NVIDIA Jetson Nano 開發套件的開機和運行

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文章來源： https://jetsonhacks.com/2021/03/10/jetson-nano-boot-from-usb/#google_vignette

從 USB 隨身碟開機的優勢

  1. 長期可靠性：比 micro SD 卡更可靠，因為 SD 卡不是為處理作業系統檔案而設計。
  2. 速度優勢：USB 的速度通常比 SD 卡快 4 到 10 倍。

USB 隨身碟的類型 固態硬碟 (SSD)：速度快，是 HDD 的良好替代品。 硬碟 (HDD)：長期可靠性高，提供較多儲存空間，但速度較慢，耗電量大。 隨身碟（又稱拇指碟或 USB 隨身碟）

從 USB 開機有幾個原因。首先，從長遠來看，它比使用 micro SD 卡更可靠。SD 卡實際上並非設計用於處理作業系統檔案，而且一般來說比 USB 隨身碟的可靠性較低。

第二個原因是 USB 比 SD 卡的速度快得多，視應用而定，通常快 4 到 10 倍。這使事情變得更快！

USB 隨身碟有各種不同的類型。您會看到它們被稱為固態硬碟 (SSD)、硬碟 (HDD) 和隨身碟，有時也被稱為拇指碟或 USB 隨身碟。

對於此應用，HDD 是最長期的可靠選擇，SSD 是一個極佳的替代方案，而且速度更快。HDD 的速度通常比 SSD 慢，而且耗電量較大，但以相同的價格提供更多的儲存空間。有些 HDD 可以在外部供電。由於與 SD 卡大致相同的原因，隨身碟不太適合此應用，但仍有人在使用。

人們也喜歡許多 USB 隨身碟提供的額外儲存空間。這使您可以輕鬆儲存大量程式和大量資料，例如視訊檔案和大型資料模型。

以下是一些我們成功使用過的隨身碟：三星 T7 500 GB USB SSD，三星 T5 500 GB USB SSD​及Seagate 2TB 外接硬碟。

磁碟格式化和分割

關於 Linux 中的磁碟術語

  • 磁碟分割：對扇區進行映射和分組。
  • GPT：用於配置磁碟分割表。
  • Ext4：Linux 檔案系統格式。

格式化磁碟的步驟

  1. 定義磁碟分割配置。
  2. 為特定用途格式化磁碟分割。

以下是我們在 Linux 上討論磁碟時會看到的幾個術語。磁碟分割、GPT 和 Ext4。有時這些術語混在一起，讓人難以理解。

實體裝置由一組扇區組成。這是儲存資料的物理位。軟體會建立稱為磁碟分割的東西，用來對扇區進行映射和分組。這樣一來，裝置的每個區域都可以獨立管理。

磁碟分割描述儲存在磁碟分割表中。實體磁碟可以有一個或多個磁碟分割。

由於磁碟分割被視為獨立的邏輯磁碟，因此具有多個磁碟分割的磁碟看起來好像有多個實體磁碟。

磁碟分割很方便用於儲存檔案系統、交換磁碟等。

您以前聽說過「格式化磁碟」這個詞。當我們談論針對 Linux 格式化磁碟時，這是一個包含兩個步驟的過程。首先，我們格式化磁碟以定義磁碟分割配置，然後我們格式化磁碟分割以供特定用途。

Linux 在實體儲存裝置上使用 GPT 來配置磁碟分割表，該表使用全球唯一識別碼或 GUID。它是 Linux 用於大於 2TB 磁碟的首選磁碟分割系統。這會在已知位置產生一個表格，該表格會告訴系統磁碟分割在磁碟上的實際位置。換句話說，就是一個地圖！

在對磁碟分割進行磁碟分割後，我們就可以準備為 Linux 檔案系統格式化磁碟分割。不同的磁碟分割可以有不同的格式類型。

例如，這正是您在 PC 上設定 Windows 和 Linux 雙重開機的方式。為 Windows 檔案系統設定一個磁碟分割，為 Linux 檔案系統設定另一個磁碟分割。

對於我們的 Jetson，我們要將磁碟分割格式化為 Ext4。Ext4 是針對 Linux 的日誌檔案系統格式。我們會將 Jetson 的根檔案系統放在這個磁碟分割上。根檔案系統只是根目錄檔案系統，我們通常認為這是系統上的所有檔案。

QSPI-NOR？

在以前的 JetPack 版本中，系統從儲存在 SD 卡上特定磁碟分割的資訊開機。對於 JetPack 4.5+，這是會改變的。

在 Jetson 模組上，有快閃記憶體。您通常會看到它被稱為 QSPI-NOR。NOR 是一種快閃記憶體。QSPI 代表四串列協定介面，它是將資料從 Jetson Tegra 晶片傳輸到 NOR 快閃記憶體以及反向傳輸的高速公路。

當 JetPack 執行其設定程序時，它會將資訊從 SD 卡傳輸到 QSPI-NOR 以開機系統。因此，Jetson 可以使用此資訊來開機系統，而不需要有 SD 卡。

還有一些事情需要知道。如果沒有 SD 卡，則 Jetson 將在 USB 隨身碟中尋找根檔案系統。如果正確設定，Jetson 可以從其他裝置開機，例如 NVMe 磁碟。在我們的案例中，我們只關心 USB 隨身碟。

在 /boot 目錄中有一個特殊檔案，它會告訴 Linux 根檔案系統的位置。我們需要修改這個名為 extlinux.conf 的檔案，以指向根的​​新位置。

您可以按照 NVIDIA 的說明進行操作，以防您想在主機電腦上建立可開機的 USB 隨身碟。在這裡，我們將從 Jetson 本身建立隨身碟。

安裝

您需要使用 JetPack 4.5+ 對 Jetson 進行初始設定，以便將更新的韌體載入 Jetson 模組 QSPI-NOR 快閃記憶體。請依照 JetPack 網站上的「入門」指示說明操作：https://developer.nvidia.com/embedded/jetpack

JetPack 檔案位於此處：https://developer.nvidia.com/embedded/jetpack-archive

在 L4T 32.5+ 的初始設定期間，Jetson Nano 開發套件的韌體會將開機韌體從微型 SD 卡重新佈署到 Jetson 模組整合的 QSPI-NOR 快閃記憶體。這也會改變 SD 卡的配置。這個配置現在類似於 PC 中的 BIOS。

在 Github 上有一個 JetsonHacksNano 帳號的存放庫，名為 bootFromUSB，其中包含一些方便的腳本來協助執行此任務。

複製存放庫，並切換至該存放庫的目錄。

$ git clone https://github.com/jetsonhacksnano/bootFromUSB
$ cd bootFromUSB

步驟 1

準備一個 USB 隨身碟（最好是 USB 3.0+、SSD、HDD）格式化磁碟，並使用 GPT 磁碟分割方案。這會清除隨身碟上的資料，請注意。然後建立一個磁碟分割，並將格式類型設為 Ext4。在影片中，我們使用「磁碟」應用程式。請觀看影片以瞭解詳細操作。在此程序期間，如果您只插入一個 USB 隨身碟，會更簡單。完成後，磁碟應顯示為 /dev/sda1 或類似的名稱。注意：請確保磁碟分割為 Ext4，因為 NTSF 看起來可以正確複製，但稍後會造成問題。通常，最簡單的做法是在此程序期間設定磁碟卷標供稍後使用。

步驟 2

將微型 SD 卡的應用程式區複製到 USB 隨身碟。腳本 copyRootToUSB.sh 會將整個系統微型 SD 卡的內容複製到 USB 隨身碟。當然，USB 隨身碟的儲存空間應該大於微型 SD 卡。注意：請確保在執行腳本之前已掛載 USB 隨身碟。若要使用 copyRootToUSB：

用法：./copyRootToUSB.sh [OPTIONS]
  -d | --directory     Kernel 母目錄路徑
  -v | --volume_label  要查詢的磁碟卷標
  -p | --path          USB 隨身碟的裝置路徑（例如 /dev/sda1）
  -h | --help          使用說明

在影片中，我們：

$ ./copyRootToUSB.sh -p /dev/sda1

步驟 3

修改 USB 隨身碟上的檔案 /boot/extlinux/extlinux.conf。應該新增一個項目來指向新的根檔案系統（通常是 /dev/sda1）。在存放庫中有一個範例設定檔：sample-extlinux.conf。

修改位於 USB 隨身碟上的檔案 /boot/extlinux/extlinux.conf。這是處於受系統保護的區域，因此您需要有權限才能變更檔案，例如「sudo gedit」。複製「PRIMARY」項目並將其重新命名為 sdcard。

在 PRIMARY 項目中，變更根的位置以指向 USB 隨身碟，例如變更「root=/dev/mmcblk0p1」，這是 SD 卡的位址。在此存放庫中提供一個範例設定檔：sample-extlinux.conf。

在 extlinux.conf 中使用 root=/dev/sda1 雖然可行，但最好使用磁碟的 PARTUUID 來識別磁碟位置。由於無法保證 USB 裝置每次都以相同的順序列舉，因此 /dev/sda1 指向不同裝置是有可能的。例如，如果除了 USB 開機隨身碟之外，還將額外的隨身碟插入 Jetson，可能會發生這種情況。

GPT 磁碟分割表中磁碟的 UUID 稱為 PARTUUID。這是一個低階描述。請注意，Linux 檔案系統會提供另一個稱為 UUID 的識別碼。對於此應用，請使用 PARTUUID，因為報導指出 UUID 目前於此用例中會造成問題。

有一個方便使用的檔案：partUUID.sh，它會判斷給定裝置的 PARTUUID。這可協助判斷 USB 隨身碟的 PARTUUID。注意：如果返回的 PARTUUID 長度與範例 extlinux.conf 範例（32a76e0a-9aa7-4744-9954-dfe6f353c6a7）不同，則很有可能是裝置未正確格式化。

$ ./partUUID.sh

雖然預設為 sda1 (/dev/sda1)，但您也可以判斷其他磁碟的 PARTUUID。假設有 /dev/，使用 -d 標誌。例如：

$ ./partUUID.sh -d sdb1

在儲存 extlinux.conf 檔案後，您就可以測試一下了。關閉 Jetson，並移除 SD 卡。開機 Jetson，然後 Jetson 將從 USB 隨身碟開機。它會暫停一下來尋找要從哪個磁碟開機。嘗試開機時，請確保已插入 USB 隨身碟，因為它無法熱插拔。

如果您遇到問題，您可以隨時重新從 SD 卡開機。

然後您就設定好一切了！盡情享受吧。

注意事項

一旦您使用 JetPack 4.5+ 對 Jetson 進行快閃，QSPI-NOR 就會改變，可能無法正確開機使用 JetPack 4.4 及更低版本建立的磁碟。若要還原 QSPI-NOR，您必須在主機電腦上從早於 JetPack 4.5 的版本執行 SDK 管理員。SDK 管理員會更新較早版本所需的 QSPI-NOR，並應該能夠與較早版本的卡配合使用。

JetPack 4.5 有個問題，您需要一些方法來解決。這已在 JetPack 4.5.1 中修復。如果您有 JetPack 4.5.1 的話，解決方法會包含在 bootFromUSB 存放庫的版本中，但建議您可以使用 JetPack 4.5.1。

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