将 arch-linux 安装到 USB 移动硬盘并且保留存储空间给 Windows 设备使用

苦于多端环境同步多年，突然想到我仍然有一个 SanDisk 256G Gen3.1 的 U 盘可以使用，因此研究一下如何将 arch linux 安装在 U 盘上

前置准备：

  • VMWare Workstation
  • Arch Linux 镜像
  • 一个快速的大容量 U 盘（推荐 USB 3.0+，并且大小在 50GB 以上）

环境准备

虚拟机

在虚拟机上添加 arch linux 镜像，一切默认即可。开启虚拟机后，把 USB 连接。

image-20240328154735717

分区

使用命令查看设备分区信息

Terminal window
fdisk -l

![image-20240328154938091](C:\Users\Muel Nova\AppData\Roaming\Typora\typora-user-images\image-20240328154938091.png)

可以看到，/dev/sdb 就对应了我的 U 盘，因此可以使用下面的命令进入分区操作。

Terminal window
fdisk /dev/sdb

通过 m 可以查看每个命令的含义，在这里节约篇幅不再解释。

首先通过 g 创建一个新的 GPT 分区表。之后，通过 n 创建新的分区，分别是 EFI、\以及 reserved_for_usbdisk

Terminal window
# 创建 GPT 分区表
Command (m for help): g


# EFI 分区
Command (m for help): n  # 创建新分区
      # 分区号，默认即可
       # 扇区，默认即可
+300M  # 大小，EFI 分区 300MB 即可


# 根目录分区
Command (m for help): n  # 创建新分区
      # 分区号
       # 扇区，默认即可
+160G  # 大小


# USB 保留分区
Command (m for help): n  # 创建新分区
      # 分区号
       # 扇区，默认即可
       # 大小，直接默认用完

之后，设置分区类型，每个对应的类型都可以通过 t 之后 L 查看。

Terminal window
# EFI
Command (m for help): t  # 修改分区类型
1      # 分区号
1    # MBR


# Root
Command (m for help): t  # 修改分区类型
2      # 分区号
23    # Linux Root


# USBDisk
Command (m for help): t  # 修改分区类型
3     # 分区号
11    # Microsoft base data

使用 p 打印分区表，应该是如下的情况

image-20240328155834271

使用 w 保存退出

设置分区文件系统类型

Terminal window
mkfs.ext4 -O "^has_journal" /dev/sdb2  # root
mkfs.fat -F32 /dev/sdb1  # EFI
mkfs.fat -F32 /dev/sdb4  # USBDisk，由于我们主要在 Windows 设备之间传输，因此还是使用 FAT32 文件系统。

安装

使用 mount 挂在根目录到 /mnt 下

Terminal window
mount /dev/sdb2 /mnt
mount /dev/sdb1 /mnt/boot/efi --mkdir

安装对应的内核以及必要的软件

Terminal window
pacstrap /mnt base linux linux-firmware base-devel vim dhcpcd iwd intel-ucode amd-ucode

配置系统

生成 fstab 文件

Terminal window
genfstab -U /mnt >> /mnt/etc/fstab

检查文件内容是否正确

image-20240328160656125

设置密码以及配置新用户

不再介绍，自行查询其他教程。

配置 Secure Boot

非常的难配。我们不能使用 sbctl 来签名，因为我们使用的是 removable device，所以必须用 shim 签名。

首先安装依赖

Terminal window
pacman -Sy git sbsigntools
Terminal window
(sudoer)$ git clone https://aur.archlinux.org/shim-signed && cd shim-signed && makepkg -si

修改 BOOTX64.EFI 为 grubx64.efi

Terminal window
mv /boot/efi/EFI/BOOT/{BOOTX64.EFI,grubx64.efi}

复制 shim-singed 的 efi 过来

Terminal window
cp /usr/share/shim-signed/shimx64.efi /boot/efi/EFI/BOOT/BOOTX64.EFI
cp /usr/share/shim-signed/mmx64.efi /boot/efi/EFI/BOOT/

生成 Mok 密钥，并且签名

Terminal window
cd /boot/efi
openssl req -newkey rsa:4096 -nodes -keyout MOK.key -new -x509 -sha256 -subj "/CN=Machine Owner Key/" -out MOK.crt
openssl x509 -outform DER -in MOK.crt -out MOK.c

需要把内核和 grub 都签名

Terminal window
sbsign --key MOK.key --cert MOK.crt --output /boot/vmlinuz-linux /boot/vmlinuz-linux
sbsign --key MOK.key --cert MOK.crt --output /boot/efi/EFI/BOOT/grubx64.efi /boot/efi/EFI/BOOT/grubx64.efi
cp ./MOK.cer /boot/efi

配置引导程序

安装 grub 和 efibootmgr

Terminal window
pacman -Sy grub efibootmgr

设置 grub

Terminal window
grub-install --target=x86_64-efi --efi-directory=/boot --removable --modules="normal test efi_gop efi_uga search echo linux all_video gfxmenu gfxterm_background gfxterm_menu gfxterm loadenv configfile tpm" --sbat /usr/share/grub/sbat.csv

生成 grub 配置

Terminal window
grub-mkconfig -o /boot/grub/grub.cfg

mkinitcpio post hook

Terminal window
vim /etc/initcpio/post/kernel-sbsign
#!/usr/bin/env bash


kernel="$1"
[[ -n "$kernel" ]] || exit 0


# use already installed kernel if it exists
[[ ! -f "$KERNELDESTINATION" ]] || kernel="$KERNELDESTINATION"


keypairs=(/boot/efi/MOK.key /boot/efi/MOK.crt)


for (( i=0; i<${#keypairs[@]}; i+=2 )); do
    key="${keypairs[$i]}" cert="${keypairs[(( i + 1 ))]}"
    if ! sbverify --cert "$cert" "$kernel" &>/dev/null; then
        sbsign --key "$key" --cert "$cert" --output "$kernel" "$kernel"
    fi
done
Terminal window
chmod +x /etc/initcpio/post/kernel-sbsign

修改区域设置

切换到 /mnt 下进行操作（在未明确标识的情况下，下文都在 arch-chroot /mnt 后的文件系统中进行。

Terminal window
 arch-chroot /mnt

我们首先设置时区

Terminal window
ln -sf /usr/share/zoneinfo/Asia/Shanghai /etc/localtime

编辑区域设置，去掉 en_US.UTF-8 和 zh_CN UTF-8 的注释

Terminal window
vim /etc/locale.gen
# 去掉注释保存
locale-gen

image-20240328161233665

设置 local.conf 到 en_SG.UTF-8

:::info 为什么不设置 zh_CN？或者是用 en_US

主要是兼容性问题。zh_CN 容易导致 tty 输出为方块，且系统 log 使用英文，更容易找到报错的解决。

使用 en_SG 可以使得系统以

  • 24 小时制显示时间；
  • A4 为默认纸张大小；
  • 公制单位为默认；

:::

Terminal window
echo "LANG=en_SG.UTF-8" > /etc/locale.conf

设置主机名

Terminal window
echo "MuelNova-Arch" > etc/hostname

设置 hosts

hosts 默认也为空，我们进行 localhost 的映射

Terminal window
vim /etc/hosts


# 新增下面两行，保存退出
# 127.0.0.1    localhost
# ::1        localhost

image-20240328162059643

配置 initramfs

默认的 initramfs 可能存在不同系统块设备和键盘支持的问题

:::info

这是由于 autodetect hook 所导致的。autodetect hook 试图仅包含引导当前系统所必需的模块。这对于大多数内置系统是有效的，因为启动时连接的硬件通常不会改变。然而，对于 USB 驱动器来说，它可能在不同的硬件之间移动，如果依赖 autodetect 来识别硬件，可能无法找到 USB 驱动器上的必要模块，尤其是在不同于安装时的硬件上。

因此，我们把 block 和 keyboard 两个 hook 放到 autodetect 之前，确保它们永远会被加载。

:::

Terminal window
vim /etc/mkinitcpio.conf


# 将 HOOKS 修改为下面的，然后保存。
# HOOKS=(base udev block keyboard autodetect modconf filesystems fsck)


mkinitcpio -P  # 重新生成 initramfs

参考资料

https://carbonateds.com/36.html

Arch Linux USB (安装篇) | Zephyr’s Blog (zephyrheather.github.io)

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