reComputer for Jetson 内存扩展
reComputer for Jetson 配备了 16 GB 的 eMMC，并预装了 Ubuntu 18.04 LTS 和 NVIDIA JetPack 4.6，因此剩余的用户可用空间大约为 2 GB，这对某些项目中使用 reComputer 进行训练和部署是一个显著的障碍。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
系统安装磁盘的第一个扇区称为 主引导记录 (Master Boot Record, MBR)，其中包含有关 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 会经历两个重要阶段。
阶段 1： BootLoader 初始化 (initrd) 一个临时根文件系统 (ramfs)。ramfs 包含启动时所需的驱动程序、文件系统 (fs)、网络 (net) 等的配置程序。之后，BootLoader 的控制权会被转移到内核，以便内核可以提取这些程序，将它们移动到内存 (RAM) 并运行它们以加载各种功能模块。
阶段 2： 在内核使用 ramfs 加载必要模块后，它会释放系统并配置真实的根文件系统 (rootfs)，以挂载到真实的根目录。
- 在上述两个阶段中，我们不需要修改内核加载功能模块的 ramfs 部分（阶段 1），因此即使扩展了 reComputer，它仍然需要使用 eMMC。
- 我们需要修改的是第二阶段，将根文件系统挂载到外部存储设备，从而实现扩展。
容量扩展注意事项
-
通过外部存储扩展的主要原则是将 rootfs 设置在外部存储设备上。
-
此扩展方法会修改 Linux 内核级别的系统文件，可能会遇到一些不易解决的问题。您应该使用一个新的 reComputer 和一个新的存储设备来完成本教程中的扩展，并且 不要尝试在设备上存储重要文件。如果一切未按预期工作，您可能需要重新格式化存储设备甚至 reComputer。对于最终的保留选项，我们将尽可能通过串口帮助您恢复备份，但您需要自行承担任何数据丢失的责任。
-
此扩展过程不需要重新编译内核，与其他在线可用的早期扩展方法相比，节省了大约 40 分钟的安装时间。
通过载板上的 M.2 插槽和 SSD 扩展
SSD（固态硬盘）通常用作笔记本电脑、台式机等设备的主要存储设备。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。以下表格列出了当前支持 SSD 扩展解决方案的 reComputer 系列产品。reComputer J1010 不支持 SSD 扩展的主要原因是其载板未配备合适的 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
以下条件需要满足才能使用 SSD 扩展解决方案，这是验证扩展成功的基本要求。
| 软件和硬件要求 | |
|---|---|
| Jetson 系列 reComputer | JetPack 版本 4.4 ~ 4.6 载板必须包含 M.2 M-Key 插槽 |
| SSD | SSD 需要为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 更新后的 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性，请仔细按照本教程操作。
SSD 必须为 M.2 M-Key，否则将无法匹配载板上的接口。
不支持非第四代扩展文件系统（Ext4）的存储设备完成扩展操作。
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 Disks 工具。
在左侧选择您的 SSD，然后在右上角的菜单栏下选择 Format Disk。
将您的 SSD 格式化为 GPT 格式。弹出窗口会要求您确认并输入用户密码。
然后，点击中间的 + 添加磁盘分区。
点击“下一步”。
请为您的 SSD 命名，并在类型中选择 Ext4，然后点击“创建”。至此，我们已根据扩展要求完成 SSD 的准备工作。
步骤 3. 将根目录构建到 SSD
使用 git 命令下载我们需要的脚本文件到 reComputer。
$ git clone https://github.com/limengdu/rootOnNVMe.git
$ cd rootOnNVMe/
然后执行以下命令，将 eMMC 中的根目录文件构建到 SSD 上，此步骤的等待时间取决于您使用的根目录大小。
$ ./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
当您重新启动 reComputer 时，您会看到 eMMC 已经成为主界面上的一个外部存储设备，并且系统占用空间已经减少，因此扩展已成功。
!!!注意
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。如果您通过命令 sudo fdisk -l 发现您的 SSD 路径与此不符，请将 copy-rootfs-ssd.sh、data/setssdroot.service 和 data/setssdroot.sh 文件中所有的 /dev/nvme0n1p1 路径更改为您的 SSD 所在路径。
上述扩展不会从 eMMC 中删除原始根目录内容。如果您不想从 SSD 启动，可以移除 SSD，系统仍然会从 eMMC 启动。
通过 USB 存储设备进行容量扩展
USB 存储设备（如 U 盘和移动硬盘）在生活中的各个领域被广泛用作外部存储，USB 扩展同样适用于 reComputer。下表列出了当前可用于 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 存储设备扩展相比于通过 SSD 扩展的最大优势在于 USB 设备的高便利性以及移除的简单性。 然而，即使使用高速 USB 3.2 接口，数据传输速率仍远低于标准 PCIe 总线，因此在稳定性、可靠性和数据传输速度方面，SSD 扩展方法更具优势。
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，这是验证扩展是否能成功的基本要求。
| 软件和硬件要求 | |
|---|---|
| Jetson 专用 reComputer | JetPack 版本 4.4 ~ 4.6 配备模块需为 Jetson Nano |
| USB 存储设备 | USB 存储设备需为第四代扩展文件系统（Ext4） USB 存储设备供电电流 ≤ 0.5 A |
!!!注意 更新后的 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性，请仔细按照本教程操作。
大容量 USB 存储设备要求 reComputer 正常供电以维持正常运行，不推荐使用容量超过 512 GB 的 USB 存储设备。供电不足可能导致 reComputer 断电。
除 Jetson Nano 外的配备模块目前不支持使用此方法进行扩展。
非第四代扩展文件系统（Ext4）的存储设备无法完成扩展操作。
扩展步骤
步骤 1. 准备必要的文件
使用 git 命令下载我们需要用于 reComputer 的脚本文件。
$ 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 图标并搜索 Disks 打开 Ubuntu 18.04 自带的 Disks 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。弹出窗口会要求您确认并输入用户密码。
然后，我们点击中间的 + 来添加磁盘分区。
点击“下一步”。
请为您的 USB 存储设备命名，并在类型中选择 Ext4，然后点击“创建”。至此，我们已根据扩展要求完成 USB 存储设备的准备。
步骤 3. 挂载 USB 存储设备
根据 步骤 2 准备的 USB 存储设备可以在 Disks 软件中看到为未挂载状态。
!!!注意 如果您发现您的 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 Disks 软件的设备信息中看到，或者通过命令 sudo fdisk -l 查询。例如，对于我的 USB 设备，我可以使用以下命令将 /dev/sda1 挂载到 /media/USB/：
$ sudo mount /dev/sda1 /media/USB/
使用以下命令检查设备的挂载位置：
$ sudo findmnt -rno TARGET <USB Device Path>
对于我的 USB 设备，我需要使用的命令是：
$ sudo findmnt -rno TARGET /dev/sda1
步骤 4. 将系统复制到 USB 存储设备
copyRootToUSB.sh 脚本会将整个 eMMC 系统的内容复制到 USB 存储设备。当然，USB 存储设备的存储空间应大于 eMMC。
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
通常，对于常规的扩展需求，我们只需在 [OPTIONS] 参数中选择 -p，然后添加我们在 步骤 3 中获取的 USB 设备路径（例如 /dev/sda1）。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
此命令的执行时间取决于 eMMC 上存储文件的大小。
步骤 5. 查询 USB 设备的 UUID
为了确保万无一失，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)，但您也可以通过 -d 标志指定其他 USB 设备的 UUID。例如，对于我的 USB 设备，命令如下：
$ ./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 格式和长度与上述示例不同，则设备可能未格式化为 Ext4，请从 步骤 2 重新开始！
步骤 6. 修改启动配置以完成扩展
首先，我们需要备份启动配置文件。
$ sudo cp /boot/extlinux/extlinux.conf /boot/extlinux/extlinux.conf.bak
此步骤是 USB 设备扩展操作中最重要且最危险的一步。编辑 /boot/extlinux/extlinux.conf 文件和 /media/nvidia/boot/extlinux/extlinux.conf 文件，然后添加一个条目以指向新的 rootfs，位置是 USB 设备的路径，在以下参数 <path> 中填写。路径信息在 步骤 3 中获取。
$ 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 文件内容如下：
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，扩展完成。
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（一个常见的场景是启动时 Nvidia 图标不断重复出现），您在扩展期间创建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操作，将 reComputer 连接到串口控制台，并通过 U-boot 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 |
!!!提示 reComputer 和 UART 转 USB 模块之间的 VCC 接口无需连接。
连接线缆后，暂时无需为 reComputer 通电，请将其放置一旁。
请断开扩展的外部存储设备。
步骤 2. 在 Ubuntu 主机上安装并启动 minicom
如果您的 Ubuntu 主机尚未安装 minicom，可以使用以下命令在计算机上安装 minicom。
$ sudo apt-get install minicom
等待安装完成后，输入以下命令启动 minicom。
$ sudo minicom
步骤 3. 准备配置 minicom
在 minicom 菜单栏中，我们打开串口并进行配置，以便通过 minicom 获取 reComputer 的启动信息。在菜单栏中，按键盘上的 o 键进入配置界面。使用键盘的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以监控新设备的接入。
$ dmesg --follow
此时我们将为 reComputer 通电，并通过 USB 端口将连接了 UART 转 USB 模块的 reComputer 连接到 Ubuntu 主机。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
返回到 minicom，并将 步骤 4 中获得的设备名称填写到 Serial Device 中。同时，检查波特率是否配置为 115200。
修改完成后，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 的启动信息。
我们可以通过返回的信息排查 reComputer 无法启动的原因，并使用命令帮助查看 U-boot 系统下可用的所有命令。了解如何使用这些命令是解决问题的必要条件，但当然这可能会比较困难。
Tegra210 (P3450-0000) # help
? - 'help' 的别名
base - 打印或设置地址偏移
bdinfo - 打印板信息结构
blkcache - 块缓存诊断和控制
boot - 默认启动，即运行 'bootcmd'
bootd - 默认启动，即运行 'bootcmd'
bootefi - 从内存启动 EFI 负载
bootelf - 从内存中的 ELF 映像启动
booti - 从内存启动 Linux 内核 'Image' 格式
bootm - 从内存启动应用程序映像
bootp - 使用 BOOTP/TFTP 协议通过网络启动映像
bootvx - 从 ELF 映像启动 vxWorks
cmp - 内存比较
coninfo - 打印控制台设备和信息
cp - 内存复制
crc32 - 校验和计算
dcache - 启用或禁用数据缓存
dfu - 设备固件升级
dhcp - 使用 DHCP/TFTP 协议通过网络启动映像
dm - 驱动模型低级访问
echo - 将参数回显到控制台
editenv - 编辑环境变量
enterrcm - 重置 Tegra 并进入 USB 恢复模式
env - 环境处理命令
exit - 退出脚本
ext2load - 从 Ext2 文件系统加载二进制文件
ext2ls - 列出目录中的文件（默认 /）
ext4load - 从 Ext4 文件系统加载二进制文件
ext4ls - 列出目录中的文件（默认 /）
ext4size - 确定文件大小
ext4write - 在根目录中创建文件
false - 什么都不做，失败
fatinfo - 打印文件系统信息
fatload - 从 DOS 文件系统加载二进制文件
fatls - 列出目录中的文件（默认 /）
fatmkdir - 创建目录
fatrm - 删除文件
fatsize - 确定文件大小
fatwrite - 写入文件到 DOS 文件系统
fdt - 扁平设备树实用命令
fstype - 查找文件系统类型
go - 从地址 'addr' 启动应用程序
gpio - 查询和控制 GPIO 引脚
gzwrite - 解压并将内存写入块设备
help - 打印命令描述/用法
i2c - I2C 子系统
icache - 启用或禁用指令缓存
imxtract - 提取多映像的一部分
itest - 返回整数比较的真/假
ln - 创建符号链接
load - 从文件系统加载二进制文件
loadb - 通过串行线加载二进制文件（kermit 模式）
loads - 通过串行线加载 S-Record 文件
loadx - 通过串行线加载二进制文件（xmodem 模式）
loady - 通过串行线加载二进制文件（ymodem 模式）
loop - 在地址范围内无限循环
ls - 列出目录中的文件（默认 /）
lzmadec - 解压 lzma 内存区域
md - 内存显示
mii - MII 实用命令
mm - 内存修改（自动递增地址）
mmc - MMC 子系统
mmcinfo - 显示 MMC 信息
mw - 内存写入（填充）
nm - 内存修改（固定地址）
nvme - NVM Express 子系统
part - 磁盘分区相关命令
pci - 列出并访问 PCI 配置空间
ping - 向网络主机发送 ICMP ECHO_REQUEST
printenv - 打印环境变量
pxe - 获取并从 pxe 文件启动的命令
reset - 执行 CPU 重置
run - 运行环境变量中的命令
save - 保存文件到文件系统
saveenv - 将环境变量保存到持久存储
setenv - 设置环境变量
sf - SPI 闪存子系统
showvar - 打印本地 hushshell 变量
size - 确定文件大小
sleep - 延迟执行一段时间
source - 从内存运行脚本
sspi - SPI 实用命令
sysboot - 获取并从 syslinux 文件启动的命令
test - 类似 /bin/sh 的最小测试
tftpboot - 使用 TFTP 协议通过网络启动映像
true - 什么都不做，成功
ums - 使用 UMS [USB 大容量存储]
unzip - 解压内存区域
usb - USB 子系统
usbboot - 从 USB 设备启动
version - 打印监视器、编译器和链接器版本
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