概要

Raspberry Piで主に使用されるOSであるRaspbianはイメージファイルをPC等でmicroSDカードに書き込み、Raspberry Piに挿入することで起動する。
また、microSDカード上のデータをイメージとしてコピーすれば、オリジナルのイメージファイルを取得できる。これ別のmicroSDに書き込めば、同じデータ・設定のRaspbeery Piを複数作成できる。
一方で、イメージのコピーの際、以下の問題がある。

microSDカードの容量に比例して、バックアップに時間がかかる
microSDカード上で使用していない容量の分もイメージのサイズに含まれてしまう

本記事は以下の手順を記す。

Raspbianのパーティション自動拡張機能をOFFにする方法
microSDをWindows上でバックアップ

使用したソフト

すべて、WindowsPC上にインストール。
// Mac・Linuxであればいずれも必要ないであろう。

Visual Studio Code
utf-8形式のファイルを編集できればよい。
Git for Windows
ddコマンド実行に使用する。MINGW64が使えれば良いと思われる。
balenaEtcher
イメージをSDカードに記録するソフト。

手順

Raspbianのパーティション自動拡張機能をOFFにする方法

Raspbianは初回起動時に、microSDカードの全領域を利用できるようパーティション拡張を行う仕様となっている。このまま起動すると、パーティションが拡張されmicroSDカード全体をコピーしなければならなくなるので、この機能をOFFにする。

まず、RaspbianのOSイメージをダウンロードし、EtcherでmicroSDカードに焼く。
ここでは、最新の2019-07-10-raspbian-buster-lite.imgを用いている。
※ddコマンドを使ってもよいが、Etcherの方が進行状況がわかりやすい。

microSDカードをWindows上でマウントし、設定ファイルを変更していく。

microSDを一度PCから取り外し、再度挿入すると、"boot"というドライブが認識される。
"boot"ドライブにあるcmdline.txtを開き、init=/usr/lib/raspi-config/init_resize.shという記述を削除する。

before

dwc_otg.lpm_enable=0 console=serial0,115200 console=tty1 root=PARTUUID=17869b7d-02 rootfstype=ext4 elevator=deadline fsck.repair=yes rootwait quiet init=/usr/lib/raspi-config/init_resize.sh

after

dwc_otg.lpm_enable=0 console=serial0,115200 console=tty1 root=PARTUUID=17869b7d-02 rootfstype=ext4 elevator=deadline fsck.repair=yes rootwait quiet

この状態のmicroSDカードをRaspberry Piに入れて起動すると、ファイルパーティションの拡張が行われず、最小限のパーティションのままとなる。

windows上でのmicroSDのコピー

Raspberry Pi上で作業してイメージファイルを作成したい状態にしておく。
また、このタイミングでsudo raspi-config --expand-rootfsを実行しておくと、オリジナルイメージの初回起動時にパーティション拡張が行われる。

Raspberry Pi上でsudo fdisk -lを実行する。

以下のように表示される。

Disk /dev/mmcblk0: 7.5 GiB, 8021606400 bytes, 15667200 sectors
Units: sectors of 1 * 512 = 512 bytes
Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes
I/O size (minimum/optimal): 512 bytes / 512 bytes
Disklabel type: dos
Disk identifier: 0x17869b7d

Device         Boot  Start     End Sectors  Size Id Type
/dev/mmcblk0p1        8192  532480  524289  256M  c W95 FAT32 (LBA)
/dev/mmcblk0p2      540672 4292607 3751936  1.8G 83 Linux

/dev/mmcblk0p2の行を見ると、Endの列に4292607とある。

この番号をメモしたら、sudo shutdown -h nowとしRaspberry Piをシャットダウンする。

以降、Windows PCで作業する。

スタートメニューでGit Bashを探し、右クリックして管理者権限で起動する。
次に、Raspberry Piから取り出したmicroSDカードをPCに挿入する。

ddコマンドでイメージファイルへのmicroSDのコピーを行う。
まず、コピー元となるmicroSDカードのブロックデバイスを確認する。

ls /dev/sd*
/dev/sda  /dev/sda1  /dev/sda2  /dev/sda3  /dev/sda4  /dev/sdb  /dev/sdb1  /dev/sdb2

筆者の環境では、/dev/sdbとしてmicroSDが見えている。

countオプションでコピーするサイズを指定することで、必要な部分のみコピーする。countに指定する値は、以下で求める。¹

末尾のセクタ番号×1セクタあたりのサイズ÷ベースサイズ

先程fdiskコマンドで確認した、microSDカード上でパーティションの末尾のセクタ番号は4292607であった。1セクタあたりのサイズは固定で512バイト。
今回はベースサイズを1Mバイト(1024*1024バイト)とする。

4292607×512÷(1024×1024)＝2095.99951171875・・・

よって、countには2096を指定する。

dd if=/dev/sdb of=original.img bs=1M count=2096

上記コマンドで、オリジナルのイメージファイルを取得できる。

参考文献

https://dev.classmethod.jp/hardware/raspberrypi-backup-restore/

備考

参考文献では、末尾セクタ番号÷2048としているのだが、2048がいきなり出てくる理由が理解できなかった。 ↩