Source: Dev.to

用 SSD 启动 Raspberry Pi 3 Model B

在这篇文章中，我将向大家展示如何让 Raspberry Pi 3 Model B 从外接的 SSD 启动。相比于传统的 micro‑SD 卡，SSD 能提供更快的读写速度和更高的可靠性。下面的步骤已经在我的设备上完整测试，按部就班操作即可。

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前置条件

提示：如果你已经在 Pi 上运行最新的系统，仍然建议先备份重要数据。

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步骤 1：更新系统并检查固件

打开终端，执行以下命令：

sudo apt update && sudo apt full-upgrade -y
sudo reboot

系统重启后，确认固件已经是最新版本：

vcgencmd bootloader_version

如果显示的版本号低于 2021-05-07，说明仍需更新。可以通过以下方式手动更新（虽然大多数 Pi 3 已经默认最新）：

sudo rpi-eeprom-update -d -a

注意：rpi-eeprom-update 主要针对 Pi 4，但在 Pi 3 上运行不会产生负面影响。

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步骤 2：启用 USB 启动模式（一次性）

Raspberry Pi 3 需要在 OTP（一次性可编程）位中写入 program_usb_boot_mode=1，才能从 USB 设备启动。执行：

echo program_usb_boot_mode=1 | sudo tee -a /boot/config.txt
sudo reboot

重启后，使用以下命令检查 OTP 位是否已经设置：

vcgencmd otp_dump | grep 17:

如果返回类似 17:3020000a（第 17 位的第 2 位为 1），则说明 USB 启动已被激活。此后即使把 program_usb_boot_mode=1 从 config.txt 中删除，Pi 仍然会记住该设置。

警告：此操作只能执行一次，写入后不可撤销。

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步骤 3：将系统写入 SSD

3.1 下载并烧录镜像

1. 前往官方页面下载最新的 Raspberry Pi OS Lite（或 Desktop）镜像。
2. 使用 dd 或 Balena Etcher 将镜像写入 SSD（假设 SSD 在系统中显示为 /dev/sda）：

sudo dd if=2022-04-04-raspios-bullseye-armhf-lite.img of=/dev/sda bs=4M conv=fsync status=progress

重要：确保 of= 指向的是 整个磁盘（如 /dev/sda），而不是分区（如 /dev/sda1）。

3.2 调整 cmdline.txt（可选）

默认情况下，镜像会在启动时自动检测根文件系统所在的设备。如果你在同一台机器上同时使用 micro‑SD 卡和 SSD，建议手动指定根分区，以避免冲突：

1. 挂载 SSD 的 boot 分区：

sudo mkdir /mnt/ssdboot
sudo mount /dev/sda1 /mnt/ssdboot

2. 编辑 cmdline.txt，将 root=PARTUUID=xxxxxx-02 替换为 root=/dev/sda2（或对应的 PARTUUID）：

sudo nano /mnt/ssdboot/cmdline.txt

保存后，卸载：

sudo umount /mnt/ssdboot

提示：如果你只使用 SSD 而不再使用 micro‑SD 卡，保持原始的 PARTUUID 也可以正常工作。

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步骤 4：从 SSD 启动

1. 关闭 Pi，拔掉 micro‑SD 卡（如果还有插着的话）。
2. 将 SSD 通过 USB‑SATA 转接线连接到 Pi 的 USB 2.0 端口（推荐使用蓝色端口）。
3. 接通电源，Pi 将自动从 SSD 启动。

首次启动可能会比 SD 卡慢一点，因为系统需要检测 USB 设备。之后你会看到明显的启动速度提升。

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故障排查

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小结

通过以上四个步骤，你就可以让 Raspberry Pi 3 Model B 从外接 SSD 启动，获得更快的系统响应和更长的使用寿命。记得：

1. 更新系统，确保固件最新。
2. 写入 OTP 位，一次性开启 USB 启动。
3. 将 OS 镜像写入 SSD，必要时手动指定根分区。
4. 拔掉 micro‑SD 卡，直接从 SSD 启动。

祝你玩得开心，期待看到大家基于 SSD 的 Pi 项目！ 🚀

介绍

大家好！在这篇文章中，我将分享我使用 SSD 对 Raspberry Pi 3 Model B 进行 USB 引导的经验。虽然我大约在一年前就完成了这项操作，但一直拖到现在才把它写下来（抱歉拖延了 — xD）。

如果你发现我遗漏了什么，请告诉我。欢迎提供反馈！

我使用的

从 SSD 启动

有许多博客文章、论坛帖子，甚至 LLM 生成的指南解释了如何在 Pi 3 Model B 上进行 USB 启动。下面是对我有效的步骤的简要概述。

1. 在 SD 卡上更新系统

sudo apt update -y && sudo apt full-upgrade -y

2. 检查 USB 启动是否已启用

vcgencmd otp_dump | grep 17

可能的输出

17:1020000a   # USB 启动已禁用
17:3020000a   # USB 启动已启用

3. 启用 USB 启动（如有必要）

在 /boot/firmware/config.txt 中添加以下行。
（较旧的教程提到 /boot/config.txt；该位置现已过时。）

program_usb_boot_mode=1
program_usb_boot_timeout=1

4. 将 SD 卡镜像克隆到 SSD

# /dev/mmcblk0  →  SD 卡（在我的情况下）
# /dev/sdb      →  通过 USB 连接的 SSD
sudo dd if=/dev/mmcblk0 of=/dev/sdb status=progress bs=4M conv=fsync

注意： 将设备名称（mmcblk0、sdb）调整为与你的系统相匹配。

5. 从 SSD 启动

1. 关闭 Pi 电源。
2. 移除 SD 卡。
3. 通过 USB‑to‑SATA 适配器连接 SSD。
4. 再次给 Pi 通电。

如果一切顺利，Pi 应该会从 SSD 启动。此时你可以调整分区大小、运行基准测试等。

结果： 该方法在 Pi 3 Model B+ 上成功，但在 我拥有的 5 台 Raspberry Pi 3 Model B 中有 4 台失败。后面的章节将解释原因。

The difference between Pi 3 Model B and Pi 3 Model B+

我先在 Pi 3 Model B+ 上执行了上述步骤，结果启动毫无问题。将相同的操作在四块 Pi 3 Model B 上重复后，仍然出现 “no USB boot” 的结果，即使在 /boot/firmware/config.txt 中添加了 program_usb_boot_timeout=1。

这让我得出结论，尽管它们属于同一系列，Model B 与 Model B+ 在启动方面仍存在细微差别。

我的解决方案（偶然）

在多次失败的尝试后，终于有一块 Model B 主板能够从 SSD 启动。我在终端中验证了这一点并运行了 I/O 速度测试——所有结果都表明操作系统正从 SSD 运行。

什么发生了变化？

我意识到 在 SSD 也连接着的情况下，我把 SD 卡一直插在板子上。树莓派仍然需要 SD 卡来启动引导过程，即使根文件系统已经位于 USB SSD 上。

验证假设

1. 格式化 SD 卡（任何文件系统都可以）。
2. 将 SSD 的 /boot/ 目录内容复制到新格式化的 SD 卡上。
   两个 /boot 目录必须完全相同。

完成上述操作后，树莓派再次从 SSD 启动，证实了 Model B 需要一张 SD 卡来启动引导，无论操作系统位于何处。

重要细节

• 不要把 某一 SSD 的 /boot/firmware 目录复制到 所有 SD 卡上。
• 每个 SSD 在 /boot/firmware/cmdline.txt 中都有唯一的 UUID。
• 要么把对应 SSD 的 /boot/firmware 复制到相应的 SD 卡上，要么编辑 cmdline.txt，使其中的 PARTUUID= 指向正确的磁盘。

示例 cmdline.txt（单行，无换行）：

console=serial0,115200 console=tty1 root=PARTUUID=e000a75d-02 rootfstype=ext4 fsck.repair=yes rootwait cfg80211.ieee80211_regdom=US cgroup_enable=cpuset cgroup_memory=1 cgroup_enable=memory

升级操作系统

所有上述步骤都是在最新的 Raspberry Pi OS 基于 Debian 12（bookworm） 时完成的。当前的 Raspberry Pi OS 已经改为基于 Debian 13（trixie）。与其重新格式化并从头开始，我选择了就地进行一次大版本升级。

升级步骤

1. 编辑 APT 源列表

   sudo nano /etc/apt/sources.list
   sudo nano /etc/apt/sources.list.d/raspi.list

   将所有出现的 bookworm 替换为 trixie。

2. 更新软件包信息并执行升级

   sudo apt update
   sudo apt full-upgrade -y

3. 重启

   sudo reboot

重启后，系统将在基于更新的 Debian 13 的 Raspberry Pi OS 上运行，同时仍然从 SSD 启动（SD 卡如上所述仍然在位）。

更新系统

1. 刷新软件包索引

   sudo apt update

2. 安装最新版本的软件包管理器

   sudo apt install -y apt dpkg

3. 在不引入新依赖的情况下升级

   sudo apt upgrade --without-new-pkgs

   确保一切正常。

4. 执行完整升级

   sudo apt full-upgrade

5. 重启

   sudo reboot

这些步骤在任何配置上都足够（它们适用于 Raspberry Pi 3 Model B+）。然而，由于我们首先从 SD 卡而不是 SSD 启动，需要额外的几步操作。

Source: …

调整升级后的启动分区

Linux 内核镜像位于 /boot 目录。由于树莓派从 SD 卡启动，之前安装的启动文件仍然保留在卡上。升级后，内核仍停留在 6.1 版本，而不是预期的 6.12（Debian 13 随附的版本）。

要使升级 100 % 完成，请重复让树莓派从 SSD 启动时使用的步骤：

1. 挂载 SD 卡的启动分区

   sudo mount /dev/mmcblk0p1 /mnt/sdboot/

2. 将 SSD 上的固件复制到 SD 卡

   sudo cp -r /boot/firmware/* /mnt/sdboot/

3. 重启

   sudo reboot

完成以上步骤后，系统将使用新内核启动，升级即可完全生效。

使用容器

如果您计划运行容器（例如 Docker）或容器编排器，如 K3s，请确保在 /boot/firmware/cmdline.txt 中包含以下内核参数：

cgroup_enable=cpuset cgroup_memory=1 cgroup_enable=memory

这些选项为容器运行时启用所需的 cgroup 功能。

参考文献

• 官方 Raspberry Pi 文档 – Pi 3 的 USB 引导
• 各种社区博客文章和论坛帖子（为简洁起见省略链接）