Was bedeutet es, ein bootfähiges LiveUSB zu erstellen?

Ich muss Ubuntu auf einem PC installieren und habe gesehen, dass ich aus der Ubuntu-ISO-Datei ein bootfähiges LiveUSB erstellen muss. Ich kann jedoch nicht verstehen, was der technische Unterschied zwischen dem Erstellen eines bootfähigen LiveUSB mit einem Programm wie Rufus und dem Kopieren einer ISO-Datei auf einen USB-Stick ist. Warum reicht es nicht aus, es zu kopieren?

Da die Art der Frage eher Laien ist (zumindest habe ich das verstanden), möchte ich mich darauf konzentrieren und versuchen, in einfachen Worten und nicht technisch zu antworten, um den Zweifel des Fragestellers @holo gram zu lösen.

Was passiert beim Einschalten einer CPU?

Wie Sie vielleicht wissen, ist RAM oder der physische Speicher der einzige Ort, an dem die CPU Anweisungen liest und ausführt. RAM ist jedoch ein flüchtiger Speicher. Wenn also eine CPU eingeschaltet ist, ist der RAM leer.

Woher werden in dieser Zeit die Anweisungen in den RAM geladen? Es ist typisch HDD.

Aber Computer ist eine Dummy-Maschine. Wie versteht er, wo auf der Festplatte nach den ersten Anweisungen zu suchen ist?

Was ist das BIOS (Basic Input / Output System)?

1. BIOS ist das Programm, das nach dem Einschalten Ihres Computers gestartet wird.
2. Das BIOS führt einen Selbsttest beim Einschalten aller verschiedenen Hardwarekomponenten im System durch, um sicherzustellen, dass alles ordnungsgemäß funktioniert.
3. Es sucht und lädt das Bootloader-Programm.
4. Sie können die Reihenfolge der Bootloader-Sequenz ändern, dh sie ist Teil des BIOS.
5. Das BIOS untersucht MBR (Master Boot Record) oder GPT (GUID Partition Table), wo es das eigentliche Bootloader-Programm findet.
6. In LINUX ist es typisch GRUB (Grand Unified Bootloader). In einem System können mehrere Kernelinstanzen vorhanden sein. In diesem Fall werden Sie gefragt, für welche?
7. Das BIOS ist nicht nur ein Programm, sondern auch eine Firmware. Das heißt, dieser BIOS-Teil ist fest im Motherboard-Chip verdrahtet.

Figure-1: A typical BIOS Chip.

Vor diesem Hintergrund lautet die Frage nun: "Wie lade ich eine ISO-Datei von einem" nicht bootfähigen "Pendrive?"

Ihre Hauptfrage war: "Reicht es nicht aus, die ISO-Datei zum Booten auf USB zu kopieren?"

Die Antwort lautet "Ja, das können Sie", vorausgesetzt, Sie müssen das BIOS-Programm selbst neu schreiben. Anstatt dass das BIOS nach Bootloadern sucht, lassen Sie das BIOS die Arbeit eines Bootloaders erledigen! In Ihrem Fall kann die ISO-Datei direkt nach dem Kopieren direkt von einem Pendrive geladen werden! Keine Probleme, BIOS-Programm kann dazu in der Lage gemacht werden!

Aber was sind die Auswirkungen?

1. Das BIOS wird daher niemals wissen, wo sich Bootloader befinden, da es diese Aufgabe selbst erledigt.
2. Das Hinzufügen von Bootloader-Code zum BIOS macht ihn dicker und passt möglicherweise nicht in den Speicherchip. So mischen Sie sich auch in Hardware ein!
3. Auf der Festplatte befindet sich kein Startdatensatz, da das BIOS weiß, wie es gestartet wird. Die Festplatte enthält nur Programme und Daten.
4. Wenn Sie einen Desktop mit zwei Starts haben, lädt das BIOS nur Ubuntu-ISO und nicht Microsoft Windows-ISO, da es keine Kenntnisse über diese ISO-Datei hat.
5. Sie werden das BIOS-Programm also erneut schreiben, um Windows ISO zu integrieren. Dieser Prozess macht das BIOS-Programm noch dicker.
6. Wenn Sie morgen eine weitere neue ISO-Datei mitbringen, müssen Sie das BIOS neu schreiben, um dies ebenfalls zu integrieren!
7. Das Umschreiben und Vergrößern des BIOS-Programms führt zu Fehlern und Fehlern. Daher ist die Wahrscheinlichkeit größer, dass Ihr Computer nicht häufig startet.

Anstatt sich in das BIOS-Programm einzumischen, ist es immer sicherer, ein kompaktes, fehlerfreies BIOS-Programm zu haben, dessen Wissen nur auf die Suche nach Bootloadern beschränkt ist. Dies macht es erforderlich, Ihr Pendrive mit Tools wie z Rufus.

Was ist ein Bootloader in einem "bootfähigen" Pendrive?

Bootloader ist ein Programm, das sich in einer winzigen Partition mit einer Größe von ca. 300 MB befindet, die im fat32-Dateisystem formatiert ist.

Ihre isoDatei wird nur dann vom BIOS beachtet, wenn die folgenden zwei Bedingungen erfüllt sind:

• Im pendrive muss ein Bootloader vorhanden sein (dies ist nur möglich, wenn pendrive mit Tools wie Rufus bootfähig wird).
• Ihr Bootloader sollte order of sequence of bootloadersim BIOS-Setup vor anderen stehen (siehe Abbildung 2). dh es sollte zuerst in der Prioritätsliste belegen.

Nachdem Ihr Pendrive die Aufmerksamkeit des BIOS auf sich gezogen hat, nähert sich das BIOS der winzigen Boot-Partition von pendrive und lädt sie bootloader. Anschließend bootloaderlädt Ihr anschließend Ihr ISO-Image.

Wenn Sie also einfach eine ISO-Datei in pendrive kopieren, passiert nichts und bleibt für immer dort wie ein Stein! Wie oben erwähnt, sollte Ihr ISO-Image die Aufmerksamkeit des BIOS auf sich ziehen, damit die Aktion gestartet werden kann!

Figure-2: A typical BIOS setup with a sequence of bootloaders

Erstellen eines bootfähigen UEFI-Linux-USB-Sticks

Wir werden einen bootfähigen USB-Stick mit Linux erstellen, indem wir von der ISO einer Linux-Distribution ausgehen. Da wir einen USB-Stick erstellen möchten, mit dem ein UEFI-System gestartet werden kann, benötigen wir eine ISO, die dies ermöglicht. Die ISO erfordert einen speziellen EFI-Bootloader .

Stellen Sie sicher, dass Sie die AMD64-Version der ISO herunterladen! Sie können diese ISO über den folgenden Link herunterladen:   http://releases.ubuntu.com/18.04/ Um den bootfähigen USB-Stick über die ISO zu erstellen, verwenden wir das Rufus-Tool unter Windows. Sie können Rufus von der offiziellen Website https://rufus.akeo.ie herunterladen. Die neueste Version ist Rufus 3.4 mit einer Größe von 1 MB.

Verfahren zur Vorbereitung eines bootfähigen USB-Sticks für die Bionic BeaverVerwendung von Rufus:

1. Klicken Sie auf "Auswählen", um den Speicherort der Ubuntu-ISO-Datei zu durchsuchen und diese auszuwählen.
2. Setzen Sie "Partitionsschema" auf "GPT", das das Standardpartitionsschema für UEFI-Computer ist.
3. Wählen Sie "Zielsystem" als "UEFI (nicht CSM)".
4. Stellen Sie "New Volume Label" als "Ubuntu 18.04.2 LTS amd64" ein.
5. Wählen Sie "Dateisystem" als "FAT32 (Standard)".
6. Stellen Sie "Clustergröße" auf "4096 Bytes (Standard)" ein.
7. Aktivieren Sie "Schnellformat" und wählen Sie "2 Durchgänge", wie im folgenden Screenshot gezeigt.
8. Stellen Sie sicher, dass Rufus das Partitionierungsschema nicht geändert hat, nachdem Sie die ISO ausgewählt haben.
9. Klicken Sie auf die Schaltfläche Start, um den bootfähigen Ubuntu USB-Stick vorzubereiten.

Figure-3: Ubuntu 18.04.02 Bionic Beaver

Verfahren zur Vorbereitung eines bootfähigen USB-Sticks für die Disco DingoVerwendung von Rufus:

Bitte befolgen Sie das gleiche Verfahren Bionic Beaverwie oben angegeben, mit Ausnahme von zwei Änderungen, Schritt 1 und Schritt 4:

• Schritt 1: Suchen Sie nach einer Ubuntu 19.04 LTS amd64ISO-Datei und wählen Sie dieselbe aus.

• Schritt 4: Stellen Sie "New Volume Label" auf “Ubuntu 19.04 amd64”.

Figure-4: Ubuntu 19.04 Disco Dingo

Wenn Rufus bereit ist, haben Sie Ihren USB-Stick mit einem UEFI-Bootloader. Wenn Sie einen Computer mit diesem Stick starten, können Sie die Ubuntu 18.04.02 LTS-Live-Sitzung starten, sodass Sie auf alle Standard-Ubuntu-Dienstprogramme zugreifen können. Ubuntu-ISO-Dateien können von der folgenden URL heruntergeladen werden:  http://releases.ubuntu.com

Wie kann ich Ubuntu mit bootfähigem USB aktualisieren?

Sie müssen nur auf das BIOS Ihres PCs zugreifen, von einem bootfähigen USB-Stick booten und dann "Ubuntu installieren" auswählen.

Dann erscheint eine Reihe von Optionen (siehe Abbildung unten). Wählen Sie "Ubuntu aktualisieren". Erledigt

Figure-5: Installation type

Ich muss Ubuntu auf einem PC installieren und habe gesehen, dass ich aus der Ubuntu-ISO-Datei ein bootfähiges LiveUSB erstellen muss. Ich kann jedoch nicht verstehen, was der technische Unterschied zwischen dem Erstellen eines bootfähigen LiveUSB mit einem Programm wie Rufus und dem Kopieren einer ISO-Datei auf einen USB-Stick ist.

Warum reicht es nicht aus, es zu kopieren?

Es muss ein Bootloader vorhanden sein - Das UEFI / BIOS-System des Computers muss Code finden, mit dem der Startvorgang fortgesetzt werden kann, bis das gesamte Betriebssystem ausgeführt wird.

• Im alten BIOS-Modus (Alias-CSM-Alias-Legacy-Modus) befindet sich ein Teil des Bootloaders am Kopfende des Laufwerks.

• Im neueren UEFI-Modus befindet sich ein Teil des Bootloaders in einer EFI-Systempartition.

• In beiden Fällen ist der Prozess von den ersten Bootloader-Phasen an weiter verknüpft, bis das gesamte Betriebssystem ausgeführt wird.

Dazu muss das Laufwerk Programmcode an den entsprechenden Stellen des Laufwerks enthalten (eine CD- oder DVD-Disk, ein USB-Laufwerk, eine Speicherkarte, eine SSD oder ein Festplattenlaufwerk).

Ubuntu-ISO-Dateien enthalten Code, der dem entspricht, was zum Booten benötigt wird.

• Eine 32-Bit-ISO-Datei kann auf eine DVD gebrannt oder auf ein USB-Laufwerk oder eine Speicherkarte geklont werden und kann im BIOS-Modus gestartet werden.

• Eine 64-Bit-ISO-Datei kann auf eine DVD gebrannt oder auf ein USB-Laufwerk oder eine Speicherkarte geklont werden. Sie kann sowohl im BIOS-Modus als auch im UEFI-Modus gestartet werden.

Es gibt verschiedene Klonwerkzeuge:

• Der Startup Disk Creator in Ubuntu 16.04 LTS und neueren Versionen,
• Festplatten- Alias gnome-disksunter Linux
• mkusb unter Linux
• Win32 Disk Imager unter Windows,
• Rufus im ddModus in Windows.

Es gibt auch mehrere Extraktionswerkzeuge. Sie klonen nicht, sondern erstellen oder verwenden ein Dateisystem und extrahieren den Inhalt aus der ISO-Datei. Bei Bedarf erstellen sie auch einen Bootloader und überprüfen, ob der Bootloader auf die relevanten Dateien verweist, damit der Startvorgang erfolgreich ist.

Offensichtlich ist dies komplizierter und daher müssen Extraktionswerkzeuge geändert werden, wenn die Startstruktur einer neuen Version von Ubuntu geändert wird. Wenn Sie jedoch ein dauerhaftes Live-Laufwerk von Ubuntu erstellen möchten, müssen Sie ein Extraktionswerkzeug verwenden.

Beispiele für das Extrahieren von Werkzeugen.

• mkusb in Ubuntu und Debian (kann dauerhafte Live-Laufwerke erstellen )
• Unetbootin unter Linux, Windows und MacOS (kann dauerhafte Live-Laufwerke erstellen )
• Rufus im Standardmodus (unter Windows) hat einen guten Ruf als zuverlässiges Tool (kann jedoch keine dauerhaften Live-Laufwerke erstellen).

Wenn Sie die ISO-Datei einfach auf ein Standard-USB-Laufwerk kopieren, befindet sich die ISO-Datei dort als Datei in einem Dateisystem. Es wird kein Bootloader gefunden (es sei denn, er wurde zuvor mit einer anderen Methode / einem anderen Tool dort abgelegt), und es handelt sich nicht um ein bootfähiges Laufwerk.

Wenn Sie hinter die Vorhänge schauen und es selbst tun möchten, verwenden Sie die folgenden Links (und Links von ihnen):

• help.ubuntu.com/community/Installation/iso2usb/
• help.ubuntu.com/community/Installation/iso2usb/diy

Wenn Sie Ubuntu installieren möchten, müssen Sie ein bootfähiges LiveUSB erstellen.

iso ist ein Image einer bootfähigen Festplatte.

Wenn Sie eine isoDatei einfach auf ein USB-Laufwerk kopieren, können Sie nicht von dort booten.

Ein bootfähiges Medium verfügt über bestimmte Daten in bestimmten Sektoren, sodass BIOS oder UEFI ein System daraus starten können.

Sie brennen keine ISO auf eine UFD. Das machen Sie mit CDs und DVDs. Grundsätzlich benötigen Sie weder Rufus noch ein USB-Boot-Tool eines Drittanbieters, da so viele darauf bestehen.

Wenn Sie dies unter Windows 10 ausführen, formatieren Sie die UFD zunächst mit FAT32, indem Sie sie diskmgmt.mscan einer Eingabeaufforderung (cmd) mit Administratorrechten ausführen. Sie klicken mit der rechten Maustaste auf das UFD und formatieren es wie beschrieben. Hängen Sie dann die ISO-Datei ein, indem Sie mit der rechten Maustaste darauf klicken und die mountOption auswählen . Wenn es geöffnet ist, kopieren Sie einfach die Dateien auf das UFD und es wird bootfähig sein. So einfach ist das.

Zuerst eine kurze Einführung in den PC-Start.

Aus Sicht der Software ähneln USB-Sticks eher Festplatten als optischen Datenträgern.

Optische Datenträger verwenden ihre eigenen Dateisysteme, am häufigsten ISO9660 mit Erweiterungen (daher verwenden Bilddateien von optischen Datenträgern die Dateierweiterung ".iso"), manchmal UDF. Eine Erweiterung namens El Torito wird verwendet, um anzugeben, wo Boot-Images gefunden werden können. Ein herkömmliches PC-BIOS lädt das Boot-Image und führt es im 16-Bit-Real-Modus aus. Es gibt Optionen für die Disketten- oder Festplattenemulation, aber die meisten modernen CDs verwenden nur den Modus "Keine Emulation".

Festplatten und USB-Sticks hingegen werden auf einem herkömmlichen PC-BIOS gestartet, indem der erste Sektor des Laufwerks gelesen und der Code von dort ausgeführt wird. Sie haben normalerweise auch eine Partitionstabelle in diesem Sektor.

UEFI ist etwas anders. Es bootet von einem Wechseldatenträger wie einem Medium (einschließlich USB-Sticks), indem eine Datei von einem bekannten Dateisystempfad gelesen wird (auf permanenten Festplatten wird jedoch manchmal eine Liste der von der Firmware gespeicherten Startpfade verwendet Der "Wechselmedienpfad" wird auch für Festplatten verwendet. UEFI startet von CD, indem ein in den el-torito-Metadaten angegebenes FAT16-Image geladen und anschließend eine Datei von einem bekannten Pfad in diesem fat16-Image gelesen wird.

Nur eine ISO-Datei als Datei auf das Laufwerk zu kopieren, funktioniert nicht. Das BIOS sucht nicht nach einer ISO-Datei.

Das Kopieren der ISO-Datei auf das Laufwerk als Rohdaten (z. B. mit dd) funktioniert traditionell ebenfalls nicht. Bei modernen Linus-ISOs ist dies jedoch häufig der Fall. Ich werde später darauf zurückkommen.

Daher wurden / werden traditionell Spezialwerkzeuge benötigt, um ein solches CD-Image aufzunehmen, die relevanten Teile zu extrahieren und ein bootfähiges USB-Stick-Image zu erstellen.

Die Linux-Distributoren entschieden jedoch, dass dies eher unpraktisch war. Ein einzelnes Bild, das direkt geschrieben werden konnte, wurde als äußerst wünschenswert angesehen. Glücklicherweise reserviert ISO9660 die ersten 32 KB des Mediums als "Systembereich".

32 KB klingen vielleicht nicht nach viel, aber es ist mehr als genug Platz, um sowohl MBR-Startcode für das herkömmliche PC-Booten als auch eine GPT-Partitionstabelle für das UEFI-Booten aufzunehmen. Die Entwickler von Linux-Distributionen haben sich genau dafür entschieden. Dies ist als Isohybrid bekannt

Die ISO-Datei ist bereits bootfähig. Sie richtet sich jedoch an CDs und DVDs, die ein anderes Layout als ein Flash-Laufwerk haben. Der CD-Volume-Deskriptor und der Startkatalog sind auf einem Flash-Laufwerk nicht vorhanden, sodass sie beim Extrahieren der ISO-Datei einfach verloren gehen. Aus diesem Grund benötigen Sie besondere Magie, um die Startinformationen auf dem Flash-Laufwerk neu zu erstellen (fügen Sie eine Startpartition hinzu und platzieren Sie den Bootloader dort), es sei denn, Ihr BIOS ist intelligent genug, um die entsprechende Bootloader-Datei ohne den CD-Startkatalog zu finden.

Eine schnelle und einfache Methode zum Booten von USB

Verwenden Sie für ein UEFI-System 7Zip, um den Inhalt der ISO-Datei auf den USB-Stick zu extrahieren. Das Flash-Laufwerk muss FAT32 sein und über ein Boot-Flag verfügen, damit es zu einer ESP-efi-Systempartition wird, damit UEFI es findet.

Verschieben Sie den Inhalt des Ubuntu-Ordners bei Bedarf in das Stammverzeichnis des USB.

Starten Sie die ISO-Datei auf USB

Sie können eine ISO auch über USB booten, indem Sie sie mit Ihrem Desktop-Grub als Loop-Mount verwenden. Fügen Sie /etc/grub.d/40_custom den folgenden Menüeintrag (oder einen ähnlichen) hinzu:

menuentry "Ubuntu-18.04.1-desktop-amd64.iso" {
    set root=(hd2,1)
        loopback loop /Ubuntu-18.04.1-desktop-amd64.iso
        linux (loop)/casper/vmlinuz boot=casper iso-scan/filename=/Ubuntu-18.04.1-desktop-amd64.iso splash --
        initrd (loop)/casper/initrd.lz
    }

Und im Terminallauf:

sudo update-grub

Die ISO-Datei ist eine Disk-Image-Datei. Wenn sie direkt auf die Disk geflasht wird, kann Ihr Computer sie nicht als bootfähig lesen. Das Blinken liest nur die ISO-Datei und legt sie in einem Format ab, von dem der Computer booten kann. In gewisser Weise ist es wie ein .zip-Archiv, dass das darin enthaltene Material extrahiert werden muss, um verwendet werden zu können.

.iso ist beim Kopieren nicht funktionsfähig

Eine .isoDatei ist nutzlos, wenn sie auf eine Festplattenpartition oder ein Festplattenarray kopiert wird, wodurch Lücken im Image entstehen oder es auf nicht sequentielle Sektoren oder sogar verschiedene Festplatten verteilt werden kann.

.iso ist ein Disk-Image im Dateiformat

An .isoist eine Datei, die ein Disk-Image selbst enthält. Ein spezielles Programm (in Ihrem Fall Rufus ) ist erforderlich, um ein .isoImage der Festplattendatei an den Anfang einer optischen Disc oder eines USB-Sticks in Ihrem Fall zu drucken. Wenn die optische Disc oder der USB-Stick bereits mit einem Betriebssystem formatiert wurde und Daten enthält, werden diese gelöscht, wenn das .isoImage der Datenträgerdatei darauf gedruckt wird. Wenn Sie andererseits eine Datei (einschließlich einer .iso) kopieren, wird eine Festplatte nicht zerstört.

Live Moniker unterscheidet Ubuntu von Windows

Der liveSpitzname ist, dass Sie im Gegensatz zu den meisten Installationsdisketten (oder USBs) Ubuntu (live) ausprobieren können, bevor Sie es installieren. Auf Windows-Installationsmedien hingegen können Sie Windows nicht "ausprobieren". Sie müssen Ihre Festplatte oder SSD bei der Installation von Windows löschen. Erst nach der Installation können Sie Windows verwenden.