Arch Linux 手動安裝

2025.05.26 · 13min

`dd`

danger

請事先檢查好 disk 是否選擇正確，否則會出大事

sudo dd if=_path/to_/archlinux-_version_-x86_64.iso of=/dev/rdisk_X_ bs=1m

if (Input File) 輸入來源
- 告訴 dd 要從哪裡複製資料，這邊就是指剛下載的 iso 檔案
of (Output File) 輸出目的地
- 告訴 dd 要把複製出來的資料寫到哪裡去，也就是要拿來開機的 USB 裝置
bs (Block Size) 區塊大小
- 決定 dd 每次「讀取」和「寫入」資料的快取大小。你可以想像成搬家時，你要用「小茶杯」一次次舀水，還是用「大水桶」一次搬運。
- 如果不設定 bs，dd 預設會用極小的 512 Bytes 為單位慢慢搬

Power On Self Test（POST）

通常翻譯為開機自檢（logo 畫面），當硬體自我檢查（POST）過關後，UEFI/BIOS 就會開始尋找「誰要把作業系統叫醒？」。這時候如果沒有介入，預設會去讀取你筆電原本的硬碟，進入舊的系統（如 Windows）。

Virtual Console（tty）

Teletypewriter，Linux 內核在底層用軟體模擬出的數個獨立的「虛擬螢幕與鍵盤組合」。

像是按下 Alt + F2，會發現畫面一閃，切換到了 tty2 需要重新登入；再按下 Alt + F1，又會切回原本的 tty1。

那一般 console 則是代表系統開機時內核（Kernel）直接把錯誤訊息 / 開機進度顯示出來的那個螢幕畫面。

Console Fonts

Terminus Font 是 virtual console 下常用的等寬字型之一：

setfont ter-132b

如果覺得 32 太大，可以試縮小一點的尺寸或從 bold 換成 normal：

setfont ter-116n

字型的路徑在 /usr/share/kbd/consolefonts/，會自動解壓，不需要輸入副檔名。

確認開機模式（Boot Mode）

cat /sys/firmware/efi/fw_platform_size

如果系統以 UEFI 模式開機，Kernel 就會在系統底層建立一個專門存放 UEFI 資訊的虛擬資料夾，路徑是 /sys/firmware/efi/。 如果這個資料夾存在，代表是 UEFI 開機；如果不存在，代表你傳統 BIOS 開機。

UEFI / BIOS / CSM

UEFI（Unified Extensible Firmware Interface，統一可延伸韌體介面）一種 BIOS（Basic Input/Output System，基本輸入輸出系統）的替代方案。

BIOS 作為早期 IBM 時代下的產物，至今看來有不少限制，像是
- 基於 16 位元處理器架構設計
- 只能讀取 MBR（Master Boot Record），導致無法引導容量大於 2TB 的硬碟，且一個硬碟最多只能切 4 個主分割區 ¹
- 開機時只能呼叫極少的硬體資源，速度也慢
現代 UEFI 為了汰換老舊 BIOS 而生
- 支援 32 或 64 位元
- 搭配 GPT (GUID Partition Table)² ，可以支援高達 9.4 ZB（約 100 億 TB）的硬碟，且分割區數量幾乎沒有限制

其所謂 Extensible，UEFI 的驅動程式是獨立於硬體的（使用 EFI Byte Code）。這表示硬體廠商（如 NVidia）不需要為不同的主機板寫死 BIOS 程式碼，只要寫一份 UEFI 驅動，就能在任何 UEFI 主機板上運作。

CSM（Compatibility Support Module，相容性支援模組）是 UEFI 韌體內部的一個「模擬器」。當開啟時，現代的 UEFI 主機板就會假裝自己是傳統的舊 BIOS，用來相容尚不支援 UEFI 的硬體（如顯示卡），不過 Intel 和 AMD 在 2020 年後的新晶片組上，已經全面停用並移除了 CSM³，現在的現代電腦已經是純 UEFI（Pure UEFI）的天下。

MBR / GPT

硬碟與韌體（Firmware）的關係之所以這麼深，是因為韌體是看不懂檔案的。電腦開機時，韌體只認識硬碟的磁區編號，也就是說，韌體必須先讀懂硬碟最前端的「分割表」，知道哪裡是 C 槽、哪裡是 Linux 根目錄，才能進去把系統叫醒。

MBR 與 GPT 都是硬碟用於啟動系統的分割表格式，未初始化的全新硬碟在裝系統之前，必須對系統的分割表格式進行選擇：

MBR（Master Boot Record，主開機記錄）
- IBM 公司在 1983 年提出的分割表格式
- 只佔用硬碟最開頭的第 0 個磁區，共 512 bytes
  - 446 bytes 要放啟動碼
  - 64 bytes 必須塞下整顆硬碟的分割資訊（partition table）
    - 每個分割區資訊要用 16 bytes 記錄，所以 ‭ $64 \div 16 = 4$ $64 \div 16 = 4$ ‬‭‬‭‬，這就是為什麼 MBR 最多只能有 4 個主分割區（Primary Partition）的物理限制
      - MBR 在記錄磁區數量時，使用的是 32 bits 的長度²。‭ $2^{32} \times 512 \text{ Bytes}$ ，約 2.1 TB，超過這個容量的硬碟空間，MBR 數不出來，只能浪費掉

以 Windows 來說，會從磁區內使用一段代碼來啟動系統，因此如果 MBR 的啟動資訊損壞，Windows 就無法正常啟動，算是一種單點故障（Single Point of Failure）

BIOS → MBR → Windows

主機板 BIOS 啟動 ──> 讀取硬碟第 0 磁區的 MBR ──> 執行裡面的硬體啟動碼 ──> 尋找作用中分割區 ──> 載入 Windows/Linux

GPT（GUID Partition Table，全域唯一標識磁碟分割表格磁碟分割表）
- 每一個你在 GPT 硬碟上切出來的分割區，系統都會隨機配發一個「全球唯一識別碼」（Globally Unique Identifier, GUID），確保即使你把這顆硬碟拔到全世界任何一台電腦上，系統都不會把分割區搞混
  - 其中 Partition Type GUID（分割區類型識別碼）是全世界統一的。只要是「EFI 系統分割區（ESP）」，它的類型 ID 固定就是 C12A7328-F81F-11D2-BA4B-00A0C93EC93B
- 允許無限數量的分割區

當主機板的 UEFI 韌體開機時，它會去掃 GPT 分割表，只要看到哪一個分割區的類型代碼是 C12A7328...（也就是 ESP）就知道系統碟在哪。

主機板 UEFI 啟動 ──> 讀取 GPT 分割表 ──> 直接認出「EFI 系統分割區 (ESP)」──> 進去像開資料夾一樣讀取 /EFI/BOOT/bootx64.efi ──> 啟動系統

磁區（Sector）

可以把整顆硬碟想像成一本「超大型的方格筆記本」，磁區就是硬碟上最小的格子，是硬碟讀寫資料的最小物理單位，不管是什麼大小的的操作，都是以一個格子單位讀取或寫入。

至少在 2010 年以前，全世界的硬碟這個「格子」的物理大小一律都是 512 bytes。

MBR 的世界裡，因為空間珍貴，它只留了 32 bits（4 bytes）來記錄這顆硬碟總共有幾個格子（磁區），也就是說大約可以表示有這麼多……

$2^{32} = 4,294,967,296 \text{ （大約 43 億個磁區）}$

所以這顆硬碟能擁有的極限容量就是大約 2TB：

$4,294,967,296 \text{ 個磁區} \times 512 \text{ Bytes} = 2,199,023,255,552 \text{ Bytes}$

連接網路

查看和管理網路介面

ip link

intel wireless control（iwctl）

iwctl

[iwd]# device list
[iwd]# station _name_ scan
[iwd]# station _name_ get-networks
[iwd]# station _name_ connect _SSID_
[iwd]# station _name_ connect-hidden _SSID_

測試一下

ping archlinux.org

更新系統時間

timedatectl

硬碟分割區

查看所有儲存裝置

fdisk -l

TUI 看起來還是比較友善……

cfdisk /dev/nvme0n1

這邊是

Device	Partition type	Suggested size
`nvme0n1p1`	EFI system partition	512M
`nvme0n1p2`	Linux filesystem	476G

格式化

mkfs.fat -F 32 /dev/nvme0n1p1

mkfs.ext4 /dev/nvme0n1p2

檢查一下：

lsblk -f

掛載（Mount）

USB 開機其實是把隨身碟裡的 Arch 系統映像檔完全載入到 RAM 裡運作，USB 處於唯讀狀態，目前的環境本質上只是一個執行在記憶體裡的虛擬臨時沙盒。

因此掛載不會把資料寫回隨身碟，而是透過掛載到 /mnt ，把資料寫進硬碟。

mount /dev/nvme0n1p2 /mnt

安裝基礎套件

說是基礎，基本上沒有安裝會精簡到很多在隨身碟裡的工具都沒有（像是剛才用的 iwctl、文字編輯器……）

這時安裝需要用到 pacstrap（ pacman + bootstrap），一個 pacman 的安裝引導工具，主要是為了把下載的作業系統檔案，解壓安裝到指定的外部硬碟（/mnt）。其中 base 是強制必裝的的項目，它是 arch 的核心骨架。

pacstrap -K /mnt base linux linux-firmware base-devel networkmanager iwd vim nano sof-firmware amd-ucode man-db man-pages texinfo

amd-ucode CPU 微指令集（Microcode）更新（修正補丁）
sof-firmware 主要是內建音效卡的驅動

`Fstab`

filesystem table，類似像是為了讓以後每一次開機時，指示自動把 UUID 是 X 的分割區掛載到根目錄，把 UUID 是 Y 的分割區掛載到 /boot，而不需要每次手動 mount。

有提供 genfstab 工具方便自動化。

genfstab -U /mnt >> /mnt/etc/fstab

檢查一下：

cat /mnt/etc/fstab

改換根目錄（`chroot`）

根目錄改到 /mnt 裡，這樣就可以進入安裝硬碟了

arch-chroot /mnt

時區（Time Zone）

將時區用連結的方式放進去，先去位於 /usr/share/zoneinfo/ 的時區「倉庫」找一下你在哪裡，/etc/localtime 則是 Linux 系統硬性規定要讀取本地時間的檔案路徑，當系統或軟體要知道時間資訊時，會跑來讀取這個檔案。

ln -sf /usr/share/zoneinfo/_Area_/_Location_ /etc/localtime

把系統時間寫入硬體：

hwclock --systohc

在地化（Localization）

編輯 /etc/locale.gen 這個檔案，把需要用到的取消註解：

en_US.UTF-8 UTF-8
zh_TW.UTF-8 UTF-8

接著

locale-gen

同樣在 /etc 下建立 locale.conf，寫入：

LANG=en_US.UTF-8

建立 Hostname / Root 密碼

建立 /etc/hostname 並寫入：

yourhostname

passwd

Boot Loader

這邊選用 grub（GRand Unified Bootloader）

pacman -S grub efibootmgr

別忘記建立 cfg：

grub-mkconfig -o /boot/grub/grub.cfg

System Initialization - UEFI

POST 後，UEFI 會初始化開機所需的硬體（硬碟、鍵盤等）。
firmware 會讀取 NVRAM 中的開機項目，以判斷要啟動哪個 EFI 應用程式以及從哪裡啟動（例如從哪個磁碟和分割區），firmware 會尋找該磁碟上的 EFI 系統分割區，嘗試路徑如 \EFI\BOOT\BOOTx64.EFI¹
firmware 啟動 EFI
- 這可以是 boot-loader（ex. grub），也可能是其他 EFI，或是其他 boot-manager（ex. systemd-boot ）

離開 `arch-chroot`

可以 exit 來離開 arch-chroot，可以選擇 umount -R /mnt 把 /mnt 解除掛載，最後 reboot

Arch Linux 手動安裝

dd

Power On Self Test（POST）

Virtual Console（tty）

Console Fonts

確認開機模式（Boot Mode）

UEFI / BIOS / CSM

MBR / GPT

磁區（Sector）

連接網路

更新系統時間

硬碟分割區

格式化

掛載（Mount）

安裝基礎套件

Fstab

改換根目錄（chroot）

時區（Time Zone）

在地化（Localization）

建立 Hostname / Root 密碼

Boot Loader

System Initialization - UEFI

離開 arch-chroot

References

Footnotes

`dd`

`Fstab`

改換根目錄（`chroot`）

離開 `arch-chroot`