场景需求

我的专业学习需要用到 Ubuntu + ROS，实验室、宿舍、工控机等多台电脑设备上都需要相同的环境，而该环境搭建相对比较复杂，单是装系统＋安装 ROS 至少也要一个小时的时间，更不用说实际开发项目也需要在不同设备间迁移

再者，在安装有 Windows 系统的电脑上增装 Ubuntu 双系统，会破坏原有硬盘分区结构，安装维护也较为复杂

因而参考 WinToGo，萌生制作一个 UbuntuToGo，一劳永逸地解决上述痛点

不过传统 XToGo 思路往往会占用整个 U 盘或需要对 U 盘进行重分区，对 U 盘原本的功能有所破坏，可迁移性也比较差

因此考虑将整个 Ubuntu 系统安装在虚拟磁盘中，再借助 Ventoy 项目进行引导

概述

U 盘/存储介质选择

由于需要将完整的操作系统放入 U 盘中引导启动，故对 U 盘的 4K 读写性能要求非常高，普通的 2.0、3.0、3.1 U 盘都无法胜任，只能选择固态 U 盘或直接使用固态硬盘 + 硬盘盒

本文方案基于

Windows 11 21H2（涉及 vhd 虚拟磁盘的创建）

Ventoy 1.0.80（涉及 UbuntuToGo 引导工作）

VMware Pro 15.0.0（涉及 Ubuntu 安装流程）

Ubuntu 20.04（涉及 Ubuntu 安装流程）

本文主要参考

https://www.ventoy.net/cn/plugin_vtoyboot.html

https://blog.csdn.net/m0_59839672/article/details/119352772

本方案缺点

基于 vtoyboot 仅支持 vhd 固定大小虚拟磁盘

1️⃣ Ventoy 的安装

打开 Ventoy 官网，下载 ventoy-1.0.80-windows.zip

解压后打开 Ventoy2Disk.exe，设备选择 U 盘，点击安装即可

此过程会清空 U 盘，注意备份

2️⃣ vhd 虚拟磁盘的创建

右键 Window 徽标，打开磁盘管理，选择创建VHD

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在创建虚拟磁盘时，

  • 建议直接将位置选择到 U 盘中
  • 硬盘大小根据自己情况设置，一般建议 20g+，这里设置了 40g
  • 虚拟硬盘格式必须选择 VHD、固定大小

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创建成功后，

  • 右键创建的磁盘，选择初始化磁盘
  • 分区形式选择 GPT
  • 记下磁盘编号，比如这里是磁盘 3，等会要用

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3️⃣ 安装 Ubuntu 系统到 vhd 虚拟磁盘

准备：

1.创建虚拟机

打开 Vmware 新建虚拟机，选择自定义(高级)，除以下步骤外，默认或根据自己情况设置即可

  • 稍后安装操作系统

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  • 操作系统 - Linux - Ubuntu64 位

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  • 使用物理磁盘（适用于高级用户）

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  • 设备选择步骤2️⃣中创建的磁盘编号（如磁盘 3 则选择 PhysicalDrive3），使用整个磁盘

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  • 创建完成后点击编辑虚拟机设置

    • 将 CD/DVD 选择为使用 ISO 映像文件，并选择准备的 Ubuntu 20.04 安装映像

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    • 移除打印机（避免不必要的bug）
    • 在选项 - 高级中选择UEFI

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2.安装 Ubuntu

启动创建的虚拟机，根据提示安装系统即可

  • 如果看不到“继续”按键，可按住 Windows 徽标键向上拖动窗口空白处
  • 建议选择最小安装，并禁止在安装中下载，在安装过程中，如果出现下载，则不断点击 Skip

3.安装 vtoyboot 脚本

虚拟机创建完成后，重启虚拟机进入 Ubuntu

根据 toyboot 的官方教程，应安装 grub，可输入命令安装

sudo apt install grub2

这样可以同时支持 UEFI 和 Legacy BIOS 启动，但我没有 Legacy BIOS 设备，所以没有测试这种安装方法的有效性

在 Ubuntu 中打开浏览器，下载 vtoyboot 脚本（.iso文件）

根据提示挂载映像，然后将映像中的压缩包复制到主目录下，解压，然后执行命令

sudo bash vtoyboot.sh

至此 Ubuntu 的安装结束，可关闭虚拟机

4️⃣ 更改后缀名

关闭虚拟机后，再次打开磁盘管理，右键虚拟磁盘选择分离 VHD

然后将.vhd文件重命名，改后缀名为 .vtoy。推荐保留原来的后缀名，同时增加一个 .vtoy 后缀。例如ubuntu20.04.vhd.vtoy

如果创建虚拟磁盘时没有将位置选择到 U 盘中，则确保将此文件复制到 U 盘中

5️⃣ 引导进入 UbuntuToGo

关闭计算机，然后开机，迅速按下快速启动快捷键，然后选择从 U 盘启动（或进入 BIOS，设置启动顺序）

各品牌快速启动快捷键

主板品牌启动按键笔记本品牌启动按键台式机品牌启动按键
华硕主板F8联想笔记本F12联想台式机F12
技嘉主板F12宏基笔记本F12惠普台式机F12
微星主板F11华硕笔记本ESC宏基台式机F12
映泰主板F9惠普笔记本F9戴尔台式机ESC
梅捷主板ESC或F12联想ThinkpadF12神舟台式机F12
七彩虹主板ESC或F11戴尔笔记本F12华硕台式机F8
华擎主板F11神舟笔记本F12方正台式机F12
斯巴达克主板ESC东芝笔记本F12清华同方台式机F12
昂达主板F11三星笔记本F12海尔台式机F12
双敏主板ESCIBM笔记本F12明基台式机F8
翔升主板F10富士通笔记本F12
精英主板ESC或F11海尔笔记本F12
冠盟主板F11或F12方正笔记本F12
富士康主板ESC或F12清华同方笔记本F12
顶星主板F11或F12微星笔记本F11
铭瑄主板ESC明基笔记本F9
盈通主板F8技嘉笔记本F12
捷波主板ESCGateway笔记本F12
Intel主板F12eMachines笔记本F12
杰微主板ESC或F8索尼笔记本ESC
致铭主板F12苹果笔记本长按"option"键
磐英主板ESC
磐正主板ESC
冠铭主板F9

启动进入 Ventoy 引导菜单，选择 UbuntuToGo 回车进入即可

硬盘扩容方法

  1. 将 .vtoy 文件后缀改回 .vhd

  2. 打开 powershell（win+run输入powershell），输入命令：

    # 运行diskpart
diskpart
# 加载vhd镜像
Select vdisk file=<pathToVHD>
# 查看vhd信息
detail vdisk
# 扩展vhd空间（单位为MB）
# 此过程可能需要花费较长时间
expand vdisk maximum=<sizeInMegaBytes>
# 退出diskpart
exit
  3. 右键 Windows 徽标打开磁盘管理，选择 操作 - 附加VHD，选择已扩容的VHD文件

  4. 打开 VMware

    • 若之前的虚拟机还没删除，则直接修改虚拟机配置，把硬盘删了（如果还有 CD/DVD 的话也删了），重新添加硬盘，和之前的操作一样选择使用物理磁盘，此时应该能够自动识别修改后的容量
    • 若之前的虚拟机已经删除，就按照3️⃣的方法重新创建一个虚拟机，和之前的操作一样选择使用物理磁盘，此时应该能够自动识别修改后的容量，之后不需要添加 CD/DVD

  5. 在 VMware 中启动虚拟机，进入 Ubuntu，用自带的磁盘管理软件扩容主分区即可

    • 如果没有自带的磁盘管理软件，可通过 sudo apt install gparted 安装一个
  6. 关闭虚拟机，在 Windows 磁盘管理中右键虚拟磁盘选择 分离 VHD，然后将后缀名改回 .vtoy