如何在UEFI/GPT系统上使用双启动RAID 1分区安装Ubuntu 14.04/16.04 64位操作系统？

Question

如何在UEFI/GPT系统上使用双启动RAID 1分区安装Ubuntu 14.04/16.04 64位操作系统？

16.04dual-bootsystem-installationuefiraid

27

更新：以下的问题和答案也适用于Ubuntu 16.04。

我有一台装有双SSD硬盘的电脑，另外一个硬盘上预装了Win7系统，并使用了UEFI/GPT引导。我想在我的SSD上安装64位的Ubuntu 14.04桌面版，并且仍然能够双启动我的Win7系统。这种情况是否可能？

使用桌面安装程序的这个指南没有成功，可能是因为它（隐含地）假设了MBR引导。同样的原因，安装服务器版本也没有成功。

- Niclas Börlin

2个回答

1

我的建议是针对Debian操作系统，但我认为它也适用于Ubuntu和其他操作系统。

解决许多主板不能正确处理UEFI条目的问题的一个可能方法（即使你已经正确使用efibootmgr -c -g -d /dev/sda -p 1 -w -L "debian" -l /EFI/debian/grubx64.efi添加了"debian"的引导项，UEFI BIOS仍然显示出可引导的"debian"磁盘，但无法从中引导），是改用通用的引导项/boot/efi/EFI/boot/bootx4.efi。

例如，Asus Z87C不喜欢/EFI/debian/grubx64.efi。

所以，如果你把efi分区/dev/sda1挂载到/boot/efi路径下：

mkdir /boot/efi/EFI/boot
cp /boot/efi/EFI/debian/grubx64.efi /boot/efi/EFI/boot/bootx4.efi

然后重新启动。

UEFI BIOS将会看到一个名为"UEFI OS"的通用磁盘，以及之前使用efibootmgr创建的任何其他条目，但它会毫无问题地从"UEFI OS"通用磁盘启动。

- Nicola Giampietro

相关问题

- Niclas Börlin · Accepted Answer

更新：我已经验证了下面的描述也适用于Ubuntu 16.04。其他用户报告在17.10和18.04.1上也有效。

注意：本教程不会给你提供LVM。如果你也想要LVM，请尝试在UEFI BIOS机器上安装带有RAID 1和LVM的Ubuntu 18.04桌面版。

经过几天的尝试，我现在有一个可用的系统！简而言之，解决方案包括以下步骤：

使用Ubuntu Live CD/USB启动。
根据需要对SSD进行分区。
安装缺失的软件包（mdadm和grub-efi）。
创建RAID分区。
运行Ubiquity安装程序（但不要启动新系统）。
修补已安装的系统（initramfs），以启用从RAID根目录引导。
将第一个SSD的EFI分区填充为GRUB，并将其安装到EFI引导链中。
克隆 EFI分区到另一个SSD，并将其安装到引导链中。
完成！您的系统现在具有RAID 1冗余。请注意，例如内核更新后无需执行任何特殊操作，因为UEFI分区保持不变。

解决方案的第6步关键组成部分是在启动序列中添加了延迟，否则如果其中一个SSD丢失，我将直接进入GRUB提示符（没有键盘！）。

详细教程

1. 启动

使用EFI从USB驱动器启动。具体方法因您的系统而异。选择试用Ubuntu而不安装。

打开一个终端模拟器，例如xterm，以运行下面的命令。

1.1 从另一台计算机登录

在尝试这个过程时，我经常发现从另一台已经完全配置好的计算机登录更容易。这样可以简化复制和粘贴命令等操作。如果你也想这样做，可以通过以下步骤使用ssh登录：

在要配置的计算机上安装openssh服务器：

sudo apt-get install openssh-server

更改密码。用户ubuntu的默认密码为空。您可以选择一个中等强度的密码。在重新启动新电脑后，它将被忘记。

passwd

现在你可以从另一台电脑登录到Ubuntu的实时会话中。以下说明适用于Linux系统：

ssh -l ubuntu <your-new-computer>

如果您收到关于疑似中间人攻击的警告，您需要清除用于识别新计算机的SSH密钥。这是因为每当安装openssh-server时，它会生成新的服务器密钥。要使用的命令通常会被打印出来，应该类似于：

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的实时会话。

2. 分区磁盘

清除任何旧分区和引导块。警告！这将销毁您磁盘上的数据！

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

在最小的驱动器上创建新分区：ESP 100M，RAID SWAP 32G，剩余空间用于RAID根分区。如果您的sda驱动器是最小的，请按照第2.1节进行操作；否则，请按照第2.2节进行操作。

2.1 创建分区表（/dev/sda较小）

请按照以下步骤执行：

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

复制分区表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）

按照以下步骤进行操作：

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

复制分区表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. 安装缺失的软件包

Ubuntu Live CD中没有两个重要的软件包：grub-efi和mdadm。请安装它们。（我不能百分之百确定这里是否需要grub-efi，但为了与接下来的安装保持一致，请也安装它。）

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

你如果启用了安全启动，可能需要使用grub-efi-amd64-signed代替grub-efi-amd64。（参考Alecz的评论。）

4. 创建RAID分区

以降低模式创建RAID设备，稍后再完成设备。在下面的ubiquity安装过程中，创建完整的RAID1有时会遇到问题，原因不明。（挂载/卸载？格式化？）

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>

分区md设备。

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Ubiquity安装程序，但不要包括引导加载程序（因为它无论如何都会失败）。（注意：如果您是通过ssh登录的，则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“md1p1”类型修改为“ext4”，格式化：是，并挂载点为“/”。 “md0p1”分区将自动选择为交换分区。

在安装完成之前，喝杯咖啡放松一下。

重要提示：安装完成后，请选择“继续测试”，因为系统尚未准备好启动。

完成RAID设备设置。

将等待中的sdb分区附加到RAID上。

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

验证所有RAID设备是否正常（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>

以下过程可能在同步过程中继续进行，包括重新启动。

6. 配置已安装的系统

设置以启用对安装系统的chroot。

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

如果您的设备仍在同步中，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..

这是正常的，可以忽略（请参见此问题底部的答案）。

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

禁用quick_boot将避免不支持磁盘过滤器写入的错误。禁用quiet_boot仅是个人偏好。

修改/etc/mdadm/mdadm.conf以删除任何标签引用，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

这一步可能是多余的，但我看到有些页面建议命名方案可能不稳定（name=ubuntu:0/1），这可能会导致一个完全正常的RAID设备在启动时无法组装。

修改/etc/default/grub中的行以读取。

#GRUB_CMDLINE_LINUX_DEFAULT="quiet splash"
GRUB_CMDLINE_LINUX=""

再说一遍，这一步可能是多余的，但我更倾向于睁大眼睛启动...

6.1. 添加睡眠脚本

（社区提出了一个建议，可以通过在/etc/default/grub中使用GRUB_CMDLINE_LINUX="rootdelay=30"来替代这一步骤。由于在本教程底部解释的原因，我建议坚持使用睡眠脚本，即使它比使用rootdelay更丑陋。因此，我们继续进行我们的正常程序...）

创建一个脚本，等待RAID设备稳定下来。如果没有这个延迟，根目录的挂载可能会因为RAID组装未能及时完成而失败。我通过断开其中一个固态硬盘模拟磁盘故障才发现了这个问题！根据可用的硬件（例如缓慢的外部USB硬盘等），可能需要调整时机。

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

#!/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"

将脚本设为可执行并安装它。

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

现在系统几乎准备就绪，只需要安装UEFI引导参数。

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（也称为/dev/sda1上的EFI/Ubuntu）中安装引导加载程序，并将其作为计算机上UEFI引导链中的第一个安装。

8. 启用从第二个SSD启动

我们快要完成了。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sda或sdb驱动器的故障。然而，EFI没有进行RAID，所以我们需要克隆它。

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

此外，除了在第二个驱动器上安装引导加载程序之外，这将使得FAT32文件系统的UUID与sdb1分区（由blkid报告）的UUID与sda1和/etc/fstab相匹配。（然而请注意，/dev/sda1和/dev/sdb1分区的UUID仍然是不同的 - 在安装后，可以使用ls -la /dev/disk/by-partuuid | grep sd[ab]1和blkid /dev/sd[ab]1进行比较以自行验证。）

最后，我们必须将sdb1分区插入启动顺序中。（注意：根据您的BIOS，此步骤可能是不必要的。我收到了一些BIOS会自动生成有效ESP列表的报告。）

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

我没有测试过，但在ESP之间（-L）可能需要有唯一的标签，例如在sda和sdb上。

这将生成当前引导顺序的打印输出。

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项。

重新启动

现在我们已经准备好重新启动了。

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

系统现在应该重新启动进入Ubuntu（您可能需要先删除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。

虚拟机注意事项

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在重新启动之间会被记住，但在关机-重启循环之间不会。在这种情况下，您可能会进入UEFI Shell控制台。以下命令应该可以从/dev/sda1（使用FS1:代替/dev/sdb1）引导您的机器：

FS0:
\EFI\ubuntu\grubx64.efi

在UEFI boot in virtualbox - Ubuntu 12.04的顶部答案中，第一个解决方案可能也会有所帮助。

模拟磁盘故障

可以使用mdadm来模拟RAID组件设备的故障。然而，为了验证引导程序是否能够在磁盘故障时正常工作，我必须关闭计算机并断开一块磁盘的电源。如果您这样做，请确保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），而sdY是正常设备。

断开驱动器

关闭计算机。断开一个驱动器。重新启动。Ubuntu现在应该以降级模式启动RAID驱动器。（庆祝吧！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>

恢复故障硬盘

如果您需要更换故障的硬盘，以下是应该遵循的流程。如果您想模拟替换，可以启动Ubuntu Live会话并使用以下方法：

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

在重新引导到真实系统之前，清除磁盘。如果您刚刚在上面的部分测试了引导/RAID冗余性，则可以跳过此步骤。然而，您至少必须执行下面的2和4步骤来恢复系统的完全引导/RAID冗余性。

更换磁盘后，恢复RAID+引导系统需要以下步骤：

对新驱动器进行分区。
将分区添加到md设备中。
克隆引导分区。
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生成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

从健康的驱动器克隆ESP。（小心，如果真的搞砸了，最好先对两个ESP进行文件转储以便恢复。）

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

4. 将新恢复的磁盘插入启动顺序中。

添加克隆的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，重新启动系统应该可以恢复正常（RAID设备可能仍在同步中）！

为什么要使用睡眠脚本？

社区建议添加睡眠脚本可能是不必要的，并且可以通过在/etc/default/grub中使用"GRUB_CMDLINE_LINUX="rootdelay=30""，然后运行"sudo update-grub"来替代。这个建议确实更简洁，并且在磁盘故障/替换的情况下有效。然而，有一个注意事项...

我断开了我的第二个SSD，并发现使用"rootdelay=30"等而不是睡眠脚本： 1）系统在缺少"失败"驱动器的情况下以降级模式启动。 2）在非降级启动（两个驱动器都存在）时，启动时间缩短。只有在缺少第二个驱动器的情况下才会有延迟感知。

1）和2）听起来很好，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，让我陷入了initramfs提示符下，不知道该怎么办。也许可以通过a）启动Ubuntu Live USB，b）安装mdadm和c）手动重新组装阵列来挽救局面，但是...我在某个地方搞砸了。相反，当我重新运行这个测试时，使用了睡眠脚本（是的，我确实从头开始第n次尝试...），系统成功启动了。阵列处于降级模式，我可以手动重新添加/dev/sdb[23]分区，而无需额外的USB驱动器。我不知道为什么睡眠脚本有效而rootdelay却无效。也许mdadm对两个稍微不同步的组件设备感到困惑，但我认为mdadm应该能处理这种情况。无论如何，既然睡眠脚本有效，我就坚持使用它。

可以说，移除一个完好无损的RAID组件设备，重新启动RAID进入降级模式，然后再重新添加该组件设备，这是一个不现实的场景。现实的情况更可能是一个设备故障，并被新设备替换，这样mdadm的困惑机会就较少了。我同意这个观点。然而，除非真的禁用一些硬件，否则我不知道如何测试系统对硬件故障的容忍能力！测试之后，我希望恢复到一个冗余的工作系统。（嗯，我可以将我的第二块SSD连接到另一台机器上并进行刷写，然后再重新添加它，但这是不可行的。）

总结一下：据我所知，rootdelay解决方案干净、比睡眠脚本更快（对于非降级引导），并且应该适用于真正的硬盘故障/替换场景。然而，我不知道有没有可行的方法来测试它。因此，暂时我将继续使用不太美观的睡眠脚本。