树莓派4b通过外接硬盘启动的方法和问题解决
想用几台树莓派做一些微服务和集群的测试，但sd卡作为系统盘一直是树莓派的诟病和性能瓶颈，sd卡寿命短，传输速率慢，查了下资料，发现只要更新2020-09-03或更高版本的Bootloader，Raspberry Pi OS 2020-08-20或更高版本的系统，就可以原生支持从网络或硬盘启动。
如果你的系统早于2020-08-20安装，需要手动更新系统到最新。
sudo apt update
sudo apt full-upgrade
编辑/etc/default/rpi-eeprom-update，更改为stable模式
sudo vim /etc/default/rpi-eeprom-update
FIRMWARE_RELEASE_STATUS="stable"
更新BOOTLOADER
sudo rpi-eeprom-update -a
截止到2021-03-04，最新的BOOTLOADER为
BCM2711 detected
Dedicated VL805 EEPROM detected
Checking for updates in /lib/firmware/raspberrypi/bootloader/stable
Use raspi-config to select either the default-production release or latest update.
BOOTLOADER: up-to-date
CURRENT: 2021年 02月 16日 星期二 13:23:36 UTC (1613481816)
LATEST: 2021年 02月 16日 星期二 13:23:36 UTC (1613481816)
RELEASE: stable
VL805: up-to-date
CURRENT: 000138a1
LATEST: 000138a1
重启
sudo reboot
有文章说需要运行sudo raspi-config，设置第六项（Advanced Options）里的Boot Order，选择Usb Boot，但不是必须设置，只要不塞SD卡，系统会自动从USB启动。
以上完成后，可以将原sd卡的系统和文件全部迁移到SSD上，可以用系统自带的SD Card Copier
还可以使用命令
df -h #查看存储设备的名称
#/dev/mmcblk0为sd卡 /dev/mmcblk0为ssd
sudo dd if=/dev/mmcblk0 of=/dev/sda bs=4M
也可以使用读卡器直接克隆到ssd，自行发挥
然后拔掉sd卡，插上ssd，顺利的话，系统可以正常启动，从此告别sd卡。
但我的设备（奥睿科透明2.5硬盘盒+Samsung SSD）没法正常启动，屏幕卡在黑屏或提示：
mmc1:Controller never released inhibit bit(s)....
硬盘灯一秒钟闪烁一次，ssd硬盘不停读盘，换了一个有源硬盘盒可以顺利启动，以为是电压不足的原因，买了带供电的usb hub尝试后失败，换了带辅助供电的usb3.0硬盘线，但线材没做防倒流设计，直接给树莓派usb口反相供电，绕过了电压过载保护，容易烧坏主板，此方案也失败，查了资料说树莓派usb端口可以提供1.2A的电流，我的ssd功耗才0.9A，没道理供电不足，买了根micro hdmi线材接到显示器并没有出现电压不足的闪电标志，电源灯也没闪烁，排除了供电问题。
官方论坛里查到系统在启动时会延迟USB端口供电，默认为1秒，有人通过修改配置USB_MSD_PWR_OFF_TIME=0可以解决无法启动的问题
# BOOTLOADER在2021-01-11之前的版本可以尝试
sudo -E rpi-eeprom-config --edit
但在2021-01-11以后的BOOTLOADER版本中，这个问题已经不存在了。
那就是硬盘盒的问题了，果然官方文档上有描述：
This is especially important with USB SATA adapters which may be supported by the bootloader in mass storage mode but fail if Linux selects USB Attached SCSI - UAS mode.
See this forum thread about UAS and how to add usb-storage.quirks to workaround this issue.
大概意思是，如果硬盘盒厂商没有完全实现UAS协议或者系统内支持UAS设备列表里没有厂商发布的产品ID号，SSD访问速度就会变得奇慢或者无法访问。
需要手动修改/boot/cmdline.txt文件，添加设备信息
# 首先查看驱动器型号
lsusb
Bus 002 Device 002: ID 152d:0578 JMicron Technology Corp. / JMicron USA Technology Corp. JMS567 SATA 6Gb/s bridge
Bus 002 Device 001: ID 1d6b:0003 Linux Foundation 3.0 root hub
Bus 001 Device 002: ID 2109:3431 VIA Labs, Inc. Hub
Bus 001 Device 001: ID 1d6b:0002 Linux Foundation 2.0 root hub
sudo vim /boot/cmdline.txt
在文件的最前面添加usb-storage.quirks=152d:0578:u 152d:0578为你通过lsusb命令实际查询设备id号
usb-storage.quirks=152d:0578:u console=serial0,115200 console=tty1 root=PARTUUID=dc77c2e2-02 rootfstype=ext4 elevator=deadline fsck.repair=yes rootwait quiet splash plymouth.ignore-serial-consoles
重启后可以从SSD正常启动了，可以放心折腾了。
进行速度对比测试
# sd卡启动
pi@raspberrypi:~ $ dd if=/dev/zero of=test bs=1M count=1000
记录了1000+0 的读入
记录了1000+0 的写出
1048576000 bytes (1.0 GB, 1000 MiB) copied, 39.5912 s, 26.5 MB/s
#ssd启动
pi@raspberrypi:~ $ dd if=/dev/zero of=test bs=1M count=1000
记录了1000+0 的读入
记录了1000+0 的写出
1048576000 bytes (1.0 GB, 1000 MiB) copied, 5.63597 s, 186 MB/s
提升效果还是很明显的
起初以为树莓派ssd启动和windows进PE系统一样简单，草率google了下就以为是电源问题，买了两次供电设备都没效果，又尝试解决延迟usb供电的问题，原来那些文章都已经过时了，官方的文档和最新的论坛帖子才是正道，因此走了很多弯路，可能因为太冷门，对于硬盘无法启动树莓派的内容，国内几乎搜不到合适的文章，所以在这分享一下，看到的朋友不要在这浪费时间了。
总结：
如果电源灯间歇性闪烁，外接屏幕有闪电符号显示，启动的设备标注功耗超过1A，或使用普通硬盘或3.5英寸的硬盘，就需要使用外接硬盘供电。
官方电源说明
https://www.raspberrypi.org/documentation/hardware/raspberrypi/power/README.md
排除电源问题后系统还卡在启动画面或者系统检测时间很久，那可能是硬盘设备问题，可以使用上面的解决方案。
参考：
https://www.tomshardware.com/how-to/boot-raspberry-pi-4-usb
https://www.raspberrypi.org/forums/viewtopic.php?t=303260
https://www.raspberrypi.org/documentation/hardware/raspberrypi/bcm2711_bootloader_config.md
https://github.com/raspberrypi/firmware/issues/1515
https://www.raspberrypi.org/forums/viewtopic.php?t=245931
https://www.raspberrypi.org/forums/viewtopic.php?t=245348
https://www.raspberrypi.org/forums/viewtopic.php?f=28&t=304255
