不改變樹莓派作業系統使用的硬碟空間，並製作容量較小的img檔
Do not change the hard disk space used by the Raspberry Pi operating system and create an img file with a smaller capacity
1. 問題描述
將樹莓派的 8 GB 的 OS image 檔寫入 128 GB 的 micro SD 後，使用一陣子後，再來製作這個 micro SD 卡的 img 檔，發現檔案大小就是這張 micro SD 卡的容量。
明明系統只有使用 8 GB 的空間，怎麼 img 檔變成 128 GB 這麼大。
該如何瘦身?
NOTE: 樹莓派的 OS image 檔，有太多種了，一般而言，容量大小從2到16 GB都有。
NOTE: 如果樹莓派的 Linux OS 系統已經經過 raspi-config 的空間擴展，將使用空間擴展到整片 micro SD 卡，請看此Po文 (縮小樹莓派作業系統使用的硬碟空間，並製作容量較小的img檔)。如果樹莓派的 Linux OS 系統沒有經過空間擴展，只是想單純將小容量的作業系統製作 img 檔，請看本Po文。
2. 處理方式
2.1. 軟硬體環境
此方法須在Linux系統上面做。
由於獻慶手頭上沒有Linux機，因此在Windows的PC上使用VMware來虛擬Linux機來處理。
如果電腦直接安裝Linux系統，則可以直接做。
NOTE: 進行瘦身流程前，請先將 micro SD 卡先備份起來。方便做錯流程時，重新再來一次。
NOTE: 以下步驟，有些是可以跳過不做的，前提是要相當清楚想要修改容量大小的 “儲存空間位置”。很多步驟其實是為了要確認這個 “儲存空間位置”。在搞不清楚的狀況下，img檔沒瘦身到，反倒很可能一個低階指令就會把自己的電腦給搞爛掉了。要重灌電腦。
2.2. Mount SD卡 (可跳過這2.2.跟2.3.兩步)
要讓Linux看得到SD卡 (可用VMware，新增硬體達成)
當使用VMware時，Linux可能已經自動mount上SD卡的硬體，若沒有，那就要mount一下，才能看到使用狀況。
2.3. 執行指令 df (可跳過這2.2.跟2.3.兩步)
會看到下面的資訊
osboxes@osboxes:~$ df
Filesystem 1K-blocks Used Available Use% Mounted on
tmpfs 1633232 2092 1631140 1% /run
/dev/sda1 226577932 12304564 202691060 6% /
tmpfs 8166144 0 8166144 0% /dev/shm
tmpfs 5120 4 5116 1% /run/lock
/dev/sda2 257848 180968 56384 77% /boot
/dev/sda5 277647428 16895632 246575284 7% /home
tmpfs 1633228 96 1633132 1% /run/user/1000
/dev/sdb2 17516700 15718752 886440 95% /media/osboxes/rootfs
主要要看 /dev/sdb2 的資料，就是 mirco SD 卡的資料。共有17516700個1K-blocks。使用率為95%。
使用率為95%。確認linux OS檔案幾乎是佔滿儲存空間的狀況。
換算容量得到 16.71 GB
17516700 kB / (1024 kB/MB) / (1024 MB/GB)
= 17516700/1024/1024
= 16.71 (GB)
2.4. Unmount SD卡
接下來的指令，都是要在 SD 卡沒有 mount 進去的狀態下執行。
由於剛剛進行了 mount SD 卡的動作，現在需要 unmount SD 卡。
2.5 執行指令 lsblk
會看到下面的資訊
osboxes@osboxes:~$ lsblk
NAME MAJ:MIN RM SIZE RO TYPE MOUNTPOINTS
loop0 7:0 0 63.2M 1 loop /snap/core20/1738
loop1 7:1 0 73.9M 1 loop /snap/core22/1722
loop2 7:2 0 63.7M 1 loop /snap/core20/2434
loop3 7:3 0 4K 1 loop /snap/bare/5
loop4 7:4 0 73.9M 1 loop /snap/core22/1748
loop5 7:5 0 237.5M 1 loop /snap/firefox/2154
loop6 7:6 0 346.3M 1 loop /snap/gnome-3-38-2004/119
loop7 7:7 0 273.7M 1 loop /snap/firefox/5437
loop8 7:8 0 497M 1 loop /snap/gnome-42-2204/141
loop9 7:9 0 349.7M 1 loop /snap/gnome-3-38-2004/143
loop10 7:10 0 81.3M 1 loop /snap/gtk-common-themes/1534
loop11 7:11 0 91.7M 1 loop /snap/gtk-common-themes/1535
loop12 7:12 0 12.2M 1 loop /snap/snap-store/1216
loop13 7:13 0 12.3M 1 loop /snap/snap-store/959
loop14 7:14 0 40.9M 1 loop /snap/snapd/20290
loop15 7:15 0 44.3M 1 loop /snap/snapd/23258
loop16 7:16 0 568K 1 loop /snap/snapd-desktop-integration/253
loop17 7:17 0 452K 1 loop /snap/snapd-desktop-integration/83
sda 8:0 0 500G 0 disk
├─sda1 8:1 0 220.6G 0 part /var/snap/firefox/common/host-hunspell
│ /
├─sda2 8:2 0 286M 0 part /boot
├─sda3 8:3 0 95M 0 part
├─sda4 8:4 0 8.9G 0 part [SWAP]
└─sda5 8:5 0 270.1G 0 part /home
sdb 8:16 0 29.8G 0 disk
├─sdb1 8:17 0 512M 0 part
└─sdb2 8:18 0 17.1G 0 part
sr0 11:0 1 1024M 0 rom
主要要看 sdb 的資訊。其中 sdb1 大小為 512 MB、sdb2 大小為 17.1 GB，全部 sdb 的大小為 29.8 GB。
確認 sdb 確實是我們要處理的 micro SD 卡。
2.6. 執行指令 sudo fdisk -l
查看目前磁碟使用狀態。執行指令後，會出現一堆資料，要挑出 /dev/sdb2 相關的資料。
會看到下面的資訊
Device Boot Start End Sectors Size Id Type
/dev/sdb1 8192 1056767 1048576 512M c W95 FAT32 (LBA)
/dev/sdb2 1056768 36918068 35861301 17.1G 83 Linux
可看到 micro SD 卡切成了兩槽 sdb1 及 sdb2
sdb1 從第8192個~第1056767個 sector，共使用1048576 sectors。
sdb2 從第1056768個~第36918068個 sector，共使用35861301 sectors。
每個sector為512bytes，換算成MB
| Device | Start (MB) | End (MB) | Size (MB) |
|---|---|---|---|
| sdb1 | 4 | 515.99 | 512 |
| sdb2 | 516 | 18026.40 | 17510.40 |
計算方式:
OOO sector x (512 Byte/sector) / (1024 Byte/kB) / (1024 kB/MB)
2.7. 執行指令 sudo e2fsck -f /dev/sdb2
檢查 micro SD 卡文件系統完整性。若遇到有提示要修復，請輸入 y
到最後，會看到下面的資訊
osboxes@osboxes:~$ sudo e2fsck -f /dev/sdb2
e2fsck 1.46.5 (30-Dec-2021)
Pass 1: Checking inodes, blocks, and sizes
Pass 2: Checking directory structure
Pass 3: Checking directory connectivity
Pass 4: Checking reference counts
Pass 5: Checking group summary information
rootfs: 292794/1122304 files (0.3% non-contiguous), 4026170/4475657 blocks
表示OK。
2.8. 執行指令 sudo resize2fs -M /dev/sdb2 (直接跳過)
執行指令 sudo resize2fs -M /dev/sdb2
縮小文件系統
請跳過 resize2fs，因為sdb2已經夠小了
2.9. 執行指令 sudo fdisk /dev/sdb (可跳過，需要的數值在2.6.就有出現了)
看一次SD卡分區狀況
執行指令 sudo fdisk /dev/sdb 的過程中輸入p看分區狀況
會看到下面的資訊
osboxes@osboxes:~$ sudo fdisk /dev/sdb
Welcome to fdisk (util-linux 2.37.2).
Changes will remain in memory only, until you decide to write them.
Be careful before using the write command.
Command (m for help): p
Disk /dev/sdb: 29.84 GiB, 32044482560 bytes, 62586880 sectors
Disk model: VMware Virtual S
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: 0x25d40812
Device Boot Start End Sectors Size Id Type
/dev/sdb1 8192 1056767 1048576 512M c W95 FAT32 (LBA)
/dev/sdb2 1056768 36918068 35861301 17.1G 83 Linux
到這裡，指令就可以關掉了，我們只要記錄一些數值。
2.10. 直接看 sdb2 的結束sector
根據執行指令 sudo fdisk /dev/sdb (或是 sudo fdisk -l )得到的資料，來看出 sdb2 的結束sector
可看到SD卡的 sdb2 (Linux系统) 開始sector是1056768，结束sector是36918068。每一個sector為512byte。
2.11. 繼續執行指令 sudo fdisk /dev/sdb (直接跳過)
設定fdisk
就是要刪除較大的 sdb2，再重新建立較小的 sdb2 (這次不用這個動作)
2.12. 執行指令 sudo e2fsck -f /dev/sdb2 (直接跳過)
檢查 sdb2 的文件系統完整性。
本來就完整。
2.13. 執行指令 dd
再來就要製作img檔
執行指令 sudo dd if=/dev/sdb of=~/Backup.img count=36918069 status=progress
if 指的是 input filepath
of 指的是 output filepath
count 值輸入之前計算的 “結束sector” +1 (確保比 結束sector 還大)
36918068 + 1 = 36918069
status=progress 指的是 “要顯示過程”，這樣才會知道過程進行到哪裡。
會看到下面的資訊
osboxes@osboxes:~$ sudo dd if=/dev/sdb of=~/Backup.img count=36918069 status=progress
18883855872 bytes (19 GB, 18 GiB) copied, 973 s, 19.4 MB/s
36918069+0 records in
36918069+0 records out
18902051328 bytes (19 GB, 18 GiB) copied, 973.863 s, 19.4 MB/s
dd 指令製作 img 檔，花費約 16 分鐘。
973.863 s / (60 s/min) = 16.23 min ~ 16 min
做到這裡，img檔已經製作完成。
PS: dd 的原意為 data duplicator，但由於 dd 屬於較低階的資料處理工具，通常都會以管理者(root)權限來執行，如果稍有不慎，也很容易造成嚴重的後果(例如: 整顆硬碟的資料不見等等)，所以有些人也把 dd 取名為 data destroyer
3. 測試img檔方式
基本上就是將img檔燒錄進一片micro SD卡。插入樹莓派，進行開機測試。
進入系統後，執行其他應用程式，測試系統是否可正常運作。
詳細測試，請參考Po文 ( 縮小樹莓派作業系統使用的硬碟空間，並製作容量較小的img檔 )
4. 瘦身比例計算
整張 32 GB 的 micro SD 卡，其 img 檔大小為 29.8 GB
瘦身後的 micro SD 卡，其 img 檔大小為 17.6 GB
瘦身比例為 59%
17.6 GB / 29.8 GB = 59.06% ~ 59%
效果很好!
NOTE: 瘦身比例參考用就好，畢竟使用的 micro SD 卡，容量越大，瘦身比例就會越大。
5. 完工
img檔請找個合適的位置存放。
完工!
6. 感想
如果不調整硬碟空間尺寸，可跳過的步驟很多，也沒有複雜的手動計算，其實節奏很快。
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