Come installare Ubuntu su un hard disk esterno o su una penna USB

Con l'arrivo sul mercato di memorie USB dell'ordine del GB ed in particolar modo con alcuni dischi rigidi esterni mi sono chiesto: sarebbe possibile installare una distribuzione Linux su questi supporti ed essere in grado di avviarla su qualsiasi macchina? Dopo varie prove ho raggiunto il mio obiettivo e in questo tutorial cerchero' di spiegare come ho fatto.

Prima di addentrarmi nei dettagli implementativi desidero sottolineare alcuni vantaggi che porta questa soluzione:

• per prima cosa l'utente ha a disposizione tutte le feature di una distribuzione come Ubuntu installata in maniera canonica su un disco fisso;
• secondariamente questo sistema ha la capacita' di autoconfigurarsi all'avvio esattamente come una distro Live;
• infine esso e' in grado, grazie ad una chain load da floppy o da CD, di avviarsi su qualsiasi macchina.

A queste tre caratteristiche ne vanno aggiunte altre di natura secondaria ma pur sempre rilevanti come:

• i privilegi di root su qualsiasi macchina;
• il vantaggio di poter customizzare il proprio ambiente di lavoro;
• ed in ultima analisi questo sistema e' potenzialmente il miglior Rescue System che si possa desiderare.

Ho optato per un disco rigido piuttosto che una memoria flash in quanto quest'ultima ha un numero predefinito di scritture, limite inaccettabile per un S.O. che deve continuamente scrivere log files, aggiornare il database dei file ecc...

La scelta e' ricaduta su Xubuntu perche':

• ha tutti i pregi di una Ubuntu
• e' leggera, requisito necessario per la portabilita'
• e' di dimensioni contenute, 600MB in meno rispetto a Ubuntu/Kubuntu

piu' nello specifico la release che ho usato e' Xubuntu 6.06.1 (Dapper Drake)
update: dove necessario ho specificato le modifiche nel caso utilizziate la nuova Edgy Eft.

La fase di installazione non presenta particolari accorgimenti rispetto ad una normale installazione di Xubuntu, per questo vi rimando alla Ubuntu Installation Guide che trovate sul CD di installazione sotto doc/install/manual/en/index.html o al wiki in italiano

Le varie fasi dell'installazione sono:

1. Check available memory
2. Selecting Localization Options
3. Choosing a Keyboard
4. Looking for the Ubuntu Installer ISO Image
5. Configuring Network
6. Partitioning and Mount Point Selection
   
   a questo punto bisogna conoscere qual'e' il disco da partizionare.
   
   Se usate il Desktop-CD: per aprire un terminale Applications->Terminal (caso Dapper Drake) , Applications->System->Terminal (caso Edgy Eft)
   Se usate l'Alternate-CD: Con il comando ctrl+alt+F2 entrate nella console #2 (ctrl+alt+F1 per tornare alla console #1)
   
   Con il comando fdisk -l viene visualizzata una lista dei dispositivi di storage disponibili ( e' facile riconoscere il disco in base alla dimensione, nel mio caso 10GB )
   
   
   user@ubuntu:~$ fdisk -l
   
   Disk /dev/sda: 10.0 GB, 10000005120 bytes
   255 heads, 63 sectors/track, 1215 cylinders
   Units = cilindri of 16065 * 512 = 8225280 bytes
   
   Dispositivo Boot      Start         End      Blocks   Id  System
   /dev/sda1               1        1215     9759456    b  W95 FAT32
   
   
   Eventuali ambiguita' possono essere risolte con il comando dmesg | less che visualizza i messaggi del kernel, nel mio caso mostra:
   
   
   user@ubuntu:~$ dmesg | less
   ....
   usb 4-6: new high speed USB device using ehci_hcd and address 2
   Initializing USB Mass Storage driver...
   scsi0 : SCSI emulation for USB Mass Storage devices
   usb-storage: device found at 2
   usb-storage: waiting for device to settle before scanning
   usbcore: registered new driver usb-storage
   USB Mass Storage support registered.
   Vendor:           Model: TOSHIBA MK2006GA  Rev: BY30
   Type:   Direct-Access                      ANSI SCSI revision: 00
   usb-storage: device scan complete
   Driver 'sd' needs updating - please use bus_type methods
   SCSI device sda: 19531260 512-byte hdwr sectors (10000 MB)
   sda: assuming drive cache: write through
   SCSI device sda: 19531260 512-byte hdwr sectors (10000 MB)
   sda: assuming drive cache: write through
   sda: sda1
   sd 0:0:0:0: Attached scsi disk sda
   sd 0:0:0:0: Attached scsi generic sg0 type 0
   .....
   
   
   Solitamente i dischi USB vengono visti come dischi SCSI col nome sda, sdb, sdc ecc.., mentre le partizioni all'interno di un disco sono viste come sd?1 sd?2 ecc..
   
   Per una guida al partizionamento consultate Partizioni per Ubuntu Desktop
   
   Come configurazione ho scelto:
   
   • Una partizione swap da 500MB (/dev/sda1)
   • Un'unica partizione per Linux da 3.5 GB di tipo ext3 (/dev/sda2)
   • Una partizione da 6GB vista come "chiavetta USB" di tipo fat32 (/dev/sda3)
   
   
   user@ubuntu:~$ fdisk -l
   
   Disk /dev/sda: 10.0 GB, 10000005120 bytes
   255 heads, 63 sectors/track, 1215 cylinders
   Units = cilindri of 16065 * 512 = 8225280 bytes
   
   Dispositivo Boot      Start         End      Blocks   Id  System
   /dev/sda1               1          62      497983+  82  Linux swap / Solaris
   /dev/sda2              63         488     3421845   83  Linux
   /dev/sda3             489        1215     5839627+   b  W95 FAT32
   
7. Base System Installation
8. Copying Remaining Packages to the Hard Disk
9. Detecting other operating systems
   
   N.B.: Aggiungere altri S.O. al boot loader, che non risiedano sul disco USB, e' inutile.
   
10. Install the Grub Boot Loader on a Hard Disk
    
    Il boot loader deve essere installato sul MBR del vostro disco USB, nel mio caso su /dev/sda
    ( non /dev/sda1, non /dev/sda2 e non /dev/hda ma su /dev/sda )

Se il BIOS lo supporta e' possibile fare il boot da USB. In tali bios sono presenti le opzioni di boot usb-hdd, usb-fdd e usb-zip.
N.B. Si deve usare l'opzione usb-hdd, per ulteriori spiegazioni rimando a { README on using SYSLINUX with USB keys }


Altrimenti e' necessario fare il boot da floppy/CD.
L'idea e' quella di fare il boot da floppy/CD del kernel Linux presente sul disco USB (chain load).
Attualmente non e' disponibile "in modo esplicito" un boot loader che riesca a fare un chain load verso dispositivi USB.

Alcuni risolvono questo problema copiando su un CD l'immagine del kernel + l'initram e poi facendo il boot da CD. Qusto comporta 2 svantaggi: in primo luogo con ogni aggiornamento del kernel e' necessario rimasterizzare il CD di boot, secondariamente, poiche' la dimensione del kernel + l'initram superano abbondantemente la capacita' di un floppy, su quei sistemi che non supportano il boot direttamente da CD e' necessario bootare da floppy (chain load) ad esempio con Smart Boot Manager Io ho risolto il problema grazie a kboot.


Praticamente ho creato un piccolo Linux composto dal solo kernel ( con supporto alla Tastiera, USB, CPU, Video Testuale e poco piu' ) e l'initram,  il quale, una volta avviato da floppy o da CD, e' in grado tramite kexec di caricare il Linux presente sul disco esterno.


Mi sto' dilungando troppo per i dettagli relativi a questo metodo, forse faro' un tutorial piu' avanti.

Per ora scaricate l'archivio kboot_usb.tar.gz e estraetelo.

Alcune note:

Come pre-bootloader ho usato Grub. Il mio metodo prevede che sul disco USB siano presenti, nella root della partizione indicata dal parametro usbboot, i file:


Nel caso di Ubuntu dovrebbero esistere di default come link all'ultimo kernel e al precedente.
Se come parametro viene passato oldkernel viene caricato vmlinuz.old
Inoltre i parametri che iniziano con t_ (target) verranno passati al kernel residente sul disco USB senza il prefisso t_

Quindi in generale si tratta di editare il file menu.lst e impostare


Nel mio caso, avendo fatto un'unica partizione per Linux, coincidono e sono sda2.

Come dicevo, dopo averlo estratto, troverete una cartella bootcd e un'immagine di un floppy floppy.img

Come creare il CD di avvio:

1. entrate nella cartella bootcd/boot/grub
2. editate il file menu.lst
3. Sia da un sistema win che Linux aprite un terminale/prompt dei comandi
   portatevi nella cartella appena prima di bootcd ed eseguite
   user@ubuntu:~$ mkisofs -R -b boot/grub/stage2_eltorito -no-emul-boot -boot-load-size 4 -boot-info-table -o bootcd.iso bootcd
   
   mkisofs fa parte del pacchetto cdrecord
4. adesso siete proti a masterizzare l'immagine bootcd.iso con il vostro software preferito

Come creare il floppy di avvio:

1. scrivere l'immagine sul floppy:
   da Linux usate il comando dd
   
   user@ubuntu:~$ dd if=floppy.img of=/dev/fd0
   oppure da win usate rawwrite
2. entrate nel floppy e editate il file boot/grub/menu.lst

Riavviate facendo il boot dal CD o dal floppy.
Vi si presenta la schermata di Grub con le seguenti opzioni:

• Ubuntu, kernel: avvia Ubuntu usando le ultime impostazioni
• Ubuntu, kernel autoconfigure: avvia Ubuntu eseguendo l'autoconfigurazione
• Ubuntu, kernel (recovery mode): avvia Ubuntu in recovery mode
• le precendenti con il kernel old: usa i file vmlinuz.old e initrd.img.old

Fatta la scelta, carica kboot e vi presenta una shell
aspettate che trovi il disco usb
e poi premete invio. Se tutto e' andato bene dovrebbe caricare Ubuntu.

Dopo un po' di reverse engineering/ricerche ho capito come funziona il boot di Ubuntu:

Alcuni link interessanti che spiegano il funzionamento di initramfs e come usarlo sono:

• New Models for Initial RAM Disks 'Introducing initramfs'
• How to use initramfs

Qui di seguito riassumo brevemente: all'avvio il boot loader carica il kernel, il quale controlla la presenza del parametro initrd= che specifica qual'e' l'initial root filesystem.
Se e' presente viene scompattato in RAM e montato come radice del sistema "/" . A questo punto se il filesystem in RAM contiene un programma chiamato "/init" il kernel lo esegue come primo programma.
Fino a qui il comportamento e' il medesimo per tutte le distribuzioni che usano il kernel 2.6.X.

Cio' che cambia da distribuzione a distribuzione e' il comportamento dettato dal file init.

Una prima cosa utile da sapere è che Ubuntu usa la funzione log_begin_msg per stampare i messaggi che appaiono durante il boot nella splash screen.

Diversamente da quello che si potrebbe pensare la diversita' tra l'avvio della versione Live rispetto a quella normale risiede nel parametro di avvio boot=casper il quale, dopo essere analizzato dallo script init, fa si che BOOT assuma il valore "casper" sovrascrivendo il valore di default "local" ( /conf/initramfs.conf ) in questo modo init carica le funzioni contenute nel file /scripts/casper al posto di /scripts/local



Nella splash screen all'avvio appare

Non Live Live

Loading essential drivers... Mounting root file system...

Waiting for root filesystem... Moving mount points... Adding live CD user... .....

Preparing restricted drivers...

Per vedere i messaggi nella Edgy Eft bisogna togliere il parametro del kernel quiet.

come si puo' notare fino a Mounting root file system... il comportamento è uguale


Dopo aver stampato il messaggio Mounting root file system..., chiama mountroot , funzione che è definita sia in /scripts/casper che in /scripts/local

Quella in casper monta la root / in ram mentre quella in local monta il filesystem presente su disco.
In modo astratto il compito che svolgono è lo stesso, cambia però verso la fine dove



Uno esegue gli script presenti in /scripts/local-bottom e l'altro quelli in /scripts/casper-bottom

se osserviamo local-bottom è vuoto mentre casper-bottom contiene tutti gli script che eseguono le
varie autoconfigurazioni. Di questi a noi interessano:


gli altri sono utili solo ad una live.

Una volta eseguito mountroot il flusso di esecuzione torna al file init il quale verso la fine esegue /sbin/init


/sbin/init fa parte del metodo classico di inizializzazione di Linux (System V initialization)
per una spiegazione riguardo al suo funzionamento man init

Questo era vero fino alla Dapper Drake, dalla Edgy Eft il nuovo sistema di inizializzazione e' upstart


In entrambi i casi comunque il risultato è che vengono eseguiti gli scripts presenti sul disco USB in /etc/rcS.d

Da tutta questa analisi ricaviamo che il pacchetto responsabile di rendere live Ubuntu e' casper. Quindi non dobbiamo far altro che: installare casper, copiare i file di interesse in /scripts/casper-bottom, fare qualche modifica a /init e ricreare l'initram.


In questo modo quando all'avvio aggiungiamo il parametro autoconfigure verà fatta l'autoconfigurazione altrimenti verranno tenute le ultime impostazioni

Ora va creata la cartella

/etc/mkinitramfs/scripts/autoconfigure ( caso Dapper Drake )
/etc/initramfs-tools/scripts/autoconfigure ( caso Edgy Eft )

e al suo interno vanno copiati i file


prendendoli da /usr/share/initramfs-tools/scripts/casper-bottom/

In fine, per ricreare l'initramfs aggiornato:


Nel caso di boot da floppy/CD avevo gia' previsto una voce in menu.lst che avvia Ubuntu eseguendo l'autoconfigurazione. Mentre per l'avvio diretto da USB bisogna modificare il file /boot/grub/menu.lst ad esempio duplicando la voce dell'ultimo kernel installato, a cui va aggiunto il parametro autoconfigure. Nel mio caso risulta: