reComputer for Jetson 内存扩展

reComputer for Jetson 出售时配备 16 GB eMMC，并预装了 ubuntu 18.04 LTS 和 NVIDIA JetPack 4.6，因此剩余的可用用户空间约为 2 GB，这对在某些项目中使用 reComputer 进行训练和部署构成了重大障碍。本教程将基于这种情况介绍不同型号 reComputer 的扩展过程，并帮助开发者通过将系统转移到外部存储设备来扩展系统。

容量扩展基础原理

安装系统的磁盘上的第一个扇区称为主引导记录 (MBR)，它包含有关 BootLoader、分区表和固定标识符 55AA 的信息。在 Linux 的启动过程中，BootLoader 和 内核 经历两个重要阶段。

阶段 1： BootLoader 初始化 (initrd) 一个临时根文件系统 (ramfs)。ramfs 包含启动时必需的驱动程序、文件系统 (fs)、网络 (net) 等配置程序。之后，BootLoader 的控制权转移给内核，使内核能够取出这些程序，将它们移动到内存 (RAM) 中并运行它们以加载各种功能模块。

阶段 2： 内核使用 ramfs 加载必要模块后，它释放系统并配置真正的根文件系统 (rootfs) 挂载到真正的根目录。

1. 在上述两个阶段中，我们不需要修改内核使用 ramfs 加载功能模块的部分（阶段 1），因此即使 reComputer 已经扩展，它仍然需要使用 eMMC。
2. 我们需要修改的是第二阶段，即将根文件系统挂载到外部内存，从而实现扩展。

容量扩展注意事项

1. 通过外部存储进行扩展的主要原理是将 rootfs 设置在外部存储设备上。

2. 这种扩展方法将修改 Linux 内核级系统文件，您可能会遇到一些不容易解决的问题。在按照本教程完成扩展时，您应该使用新的 reComputer 和新的存储设备，不要尝试在设备上存储有价值的文件。如果一切都不按预期工作，您可能需要重新格式化存储设备甚至 reComputer，作为最终保留选项，如果可能的话，我们将提供通过串口帮助您恢复备份的服务，但您需要对任何数据丢失负责。

3. 此扩展过程不需要重新编译内核，与网上其他早期可用的扩展方法相比，节省了约 40 分钟的安装时间。

通过载板上的 M.2 插槽和 SSD 进行扩展

SSD，也称为固态硬盘，通常用作笔记本电脑、台式机等的主要存储设备。凭借其高可靠性和快速的数据读写速度，它是 reComputer 扩展的最佳选择。下表列出了目前可用于 SSD 扩展解决方案的 reComputer 系列产品。reComputer J1010 不支持 SSD 扩展的主要原因是载板没有配备合适的 M.2 插槽。

产品	reComputer J1020	reComputer J2011	reComputer J2012	reComputer J2021
SKU	110061361	110061363	110061401	110061381
侧视图
配备模块	Jetson Nano 4G	Jetson Xavier NX 8GB	Jetson Xavier NX 16GB	Jetson Xavier NX 8GB
运行载板	Jetson A206	Jetson A206	Jetson A206	J202

软件和硬件要求

使用 SSD 进行扩展解决方案需要满足以下条件，这些是扩展成功验证的基本要求。

	软件和硬件要求
reComputer for Jetson	JetPack 版本 4.4 ~ 4.6 载板必须包含 M.2 M-Key 插槽
SSD	SSD 需要是第四代扩展文件系统 (Ext4) M.2 M-Key 接口，支持 NVMe 协议 推荐容量 ≤ 512 GB

!!!注意 更新的 JetPack 版本尚未经过扩展测试，因此无法保证扩展的稳定性或成功率，请仔细遵循本教程。

SSD 需要是 M.2 M-Key 接口，否则将无法匹配载板上的接口。

非扩展第四代文件系统（Ext4）的存储设备无法完成扩展操作。

扩展步骤

步骤 1. 安装 SSD

按照硬件说明中的步骤为 reComputer 安装 SSD。

步骤 2. 准备 SSD

使用快捷键 Ctrl+F 或点击左上角的 Ubuntu 图标搜索 Disks 并打开 Ubuntu 18.04 自带的磁盘工具。

在左侧选择您的 SSD，然后在菜单栏右上角选择 Format Disk。

将您的 SSD 格式化为 GPT 格式。将出现一个弹出窗口要求您确认并输入用户密码。

然后，我们点击中间的 + 来添加磁盘字符。

点击"Next"。

请为您的 SSD 命名，在类型中选择 Ext4 并点击"Create"。此时我们已经根据扩展要求完成了 SSD 的准备工作。

步骤 3. 将根目录构建到 SSD

使用 git 命令下载我们需要在 reComputer 上使用的脚本文件。

git clone https://github.com/limengdu/rootOnNVMe.git
cd rootOnNVMe/

然后执行以下命令将文件从 eMMC 中的根目录构建到 SSD，此步骤的等待时间取决于您使用的根目录的大小。

./copy-rootfs-ssd.sh

步骤 4. 配置环境并完成扩展

执行以下命令完成 rootfs 的配置。

./setup-service.sh

当您重启 reComputer 时，您会看到 eMMC 已经成为主界面上的外部存储设备，并且您会看到系统占用空间已经减少，因此扩容成功了。

!!!Attention 脚本文件中的默认 SSD 路径是 /dev/nvme0n1p1，这也是 reComputer 默认分配的路径。如果您使用命令 sudo fdisk -l 发现您的 SSD 路径与此不匹配，请将 rootOnNVMe 中的文件 copy-rootfs-ssd.sh、data/setssdroot.service 和 data/setssdroot.sh 中所有 /dev/nvme0n1p1 的路径更改为您的 SSD 所在的路径。

上述扩容不会从 eMMC 中删除原始根目录内容。如果您不想从 SSD 启动，您可以移除 SSD，系统仍将从 eMMC 启动。

通过 USB 存储设备进行容量扩展

USB 存储设备，如 USB 闪存驱动器和移动硬盘，在生活的各个领域被广泛用作外部存储，USB 扩展也适用于 reComputer。下表列出了目前可用于 USB 扩展解决方案的 reComputer 产品。

产品	reComputer J1010
SKU	110061362
侧视图
配备模块	Jetson Nano 4G
运行载板	J1010 载板

通过USB存储设备进行扩展相比通过SSD扩展的最大优势是USB设备的高度便利性和移除的简便性。 然而，即使使用高速USB 3.2接口，数据传输速率也远低于标准PCIe总线，因此SSD扩展方法在稳定性、可靠性和数据传输速度方面更胜一筹。

软件和硬件要求

使用USB的扩展解决方案需要满足以下条件，这是验证扩展能够成功完成的基本要求。

	软件和硬件要求
reComputer for Jetson	JetPack 版本 4.4 ~ 4.6 配备的模块需要是Jetson Nano
USB存储设备	USB存储设备需要是第四代扩展文件系统(Ext4) USB存储设备供电电流 ≤ 0.5 A

!!!注意 更新的 JetPack 版本尚未经过扩展测试，因此无法保证扩展的稳定性或成功率，请仔细遵循本教程。

大容量 USB 存储设备需要 reComputer 正确供电以维持正常运行，不建议使用容量超过 512 GB 的 USB 存储设备。电源供应不足可能导致 reComputer 断电。

除 Jetson Nano 以外的其他模块目前不支持使用此方法进行扩展。

非扩展第四代文件系统 (Ext4) 的存储设备无法完成扩展操作。

扩展步骤

步骤 1. 准备必要的文档

使用 git 命令将我们需要使用的脚本文件下载到 reComputer。

git clone https://github.com/limengdu/bootFromUSB.git
cd bootFromUSB

步骤 2. 准备 USB 存储设备

将 USB 存储设备连接到 reComputer，并通过快捷键 Ctrl+F 或点击左上角的 Ubuntu 图标搜索 Disks 来打开 Ubuntu 18.04 自带的磁盘工具。

在左侧选择您的 USB 存储设备，然后在右上角菜单栏下选择 Format Disk。

将您的 USB 存储设备格式化为 GPT 格式。将出现一个弹出窗口要求您确认并输入用户密码。

然后，我们点击中间的 + 来添加磁盘字符。

点击"Next"。

请为您的 USB 存储设备命名，在类型中选择 Ext4 并点击"Create"。此时我们已经根据扩展要求完成了 USB 存储设备的准备工作。

步骤 3. 挂载 USB 存储设备

根据 步骤 2 准备的 USB 存储设备在磁盘软件中可以看到是未挂载状态。

!!!Note 如果您发现 USB 设备在格式化后已自动挂载，请跳过此步骤。

我们使用以下命令来挂载 USB 设备。

mkdir /media/USB/
sudo mount <USB Device Path> /media/USB/

其中 <USB Device Path> 指的是 USB 存储设备的路径，这个参数可以在磁盘软件的设备中看到，或者可以用命令 sudo fdisk -l 查询。例如，对于我的 USB 设备，我可以用以下命令将 /dev/sda1 挂载到 /media/USB/。

sudo mount /dev/sda1 /media/USB/

Use the following command to check the mount location of the device.

sudo findmnt -rno TARGET <USB Device Path>

For my USB device, the commands I need to use are:

sudo findmnt -rno TARGET /dev/sda1

步骤 4. 将系统复制到 USB 存储设备

copyRootToUSB.sh 脚本将整个 eMMC 系统的内容复制到 USB 存储设备。当然，USB 存储设备应该具有比 eMMC 更多的存储空间。

使用的命令如下。

usage: ./copyRootToUSB.sh [OPTIONS]
-d | --directory     Directory path to parent of kernel

-v | --volume_label  Label of Volume to lookup

-p | --path          Device Path to USB drive (e.g. /dev/sda1)

-h | --help  This message

一般来说，对于常规扩展需求，我们只需在参数 [OPTIONS] 中选择 -p，然后需要添加 USB 设备的路径（例如 /dev/sda1），这是我们在步骤 3中获得的。例如，对于我的 USB 设备，我需要使用的完整命令是：

./copyRootToUSB.sh -p /dev/sda1

此命令执行所需的时间取决于存储在您的 eMMC 上的文件大小。

步骤 5. 查询 USB 设备的 UUID

为了确保无误，我们需要查找 USB 设备的 UUID。

./partUUID.sh 

此命令的默认路径是 sda1 (/dev/sda1)，但您也可以确定其他 USB 设备的 UUID。使用 -d 标志指定 /dev/。例如，对于我的 USB 设备，它将是：

$ ./partUUID.sh -d sdb1

UUID of Disk: /dev/sdb1
e34d67bb-83bb-4fc5-b9a4-a1388d2b2be5
Sample for /boot/extlinux/extlinux.conf entry:
APPEND ${cbootargs} root=UUID=e34d67bb-83bb-4fc5-b9a4-a1388d2b2be5 rootwait rootfstype=ext4

!!!注意 如果返回的 UUID 在格式和长度上与上面的示例不同，那么设备可能没有格式化为 Ext4，请从步骤 2重新开始！

步骤 6. 修改启动配置以完成扩展

我们需要首先备份启动配置文件。

sudo cp /boot/extlinux/extlinux.conf /boot/extlinux/extlinux.conf.bak

这一步是USB设备扩展操作中最重要和最危险的步骤。编辑/boot/extlinux/extlinux.conf文件和/media/nvidia/boot/extlinux/extlinux.conf，然后添加一个条目指向新的rootfs，位置是USB设备的路径，填入下面参数<path>中。路径信息在步骤3中获得。

$ sudo vi /boot/extlinux/extlinux.conf
$ sudo vi /media/nvidia/boot/extlinux/extlinux.conf

LABEL primary
      MENU LABEL primary kernel
      LINUX /boot/Image
      INITRD /boot/initrd
      APPEND ${cbootargs} quiet root=<path> rw rootwait rootfstype=ext4 console=ttyS0,115200n8 console=tty0 fbcon=map:0 net.ifnames=0 sdhci_tegra.en_boot_part_access=1

对于我正在使用的USB存储设备，修改后的 /boot/extlinux/extlinux.conf 文件和 /media/nvidia/boot/extlinux/extlinux.conf 内容如下：

TIMEOUT 30
DEFAULT primary

MENU TITLE L4T boot options

LABEL primary
      MENU LABEL primary kernel
      LINUX /boot/Image
      INITRD /boot/initrd
      APPEND ${cbootargs} quiet root=/dev/sda1 rw rootwait rootfstype=ext4 console=ttyS0,115200n8 console=tty0 fbcon=map:0 net.ifnames=0 sdhci_tegra.en_boot_part_access=1
#      APPEND ${cbootargs} quiet root=/dev/mmcblk0p1 rw rootwait rootfstype=ext4 console=ttyS0,115200n8 console=tty0 fbcon=map:0 net.ifnames=0 sdhci_tegra.en_boot_part_access=1 

# When testing a custom kernel, it is recommended that you create a backup of
# the original kernel and add a new entry to this file so that the device can
# fallback to the original kernel. To do this:
#
# 1, Make a backup of the original kernel
#      sudo cp /boot/Image /boot/Image.backup
#
# 2, Copy your custom kernel into /boot/Image
#
# 3, Uncomment below menu setting lines for the original kernel
#
# 4, Reboot

# LABEL backup
#    MENU LABEL backup kernel
#    LINUX /boot/Image.backup
#    INITRD /boot/initrd
#    APPEND ${cbootargs}

保存文件并重启 reComputer，系统根目录将切换到 USB 存储设备，扩容完成。

通过串口控制台恢复系统备份

当您的系统由于错误或其他原因无法正常启动时（常见情况是启动时 Nvidia 图标不断重复出现），那么您在扩容过程中制作的备份将发挥重要作用。我们理解您此刻的焦虑，但请耐心按照以下步骤让 reComputer 进入串口控制台，我们将操作 U-boot 来恢复您的备份。

材料准备

材料准备	描述
	Ubuntu 主机 x1
	无法访问系统的 reComputer Jetson x1
	UART 转 USB 模块 x1
	母对母杜邦线 x3

访问串口控制台的步骤

步骤 1. 将 UART 转 USB 模块连接到 reComputer

根据下表中的接线说明将 reComputer 连接到 UART 转 USB 模块。

reComputer		UART 转 USB 模块
GND	-->	GND
UART TXD	-->	RX
UART RXD	-->	TX

!!!Tip reComputer 和 UART 转 USB 模块之间的 VCC 接口不需要连接。

连接线缆后，reComputer 暂时不需要上电，请先将其放置一旁。

请断开扩展的外部存储器。

步骤 2. 在 Ubuntu 主机上安装并启动 minicom

如果您的 Ubuntu 主机没有安装 minicom，您可以使用以下命令在计算机上安装 minicom。

sudo apt-get install minicom

After waiting for the installation to complete, enter the command to start minicom.

sudo minicom

步骤 3. 准备配置 minicom

在 minicom 菜单栏中，我们打开串口并对其进行配置，以便通过 minicom 获取 reComputer 启动信息。在菜单栏中，按键盘 o 键进入配置界面。使用键盘上下箭头键控制光标移动到 Serial port setup。

步骤 4. 将 reComputer 连接到 Ubuntu 主机

此时，我们创建一个新的命令行窗口，并在窗口中输入命令来监控新设备的接入。

dmesg --follow

此时我们将为 reComputer 通电，并通过 USB 端口将 UART 转 USB 模块与连接到 Ubuntu 主机的 reComputer 连接。命令行窗口将显示新连接设备的名称，我们需要找到以 tty 开头的片段并记录下来。

步骤 5. U-boot 操作

返回 minicom 并将步骤 4 中获得的设备名称填入 Serial Device。同时，检查波特率是否配置为 115200。

修改后，按回车保存。选择 Save setup as dfl 并退出 minicom 界面。

重新输入命令 sudo minicom，进入 minicom 后，我们将在窗口中看到 reComputer 启动信息。

我们可以通过使用返回的信息来排查 reComputer 启动失败的原因，并通过使用命令 help 来查看 U-boot 系统下所有可用的命令。了解如何使用这些命令对于解决问题是必要的，但当然这可能会很困难。

Tegra210 (P3450-0000) # help
?         - alias for 'help'
base      - print or set address offset
bdinfo    - print Board Info structure
blkcache  - block cache diagnostics and control
boot      - boot default, i.e., run 'bootcmd'
bootd     - boot default, i.e., run 'bootcmd'
bootefi   - Boots an EFI payload from memory
bootelf   - Boot from an ELF image in memory
booti     - boot Linux kernel 'Image' format from memory
bootm     - boot application image from memory
bootp     - boot image via network using BOOTP/TFTP protocol
bootvx    - Boot vxWorks from an ELF image
cmp       - memory compare
coninfo   - print console devices and information
cp        - memory copy
crc32     - checksum calculation
dcache    - enable or disable data cache
dfu       - Device Firmware Upgrade
dhcp      - boot image via network using DHCP/TFTP protocol
dm        - Driver model low level access
echo      - echo args to console
editenv   - edit environment variable
enterrcm  - reset Tegra and enter USB Recovery Mode
env       - environment handling commands
exit      - exit script
ext2load  - load binary file from a Ext2 filesystem
ext2ls    - list files in a directory (default /)
ext4load  - load binary file from a Ext4 filesystem
ext4ls    - list files in a directory (default /)
ext4size  - determine a file's size
ext4write - create a file in the root directory
false     - do nothing, unsuccessfully
fatinfo   - print information about filesystem
fatload   - load binary file from a dos filesystem
fatls     - list files in a directory (default /)
fatmkdir  - create a directory
fatrm     - delete a file
fatsize   - determine a file's size
fatwrite  - write file into a dos filesystem
fdt       - flattened device tree utility commands
fstype    - Look up a filesystem type
go        - start application at address 'addr'
gpio      - query and control gpio pins
gzwrite   - unzip and write memory to block device
help      - print command description/usage
i2c       - I2C sub-system
icache    - enable or disable instruction cache
imxtract  - extract a part of a multi-image
itest     - return true/false on integer compare
ln        - Create a symbolic link
load      - load binary file from a filesystem
loadb     - load binary file over serial line (kermit mode)
loads     - load S-Record file over serial line
loadx     - load binary file over serial line (xmodem mode)
loady     - load binary file over serial line (ymodem mode)
loop      - infinite loop on address range
ls        - list files in a directory (default /)
lzmadec   - lzma uncompress a memory region
md        - memory display
mii       - MII utility commands
mm        - memory modify (auto-incrementing address)
mmc       - MMC sub system
mmcinfo   - display MMC info
mw        - memory write (fill)
nm        - memory modify (constant address)
nvme      - NVM Express sub-system
part      - disk partition related commands
pci       - list and access PCI Configuration Space
ping      - send ICMP ECHO_REQUEST to network host
printenv  - print environment variables
pxe       - commands to get and boot from pxe files
reset     - Perform RESET of the CPU
run       - run commands in an environment variable
save      - save file to a filesystem
saveenv   - save environment variables to persistent storage
setenv    - set environment variables
sf        - SPI flash sub-system
showvar   - print local hushshell variables
size      - determine a file's size
sleep     - delay execution for some time
source    - run script from memory
sspi      - SPI utility command
sysboot   - command to get and boot from syslinux files
test      - minimal test like /bin/sh
tftpboot  - boot image via network using TFTP protocol
true      - do nothing, successfully
ums       - Use the UMS [USB Mass Storage]
unzip     - unzip a memory region
usb       - USB sub-system
usbboot   - boot from USB device
version   - print monitor, compiler and linker version

技术支持与产品讨论

感谢您选择我们的产品！我们在这里为您提供不同的支持，确保您使用我们产品的体验尽可能顺畅。我们提供多种沟通渠道，以满足不同的偏好和需求。