在 M515 電腦教室用隨身碟開機

[適用於 107 上學期朝陽資管 M515 教室「作業系統」、「人工智慧應用」兩門課程。]

一、第一次上課如何開機

老師幫你的隨身碟加持/祝福一下。這會建立一個開機選單、用掉大約 100MB 的空間。
電腦關機。
插入隨身碟。
開機，迅速按下 F9。
在 (主機板上的韌體) BIOS 的開機選單畫面裡，找到 "Hard Disk" 底下的某個 "USB-HDDx" (應該會看到你的隨身碟的廠牌名稱)
如果出現兩個同名稱選項，一個是 legacy，另一個是 UEFI， 請選 legacy。
進入第二層開機選單 (看到朝陽空拍圖) 時，請選「M515 bionic forgetful」。這是 live 版，有點像還原卡的效果，你所做的一切，在關機時會完全被遺忘！ (除非你特地指定要把某些檔案存入隨身碟。)
設定網路： sudo bash 變身成 root、 ip link 查看網卡名稱 (忽略 lo，那個是假的)、 nano /etc/network/interfaces 按照這篇填寫。網卡名稱 (eth0) 可能要改。其他數字也要按照教室螢幕右下角的數字更改。 (開機隨身碟上的 /boot/interfaces 也有參考範例。) ifup eth0 啟動網卡、 echo 'nameserver 8.8.8.8' > /etc/resolv.conf 設定 DNS。更多網路設定與除錯教學，請見「網路基本指令」

二、自製更多開機隨身碟

以下只需要做一次 (從伺服器抓取開機所需的最基本檔案、存入硬碟)

mkdir /mnt/live
df
mount /dev/mapper/m515-live /mnt/live
df                              # 確認比先前多出一列
cd /mnt/live
ls -l
wget https://v.im.cyut.edu.tw/ftp/18/m515-boot-files.tar
ls -l
md5sum m515-boot-files.tar      # 確認跟網頁上的 00md5sum.txt 內容相同
umount /dev/mapper/m515-live
df                              # 確認比先前少了一列

每做一支開機隨身碟都需要重複一次以下的動作：

ls /dev/sd*
fdisk -s /dev/sd?
# 現在插入隨身碟
ls /dev/sd*
fdisk -s /dev/sd?
# 確認多出一顆隨身碟， 容量正確。
# 以下請將 /dev/sdz 改成正確的名稱
mbootuz.py mkboot /dev/sdz
# 建立開機選單！只有這個動作非在 linux 下做不可

# 以下都只是複製/解壓縮， 在 windows 底下也可以做。
mount /dev/sdz1
mount /dev/mapper/m515-live /mnt/live
df
# 確認多出兩列
cd /media/sdz1
ls -l
tar xvf /mnt/live/m515-boot-files.tar
ls -l                           # 多出 grml-g18B/ 跟 bionic-g18E/

## 如果希望在 M515 之外的地方也能用
## grml linux (純命令列救援版)
## 需要多佔 0.5G 的空間
# tar xvf /mnt/live/g.tar
## 從此以後， 空拍畫面選單上的 「grml ... boot to ram」 就可以使用

## 如果希望在 M515 之外的地方也能用
## lubuntu linux "bionic beaver" (上課用的完整版)
## 需要多佔 5G 的空間
# tar xvf /mnt/live/b.tar
## 從此以後， 空拍畫面選單上的 「lubuntu ... forgeful」
## 跟 「lubuntu ... boot to ram」 就可以使用

umount /dev/mapper/m515-live
umount /dev/sdz1
df
# 確認少了兩列

四、在隨身碟上製作「有記憶版」

隨身碟上的「有記憶版」稱為 persistence 技術。它需要再多佔用 2G 的隨身碟空間。只要把隨身碟掛載起來，然後 gunzip < /media/sdz1/boot/persistence0.img.gz > /media/sdz1/bionic-g18E/stux.img (耐心！需要等幾分鐘...) 再卸載隨身碟，下一次拿它開機時，到了朝陽空拍畫面，即可選擇「lubuntu 18.04 g18E persistence」這個選項。

製作 M515 教室的「有記憶版」以這種方式開機之後，如果下 df 指令，應該要看到有一列大約 2G 大小的 persistence/loop1 裝置；如果沒看到，有可能是設定檔寫錯，或 stux.img 放錯地方。如果有看到這一列，從此以後你的工作階段就可以延續下去了。

以後如果不小心把系統玩爛掉了，也可以用相同的方式重新建立一個乾淨的 stux.img 效果類似於 (只在當次) 還原到最原始的狀態。

五、製作 M515 教室的「有記憶版」

製作 M515 教室的「有記憶版」以上的使用方式， root file system 都是放在一個很大的、唯讀的壓縮檔裡面，所以才可以很省空間；但也因此讓寫入資料變得很麻煩。請下 df 查看，其中有一列的掛載點名為 ...squashfs，且已用百分比為 100% ，這就是那個「很大的、唯讀的壓縮檔」。用 ls ... 查看，會看到 bin、 dev、 etc、 lib、 usr、 ... 等等目錄，這些就是完整的 linux 所需要的檔案。

把 /dev/mapper/m515-CLASSNAME 掛載起來。 (請把 CLASSNAME 改成 c_os 或 c_ai)
把上述 ...squashfs 目錄下所有檔案與子目錄全部複製到 /dev/mapper/m515-CLASSNAME 的掛載點。 (耐心！需要等幾分鐘...)
用 blkid /dev/mapper/m515-CLASSNAME 查看它的 UUID
編輯 m515-CLASSNAME 底下的 etc/fstab ，把原先被註解掉的 UUID=... 那一句打開，並且改成正確的 UUID。
編輯 m515-CLASSNAME 底下的 etc/network/interfaces 及 etc/resolv.conf
修改隨身碟上的設定檔 boot/syslinux/extlinux.conf 把 m515-bionic-CLASSNAME 那一段的兩處 CLASSNAME 改掉，以後開機開到朝陽空拍畫面時，即可選擇最後一個 (完整版) 的選項，而且網路設定會記起來，不再需要每次重開機就重設一次。

重開機之後，建議在 /etc/fstab 裡面加上這兩列：

/dev/mapper/m515-live /mnt/live auto user,noauto 0 2
/dev/mapper/m515-data /mnt/data auto user,noauto 0 2

並且建立那兩個掛載點，以後比較方便。

六、下一步

想要在其他電腦上用隨身碟開機，也是一樣開機時需要按某個鍵才能看見開機選單。但到底該按哪個鍵？每部電腦不一樣。「百毒不侵救命碟」使用入門。

再來，到這一頁：「從零開始的 linux 學習指南」從「安裝成功之後」開始你的電腦自由之旅吧！

七、進階：在隨身碟上建立 zfs、安裝完整版

隨身碟上若要安裝完整版，採用 zfs 會是較佳的選擇。本節的動作會 燒毀你的隨身碟，所有資料會消失！

掛載 /dev/mapper/m515-data 、把先前下載的 bionic-6-apps.zsnap.gz 複製到那個 logical volume 去。
燒毀！ mbootuz.py wipe -L 12G -t bf /dev/sdz 清空 sdz 整顆隨身碟的資料、第二分割預留 12G 給 linux 將製成 zfs (type bf)。其餘空間配給第一分割儲存資料，可與 windows 交換檔案。
建立開機選單： mbootuz.py mkboot /dev/sdz
把先前開機隨身碟的 extlinux.conf 複製過來。
先設定一個名字： export ZPNAME=你(選)的名字 例如老師有好幾顆 sandisk blade，所以這樣命名： export ZPNAME=sanBLa
在 /dev/sdz2 上面建立一個 zpool： zpool create $ZPNAME /dev/sdz2
把整個作業系統搬到第二分割裡： zcat /mnt/data/bionic-6-apps.zsnap.gz | zfs receive -d -Fu $ZPNAME

上面那個指令要等很久。此時可以先把 /dev/sdz1 掛載起來，編輯 boot/syslinux/extlinux.conf ，裡面加一個選項類似這樣：

label zfs-bionic
	menu label lubuntu 18.04 on zfs
	kernel /bionic-g18E/vmlinuz-4.15.0-24-generic
	append initrd=/bionic-g18E/initrd.img-4.15.0-24-generic apm=power-off vga=791 nomce net.ifnames=0 boot=zfs root=剛剛選的名字/ROOT/bionic

改完之後，卸載 /dev/sdz1 。

另外，也請把開機所需的兩個檔案 (kernel 跟 initrd) 複製到正確的位置 (bionic-g18E/ )。
(等到搬完之後) 暫時變更 root file system 的掛載點： zfs set mountpoint=/mnt/t1 $ZPNAME/ROOT/bionic
掛載： zfs mount $ZPNAME/ROOT/bionic
確認 /mnt/t1/etc/fstab 裡面， root file system 那一句被註解掉了。另外， /mnt/t1/etc/network/interfaces 裡面預設的那些複雜設定，是為了在 ubuntu 底下建立 kvm 虛擬機的網路，可以不要去動它，也可以改成簡單的 dhcp。
卸載： zfs umount $ZPNAME/ROOT/bionic
把 root file system 的掛載點改回來： zfs set mountpoint=/ $ZPNAME/ROOT/bionic
移除隨身碟之前必須先 zpool export $ZPNAME 有一點類似 umount /dev/sdz2 的意思，但因為它是 zpool ，所以用的指令不同。

詳見在 zfs 裡面栽種很多個作業系統。

附錄、 linux 電腦開機過程的重要檔案

linux 電腦開機過程的重要檔案

在 M515 電腦教室用隨身碟開機

一、 第一次上課如何開機

二、 自製更多開機隨身碟

四、 在隨身碟上製作 「有記憶版」

五、 製作 M515 教室的 「有記憶版」

六、 下一步