树莓派入门（二） - 树莓派系统备份脚本，Raspberry pi

简述

我们经常需要复制已经部署好的树莓派系统，批量复制到更多的树莓派上。或者当我们只有一张内存卡时，我们希望随时更换不同的系统，希望备份当前的系统。

树莓派系统的备份可以分为两种，一种是简单的全卡备份，备份出来的镜像大小与sd卡容量一致，另一种就是压缩备份，备份出来的镜像大小与系统实际占用的大小一致。

全卡备份

全卡备份是最简单的一种，直接使用我们烧录镜像的软件——Win32DiskImager即可。
但是备份出来的镜像大小会和sd卡的容量一致，如果sd卡16G，备份的镜像也是16G。所有请谨慎选择全卡备份。

创建img文件

在硬盘上创建一img后缀的空文件，并保证该分区的可用容量大于sd卡的容量。

使用软件备份

选择刚刚创建的空文件，选择要备份的sd卡盘符，点击read。

压缩备份

压缩备份比全卡备份要复杂，从网上找到了一个可以直接使用的脚本，直接安利给大家。
【终极解决方案】树莓派RaspberryPi系统备份Image的制作：http://www.360doc.com/content/17/0805/03/40492717_676751545.shtml

原理

树莓派的官方系统是基于Debian的，主要是两个分区：启动分区（boot）、根分区（root）。
boot分区：fat32格式，挂载点/boot，存放一些系统启动需要的基本文件，包括内核、驱动、firmware、启动脚本等。
root分区：ext4格式，挂载点/，存放一些安装的软件和库文件、系统配置、用户数据等。
另外当系统启动时会自动生成和挂载一些必要的其他文件夹，包括temfs、sysfs、proc、debugfs、configfs等（使用mount可以看到他们），这些都是虚拟文件系统，由操作系统自动管理，备份时不需要关注。
所以对于树莓派系统的备份，主要就是对boot、root分区的备份。

官方镜像也是包含这两个分区，并通过烧录的操作，将这两个分区写入sd卡。首次烧录完毕后，不论你的sd卡容量为多少，启动后的boot和/分区大小都是固定的，然后使用raspi-config，扩展root分区的大小为整张sd卡的大小。

备份流程

1. 读取当前系统boot、root分区的大小
2. 创建img文件，并根据当前系统大小，对img文件分区和格式化，分出fat32格式的boot分区、ext4格式的root分区。
3. 备份boot、root分区
4. 和原来一样的方式，烧录备份的系统到sd卡，正常使用。

安装工具

rsync：镜像备份工具
dosfstools：fat32分区格式化工具
parted & kpartx：虚拟磁盘工具
pv：显示进度

sudo apt-get -y install rsync dosfstools parted kpartx pv

存储镜像到U盘

img备份完成后反正是要拷贝出来的，所以直接将img文件创建在U盘上。并且避免了备份时自己备份自己，可能带来的问题。
下面这段脚本，可以直接带上u盘参数，也可以直接默认/dev/sda1。

#mount USB device
usbmount=/mnt
mkdir -p $usbmount
if [ -z $1 ]; then
	echo "no argument, assume the mount device is /dev/sda1 ? Y/N"
	read key
	if [ "$key" = "y" -o "$key" = "Y" ]; then
		sudo mount -o uid=1000 /dev/sda1 $usbmount
	else
		echo "$0 [backup dest device name], e.g. $0 /dev/sda1"
		exit 0
	fi
else
	sudo mount -o uid=1000 $1 $usbmount
fi
if [ -z "`grep $usbmount /etc/mtab`" ]; then
	echo "mount fail, exit now"
	exit 0
fi 
img=$usbmount/rpi-back-`date +%Y%m%d-%H%M`.img
echo "备份文件位置：$img"

创建img文件

使用df -P命令可以查看磁盘使用的情况：

先读取当前系统分区的大小，获取boot size和root size，并计算总空间。因为需要留一部分空间，供备份过程中临时使用，以及开机后需要的正常运行和执行命令的空间。所有总大小扩大1.3倍。
dd命令用来创建img镜像，pv命令用来显示进度，该过程需要等待较长的一段时间。

bootsz=`df -P | grep /boot | awk '{print $2}'`
rootsz=`df -P | grep /dev/root | awk '{print $3}'`
totalsz=`echo $bootsz $rootsz | awk '{print int(($1+$2)*1.3)}'`
echo "start create img，total size=${totalsz}K"
#sudo dd if=/dev/zero of=$img bs=1K count=$totalsz
pv -tpreb /dev/zero |sudo dd of=$img bs=1K count=$totalsz

对img文件分区

bootstart=`sudo fdisk -l /dev/mmcblk0 | grep mmcblk0p1 | awk '{print $2}'`
bootend=`sudo fdisk -l /dev/mmcblk0 | grep mmcblk0p1 | awk '{print $3}'`
rootstart=`sudo fdisk -l /dev/mmcblk0 | grep mmcblk0p2 | awk '{print $2}'`
#rootend=`sudo fdisk -l /dev/mmcblk0 | grep mmcblk0p2 | awk '{print $3}'`
echo "format virtual disk:    boot: $bootstart >>> $bootend, root: $rootstart >>> end"
sudo parted $img --script -- mklabel msdos
sudo parted $img --script -- mkpart primary fat32 ${bootstart}s ${bootend}s
sudo parted $img --script -- mkpart primary ext4 ${rootstart}s -1

格式化img文件中的分区

loopdevice=`sudo losetup -f --show $img`
device=/dev/mapper/`sudo kpartx -va $loopdevice | sed -E 's/.*(loop[0-9])p.*/\1/g' | head -1`
sleep 5
sudo mkfs.vfat ${device}p1 -n boot
sudo mkfs.ext4 ${device}p2
echo "format finish"

备份boot分区

mountb=$usbmount/backup_boot/
mkdir -p $mountb 
sudo mount -t vfat ${device}p1 $mountb
sudo cp -rfp /boot/* $mountb
sync
echo "...Boot partition done"

备份root分区

mountr=$usbmount/backup_root/
mkdir -p $mountr 
sudo mount -t ext4 ${device}p2 $mountr

#对swap分区特殊处理
if [ -f /etc/dphys-swapfile ]; then
        SWAPFILE=`cat /etc/dphys-swapfile | grep ^CONF_SWAPFILE | cut -f 2 -d=`
	if [ "$SWAPFILE" = "" ]; then
		SWAPFILE=/var/swap
	fi
	EXCLUDE_SWAPFILE="--exclude $SWAPFILE"
fi
#复制文件，并跳过特殊目录
sudo rsync --force -rltWDEgop --delete --stats --progress \
	$EXCLUDE_SWAPFILE \
	--exclude '.gvfs' \
	--exclude '/dev' \
        --exclude '/media' \
	--exclude '/mnt' \
	--exclude '/proc' \
        --exclude '/run' \
	--exclude '/sys' \
	--exclude '/tmp' \
        --exclude 'lost\+found' \
	--exclude '$usbmount' \
	// $mountr

#创建一下特殊目录
for i in dev media mnt proc run sys boot; do
	if [ ! -d $mountr/$i ]; then
		sudo mkdir $mountr/$i
	fi
done
if [ ! -d $mountr/tmp ]; then
	sudo mkdir $mountr/tmp
	sudo chmod a+w $mountr/tmp
fi

#移除网络配置
#sudo rm -f $mountr/etc/udev/rules.d/70-persistent-net.rules

sync 
ls -lia $mountr/home/pi/
echo "...Root partition done"

清理工作

# replace PARTUUID
opartuuidb=`blkid -o export /dev/mmcblk0p1 | grep PARTUUID`
opartuuidr=`blkid -o export /dev/mmcblk0p2 | grep PARTUUID`
npartuuidb=`blkid -o export ${device}p1 | grep PARTUUID`
npartuuidr=`blkid -o export ${device}p2 | grep PARTUUID`
sudo sed -i "s/$opartuuidr/$npartuuidr/g" $mountb/cmdline.txt
sudo sed -i "s/$opartuuidb/$npartuuidb/g" $mountr/etc/fstab
sudo sed -i "s/$opartuuidr/$npartuuidr/g" $mountr/etc/fstab

sudo umount $mountb
sudo umount $mountr

# umount loop device
sudo kpartx -d $loopdevice
sudo losetup -d $loopdevice
sudo umount $usbmount
rm -rf $mountb $mountr
echo "==== All done. You can un-plug the backup device"

完整的压缩备份脚本

#!/bin/sh

echo ===================== part 1, install tools ===============================
sudo apt-get -y install rsync dosfstools parted kpartx exfat-fuse pv

echo ===================== part 2, choose USB ===============================
#mount USB device
usbmount=/mnt
mkdir -p $usbmount
if [ -z $1 ]; then
	echo "no argument, assume the mount device is /dev/sda1 ? Y/N"
	read key
	if [ "$key" = "y" -o "$key" = "Y" ]; then
		sudo mount -o uid=1000 /dev/sda1 $usbmount
	else
		echo "$0 [backup dest device name], e.g. $0 /dev/sda1"
		exit 0
	fi
else
	sudo mount -o uid=1000 $1 $usbmount
fi
if [ -z "`grep $usbmount /etc/mtab`" ]; then
	echo "mount fail, exit now"
	exit 0
fi 

img=$usbmount/rpi-back-`date +%Y%m%d-%H%M`.img
echo "备份文件位置：$img"

echo ===================== part 3, create a new blank img ===============================
# New img file
#sudo rm $img
bootsz=`df -P | grep /boot | awk '{print $2}'`
rootsz=`df -P | grep /dev/root | awk '{print $3}'`
totalsz=`echo $bootsz $rootsz | awk '{print int(($1+$2)*1.3)}'`
echo "start create img，total size=${totalsz}K"
#sudo dd if=/dev/zero of=$img bs=1K count=$totalsz
pv -tpreb /dev/zero |sudo dd of=$img bs=1K count=$totalsz

# format virtual disk
bootstart=`sudo fdisk -l /dev/mmcblk0 | grep mmcblk0p1 | awk '{print $2}'`
bootend=`sudo fdisk -l /dev/mmcblk0 | grep mmcblk0p1 | awk '{print $3}'`
rootstart=`sudo fdisk -l /dev/mmcblk0 | grep mmcblk0p2 | awk '{print $2}'`
echo "format virtual disk:    boot: $bootstart >>> $bootend, root: $rootstart >>> end"
#rootend=`sudo fdisk -l /dev/mmcblk0 | grep mmcblk0p2 | awk '{print $3}'`
sudo parted $img --script -- mklabel msdos
sudo parted $img --script -- mkpart primary fat32 ${bootstart}s ${bootend}s
sudo parted $img --script -- mkpart primary ext4 ${rootstart}s -1
loopdevice=`sudo losetup -f --show $img`
device=/dev/mapper/`sudo kpartx -va $loopdevice | sed -E 's/.*(loop[0-9])p.*/\1/g' | head -1`
sleep 5
sudo mkfs.vfat ${device}p1 -n boot
sudo mkfs.ext4 ${device}p2
echo "format finish"

echo ===================== part 4, fill the data to img =========================
# mount partitions
mountb=$usbmount/backup_boot/
mountr=$usbmount/backup_root/
mkdir -p $mountb $mountr
# backup /boot
sudo mount -t vfat ${device}p1 $mountb
sudo cp -rfp /boot/* $mountb
sync
echo "...Boot partition done"
# backup /root
sudo mount -t ext4 ${device}p2 $mountr
if [ -f /etc/dphys-swapfile ]; then
        SWAPFILE=`cat /etc/dphys-swapfile | grep ^CONF_SWAPFILE | cut -f 2 -d=`
	if [ "$SWAPFILE" = "" ]; then
		SWAPFILE=/var/swap
	fi
	EXCLUDE_SWAPFILE="--exclude $SWAPFILE"
fi
sudo rsync --force -rltWDEgop --delete --stats --progress \
	$EXCLUDE_SWAPFILE \
	--exclude '.gvfs' \
	--exclude '/dev' \
        --exclude '/media' \
	--exclude '/mnt' \
	--exclude '/proc' \
        --exclude '/run' \
	--exclude '/sys' \
	--exclude '/tmp' \
        --exclude 'lost\+found' \
	--exclude '$usbmount' \
	// $mountr
# special dirs 
for i in dev media mnt proc run sys boot; do
	if [ ! -d $mountr/$i ]; then
		sudo mkdir $mountr/$i
	fi
done
if [ ! -d $mountr/tmp ]; then
	sudo mkdir $mountr/tmp
	sudo chmod a+w $mountr/tmp
fi

#移除网络配置
#sudo rm -f $mountr/etc/udev/rules.d/70-persistent-net.rules

sync 
ls -lia $mountr/home/pi/
echo "...Root partition done"
# if using the dump/restore 
# tmp=$usbmount/root.ext4
# sudo chattr +d $img $mountb $mountr $tmp
# sudo mount -t ext4 ${device}p2 $mountr
# cd $mountr
# sudo dump -0uaf - / | sudo restore -rf -
# cd


# replace PARTUUID
opartuuidb=`blkid -o export /dev/mmcblk0p1 | grep PARTUUID`
opartuuidr=`blkid -o export /dev/mmcblk0p2 | grep PARTUUID`
npartuuidb=`blkid -o export ${device}p1 | grep PARTUUID`
npartuuidr=`blkid -o export ${device}p2 | grep PARTUUID`
sudo sed -i "s/$opartuuidr/$npartuuidr/g" $mountb/cmdline.txt
sudo sed -i "s/$opartuuidb/$npartuuidb/g" $mountr/etc/fstab
sudo sed -i "s/$opartuuidr/$npartuuidr/g" $mountr/etc/fstab

sudo umount $mountb
sudo umount $mountr

# umount loop device
sudo kpartx -d $loopdevice
sudo losetup -d $loopdevice
sudo umount $usbmount
rm -rf $mountb $mountr
echo "==== All done. You can un-plug the backup device"