  Creating journal (4096 blocks): done
  Writing superblocks and filesystem accounting information: done
  
  mke2fs 1.42.12 (29-Aug-2014)
  Discarding device blocks: done
  Creating filesystem with 210688 4k blocks and 52752 inodes
  Filesystem UUID: fa14171c-f591-4067-a39a-e5d0dac1b806
  Superblock backups stored on blocks:
      32768, 98304, 163840
  
  Allocating group tables: done
  Writing inode tables: done
  Creating journal (4096 blocks): done
  Writing superblocks and filesystem accounting information: done
  
  175+0 records in
  175+0 records out
  183500800 bytes (184 MB) copied, 0.365576 s, 502 MB/s
  ./:
  total 1.0K
  1.0K drwxr-xr-x 3 root root 1.0K Jul 16 20:49 loop0p1
     0 drwxr-xr-x 2 root root   40 Jul 16 20:42 loop0p2
  
  ./loop0p1:
  total 176M
   12K drwx------ 2 root root  12K Jul 16 20:49 lost+found
   79K -rw-r----- 1 root root 823M Jul 16 20:49 part2
  176M -rw-r--r-- 1 root root 175M Jul 16 20:49 zero_fill
  
  ./loop0p1/lost+found:
  total 0
  
  ./loop0p2:
  total 0
  

• 现在有很多输出 - 大部分来自mkfs.ext4- 但请特别注意ls底部的位。将显示磁盘上文件的ls -s实际-s大小- 并且它始终显示在第一列中。

• 现在我们基本上可以将图像缩小到只有第一个分区......

  fdisk -l img
  

  Disk img: 1 GiB, 1073741824 bytes, 2097152 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
  Disklabel type: dos
  Disk identifier: 0xc455ed35
  
  Device Boot  Start     End Sectors  Size Id Type
  img1          2048  411647  409600  200M 83 Linux
  img2        411648 2097151 1685504  823M 83 Linux
  

• 告诉fdisk我们第一个分区中有 411647 +1 512 字节扇区img...

  dd seek=411648 of=img </dev/null
  

• 这会将img文件截断为仅其第一个分区。看？

  ls -hls img
  

  181M -rw-r--r-- 1 mikeserv mikeserv 201M Jul 16 21:37 img
  

• ...但我们仍然可以挂载该分区...

  181M -rw-r--r-- 1 mikeserv mikeserv 201M Jul 16 21:37 img
  

• ...这是其内容...

  sudo mount "$(sudo losetup -Pf --show img)p"*1 ./mnt
  

  ls -hls ./mnt
  

• 我们可以将第二个分区的存储图像附加到第一个分区......

  total 176M
   12K drwx------ 2 root root  12K Jul 16 21:34 lost+found
   79K -rw-r----- 1 root root 823M Jul 16 21:34 part2
  176M -rw-r--r-- 1 root root 175M Jul 16 21:34 zero_fill
  

  sudo sh -c '
      dd seek=411648 if=./mnt/part2 of=img
      umount ./mnt; losetup -D
      mount "$(losetup -Pf --show img)p"*2 ./mnt
      ls ./mnt; umount ./mnt; losetup -D'
  

• 现在我们的img文件已经增长了：它不再稀疏......

  1685504+0 records in
  1685504+0 records out
  862978048 bytes (863 MB) copied, 1.96805 s, 438 MB/s
  lost+found
  

  ls -hls img
  

• ...但是第二次删除它和第一次一样简单，当然...

  1004M -rw-r--r-- 1 mikeserv mikeserv 1.0G Jul 16 21:58 img
  

  181M -rw-r--r-- 1 mikeserv mikeserv 201M Jul 16 22:01 img