网络启动的无盘系统树莓派

领域知识

网络启动

工具链

硬件
树莓派4b 4G

配置代码

前提条件

PXE服务器
网络启动的群辉
个人电脑
- SD读卡器
树莓派节点
- 有线连接到和PXE服务器相同的LAN
- SD卡，键盘，显示器，HDMI线各一个（设置网络启动方式时需要）

树莓派

设置网络启动
使用SD卡的安装方法，参考安装操作系统。登陆后的操作流程参考客户端配置文档
安装的操作系统需要和PXE服务器提供的相同（Raspberry Pi OS 2022-09-06-raspios-bullseye-arm64-lite.img），否则后续步骤生成initramfs时无法匹配内核版本会导致无法正常启动
获取device_id
grep Serial /proc/cpuinfo | cut -d ' ' -f 2 | cut -c 9-16
另外，也可以使用pxe-server.sh的probe命令自动探测device_id

生成支持iscsi的initramfs

	sudo apt install open-iscsi initramfs-tools
	sudo touch /etc/iscsi/iscsi.initramfs
	sudo update-initramfs -v -k "$(uname -r)" -c

在/boot目录下有一个新文件：initrd.img-5.15.61-v8+ （版本和内核版本相同）

配置tftp
- 创建目录
  PXE服务器的tftp根目录创建子目录，目录名是树莓派设备的device_id，例如 7092246e
- 复制文件
  复制树莓派/boot目录下所有文件到tftp的子目录
配置无盘启动
参考Network Booting a Raspberry Pi 4 with an iSCSI Root
- 内核和启动
  iSCSI的内核参数参考[HowTo] Booting from iSCSI(https://shawnwilsher.com/2020/05/network-booting-a-raspberry-pi-4-with-an-iscsi-root-via-freenas/)
  - cmdline.txt
    树莓派bootloader读取/TFTP根目录/serial number目录/cmdline.txt文件获取内核启动参数
    在树莓派原有内容基础上，增加iSCSI内容如下（IQN/LUN来自iSCSI配置，IQN iqn.2000-01.com.synology:nas-afterainxyz.Target-1.2be99b1442，LUN 7092246e，192.168.1.4是指定树莓派的IP地址，192.168.1.2是iSCSI服务IP地址）
```
	ip=192.168.1.4::192.168.1.1:255.255.255.0:7092246e:eth0:off
	ISCSI_INITIATOR={IQN}-{LUN}
	ISCSI_TARGET_NAME={IQN}
	ISCSI_TARGET_IP=192.168.1.2
	ISCSI_TARGET_PORT=3260
```
    增加容器需要的内核参数（iSCSI无盘启动不是必须，只是为后续安装容器做准备）
```
	cgroup_memory=1 cgroup_enable=memory
```
    完整例子如下
```
	console=serial0,115200 console=tty1 root=UUID=e84ca015-c09a-4fa2-a17b-ba7edda6e353 rootfstype=ext4 ip=192.168.1.4::192.168.1.1:255.255.255.0:7092246e:eth0:off rw rootwait elevator=deadline fsck.repair=yes cgroup_memory=1 cgroup_enable=memory ISCSI_INITIATOR=iqn.2000-01.com.synology:nas-afterainxyz.Target-1.2be99b1442-6059186e ISCSI_TARGET_NAME=iqn.2000-01.com.synology:nas-afterainxyz.Target-1.2be99b1442 ISCSI_TARGET_IP=192.168.1.2 ISCSI_TARGET_PORT=3260
```
  - config.txt
    保持树莓派原有内容，修改initramfs内容如下
```
	[all]
	initramfs initrd.img-5.15.61-v8+ followkernel
```
- root分区
  使用iSCSI工具（例如linux的iscsiadm）挂载 iSCSI服务提到的磁盘，格式化，然后复制树莓派根分区的所有文件到磁盘根目录下。
取下SD卡后重启，等待网络启动完成

自动化

有2个原因导致树莓派的准备工作无法自动化：

设置网络启动
树莓派设置从网络启动需要先有一个正常运行的操作系统。所以还是需要先使用SD卡的安装方法，参考安装操作系统。登陆后的操作流程参考客户端配置文档
注意：如果PXE服务器使用pxe-server.sh启动，安装的系统要相同（Raspberry Pi OS 2022-09-06-raspios-bullseye-arm64-lite.img），否则后续步骤生成initramfs时无法匹配内核版本会导致无法正常启动
支持iSCSI
由于NFS的网络磁盘不支持overlayfs文件系统，所以后续无法正常安装容器，使用iSCSI网络磁盘则不存在这个问题。
树莓派官方提供的内核并不支持iSCSI，需要使用update-initramfs工具来制作，然而update-initramfs需要在树莓派机器上执行才能生成正确的initramfs文件

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自动化#

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