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本期的《開(kāi)源軟件佳軟介紹》，我們討論直接寫(xiě)盤(pán)。

前言：略談各種開(kāi)發(fā)板常用的“系統(tǒng)鏡像”

樹(shù)莓派（Raspberry Pi）的用戶經(jīng)常提出這樣一個(gè)問(wèn)題[注A]：

為什么不能把.img鏡像拷貝到SD卡中，而必須要用專(zhuān)門(mén)的刷卡軟件？

這個(gè)問(wèn)題，我們從磁盤(pán)結(jié)構(gòu)講起。磁盤(pán)內(nèi)部所有的存儲(chǔ)區(qū)域，必然分為分區(qū)表和數(shù)據(jù)區(qū)域兩大塊。而數(shù)據(jù)區(qū)域按分區(qū)表分區(qū)后，每個(gè)分區(qū)還被文件系統(tǒng)封裝和管理[注B]：

• 分區(qū)表占據(jù)磁盤(pán)最前端的少量存儲(chǔ)區(qū)，存儲(chǔ)了磁盤(pán)后邊廣大的數(shù)據(jù)區(qū)域如何分區(qū)的重要信息。
• 數(shù)據(jù)區(qū)域按照分區(qū)表的規(guī)定，分割成互不影響的若干個(gè)區(qū)域。
• 每個(gè)分區(qū)的內(nèi)部，由文件系統(tǒng)封裝并規(guī)定了文件的存儲(chǔ)方法。讀寫(xiě)文件全部都在文件系統(tǒng)這一層的約束下。

SD卡一般是全盤(pán)一個(gè)主分區(qū)的結(jié)構(gòu)。但Raspberry Pi等Linux開(kāi)發(fā)板要求SD卡上有自定義的分區(qū)結(jié)構(gòu)（一般是一個(gè)小FAT32一個(gè)大Ext4）。要求用戶自己分區(qū)這很麻煩（甚至不可能），所以系統(tǒng)分發(fā)往往采用磁盤(pán)鏡像文件的方式。

磁盤(pán)鏡像文件就是繞過(guò)上述所有的分層結(jié)構(gòu)，直接從磁盤(pán)底層原始數(shù)據(jù)的第1個(gè)字節(jié)開(kāi)始一個(gè)一個(gè)讀取并制成.img文件。這樣所備份的原始數(shù)據(jù)，自然也就包含了分區(qū)表、上層文件系統(tǒng)等所有復(fù)雜的信息。

安裝系統(tǒng)時(shí)，只要用逆向的方法，仍然繞開(kāi)磁盤(pán)的上層結(jié)構(gòu)，把鏡像文件的內(nèi)容直接寫(xiě)入磁盤(pán)底層，就能得到一塊和鏡像制作者完全一致的SD卡。從這個(gè)意義上講，傳播.img文件其實(shí)和直接轉(zhuǎn)借、傳遞、分享SD卡本身是完全等效的。

這個(gè)逆向的寫(xiě)入操作就叫直接寫(xiě)盤(pán)。如果只把.img文件拷貝到SD卡中，那只是在文件系統(tǒng)這一層折騰，而沒(méi)有修改磁盤(pán)前面的分區(qū)表部分，得到的卡必然和分發(fā)者的原樣不一致。這就是這個(gè)新手問(wèn)題的答案。

▲ 用圖片說(shuō)明直接寫(xiě)盤(pán)與拷貝文件的區(qū)別。
上：只拷貝文件得到的錯(cuò)誤結(jié)果 中：直接寫(xiě)盤(pán)對(duì)磁盤(pán)的影響 下：直接寫(xiě)盤(pán)的結(jié)果（即鏡像作者期待的磁盤(pán)原樣）

警告：直接寫(xiě)盤(pán)是一項(xiàng)系統(tǒng)特權(quán)操作，錯(cuò)誤使用可能導(dǎo)致意外抹除或覆蓋磁盤(pán)數(shù)據(jù)。我們關(guān)心您的數(shù)據(jù)安全，確認(rèn)了軟件有防止錯(cuò)誤的必要技術(shù)手段，也在本文中提供如何安全使用的提示。但仍然必須聲明：軟件和本文的作者均不對(duì)使用本軟件可能產(chǎn)生的任何損害負(fù)責(zé)。[注C]

專(zhuān)門(mén)針對(duì)USB存儲(chǔ)器的直接寫(xiě)盤(pán)工具USB Image Tool

對(duì)于Raspberry Pi等開(kāi)發(fā)板，幾乎所有的新手教程都推薦使用Win32DiskImager作為系統(tǒng)安裝工具。但這個(gè)工具問(wèn)題不少：

1. 不支持中文目錄名（文件或目錄有中文，會(huì)出現(xiàn)123錯(cuò)誤）
2. 只使用盤(pán)符區(qū)分不同USB設(shè)備，用戶需要自行核實(shí)，不方便。
3. 瀏覽文件，記不住最后使用的目錄，找常用的文件很麻煩。
4. 不支持zip或gz格式的壓縮檔案。
5. 必須先插好SD卡，再開(kāi)軟件。
6. 其它小問(wèn)題：界面風(fēng)格簡(jiǎn)陋；MD5在XP下亂碼等

所以我一直推薦在Windows環(huán)境下使用USB Image Tool做USB設(shè)備的直接寫(xiě)盤(pán)。

使用與特色

通常使用

左側(cè)選定磁盤(pán)后，按Restore選擇一個(gè)磁盤(pán)鏡像寫(xiě)卡。按Backup讀取卡的內(nèi)容制作成磁盤(pán)鏡像文件。

Restore和Backup命令能夠記住上次使用的文件夾位置。

如果是先開(kāi)啟軟件再插入磁盤(pán)，可能磁盤(pán)不會(huì)立即顯示出來(lái)。這時(shí)請(qǐng)點(diǎn)擊Rescan刷新左側(cè)磁盤(pán)列表。

壓縮支持

讀卡和寫(xiě)卡都支持zip和gzip壓縮的.img鏡像。注意.imz并非一個(gè)專(zhuān)門(mén)的格式，其實(shí)只是僅含有一個(gè).img的zip壓縮包。
USB Image Tool實(shí)際上也可以正確識(shí)別.zip的壓縮包。（雖然沒(méi)有提供這個(gè)選項(xiàng)。需要先選擇All files (*.*)以便能夠選中.zip文件。）

收藏夾

USB Image Tool提供了Favorites標(biāo)簽頁(yè)，可以收藏一些常用的鏡像文件一鍵刷寫(xiě)，無(wú)需尋找。

重置SD卡

USB Image Tool提供了Reset功能，可以把磁盤(pán)的分區(qū)表部分全部寫(xiě)成0x00。

這個(gè)功能用來(lái)把為樹(shù)莓派等系統(tǒng)重新分區(qū)過(guò)（在電腦上看到容量縮小成幾十MB）的卡恢復(fù)原狀。重置SD卡后，拔出并重新插入，Windows就會(huì)發(fā)現(xiàn)分區(qū)表被全部清空，而提示用戶格式化磁盤(pán)，恢復(fù)磁盤(pán)全部空間分配為一個(gè)FAT32分區(qū)的原始結(jié)構(gòu)。

安全性保證

USB Image Tool的安全保證主要是兩點(diǎn)：

• 以設(shè)備名稱(chēng)區(qū)別磁盤(pán)而不是盤(pán)符?？梢灾苯涌吹阶x卡器、U盤(pán)的設(shè)備名稱(chēng)和磁盤(pán)容量。
• 默認(rèn)只顯示存儲(chǔ)卡和U盤(pán)，不顯示移動(dòng)硬盤(pán)和本地磁盤(pán)。（Options中提供選項(xiàng)突破這一點(diǎn)）

使用軟件提供的機(jī)制，簡(jiǎn)單檢查就可以避免刷寫(xiě)錯(cuò)誤。

但我們?nèi)匀唤ㄗh您：使用直接寫(xiě)盤(pán)工具時(shí)，請(qǐng)最好保證計(jì)算機(jī)上只連入了1個(gè)需要寫(xiě)入的USB存儲(chǔ)設(shè)備。（防止數(shù)據(jù)災(zāi)難，戒之慎之）

其他

1. 中文文件和路徑名稱(chēng)沒(méi)有問(wèn)題。
2. 一個(gè)軟件窗口內(nèi)，多個(gè)讀卡器就可以并行讀寫(xiě)，互不干擾，無(wú)需開(kāi)多個(gè)窗口
3. 自動(dòng)請(qǐng)求管理員特權(quán)，不會(huì)出現(xiàn)軟件正常啟動(dòng)但寫(xiě)入時(shí)才提示權(quán)限不足

推薦給在Windows下開(kāi)發(fā)Raspberry Pi等Linux開(kāi)發(fā)板的用戶使用。

對(duì)于Linux

Linux下使用dd命令或SUSE Image Writer圖形化工具直接寫(xiě)盤(pán)。

遺憾

USB Image Tool是免費(fèi)軟件（Freeware）而非開(kāi)源軟件。會(huì)不會(huì)將來(lái)有人會(huì)促成作者將此軟件開(kāi)源，或干脆做出一個(gè)開(kāi)源的等效工具呢？

項(xiàng)目主頁(yè)與下載：http://www.alexpage.de/usb-image-tool/

注：Windows XP下運(yùn)行需要.net Framework 2.0。

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注解

[注A] 其實(shí)是三個(gè)問(wèn)題，另一個(gè)是“為什么不能直接使用臺(tái)式機(jī)的Linux操作系統(tǒng)安裝盤(pán)？”。這個(gè)問(wèn)題的答案是：系統(tǒng)架構(gòu)不同（臺(tái)機(jī)=x86，開(kāi)發(fā)板=ARM/MIPS），造成位于系統(tǒng)最最底層的機(jī)器指令層都不通用，上層的就全都更不用說(shuō)了。
[注B] 這是個(gè)簡(jiǎn)略的說(shuō)法。
[注C] 軟件的免責(zé)條款，由許可協(xié)議中的AS IS條款規(guī)定。文章的免責(zé)條款，由CC知識(shí)共享許可協(xié)議規(guī)定。

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《USB Image Tool：Windows下的直接寫(xiě)盤(pán)利器》 http://segmentfault.com/a/1190000000492510
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