Raspberry Pi 4: So starten Sie per USB-Stick

Einer der Gründe dafür, dass ein Raspberry Pi nicht richtig startet, kann eine defekte SD-Karte sein. Und nicht immer ist dann passender Ersatz zu Hause, während der eine oder andere USB-Stick sicher noch in der Schublade liegt. Der Raspberry Pi 4 wird durch die Aktualisierung von Betriebssystem und Firmware flexibler und kann auch von einem USB-Massenspeicher booten. Dies wird vorzugsweise ein USB-Stick, kann aber auch eine externe Festplatte sein. USB-Festplatten ohne eigene Stromversorgung sind allerdings eine Fehlerquelle für sich und daher eher nicht zu empfehlen.

Vielleicht ist USB-Boot bereits an Bord?

Wenn Sie einen Raspberry Pi 4 gerade gekauft haben, ist USB-Boot vielleicht schon aktiv und folglich keine Änderungen an der Konfiguration erforderlich. Um dies vorab zu überprüfen, schließen Sie die Platine einfach an einen Monitor und die Stromversorgung an – ohne externen USB-Datenträger und ohne SD-Karte. Der Rechner zeigt auf dem Display seine Diagnosemeldungen an. Dazu gehört auch die Version des Bootloaders im Eeprom am oberen Rand des Bildschirms. Bootfähig von USB sind alle Versionen, die ein Datum vom 3. September 2020 oder neuer zeigen. Ist das der Fall, können Sie die USB-Startoption sofort nutzen.

Eeprom vor einer Installation aktualisieren

Erfüllt die Platine die Voraussetzungen nicht, ist eine Aktualisierung des Eeproms erforderlich – dies am besten vor einer Installation des Betriebssystems. Besorgen Sie sich zunächst den Raspberry Pi Imager von der Seite des Projekts. Sie benötigen außerdem eine SD-Karte. Unter „Choose OS“ entscheiden Sie sich für „Misc. utility Images“. Dort nutzen Sie „EEPROM boot recovery“ für den Pi 4. Dieses Images übertragen Sie auf die Karte und starten anschließend damit den Raspberry. Das angeschlossene Display signalisiert den Erfolg.

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Neuinstallation des Betriebssystems

Nachdem das Eeprom der Platine die Voraussetzungen erfüllt, sind die Installation eines Betriebssystems und der Startvorgang per USB problemlos umzusetzen. Dazu laden Sie sich von der Projektseite die gewünschte Version des Betriebssystems lokal auf Ihren Hauptrechner herunter. Anschließend erfolgt die übliche Kopie des Systemabbilds auf das USB-Medium – zum Beispiel mit dem Tool Etcher : Schließen Sie Festplatte oder USB-Stick an den PC an und starten Sie Etcher. Wählen Sie als Quelle die Abbilddatei und als Ziel das USB-Laufwerk. Bei der Übertragung werden alle vorhandenen Daten auf dem USB-Gerät gelöscht. Nach erfolgreicher Übertragung mit Etcher entnehmen Sie den USB-Speicher und verbinden ihn mit der Raspberry-Platine. Schließen Sie die gewünschten externen Geräte wie Display, Maus und Tastatur an und versorgen Sie den Pi mit Strom. Der erste Start dauert im Vergleich mit der Installation auf SD-Karte etwas länger, verläuft aber problemlos.

System auf USB-Boot umstellen

Auf den meisten Raspberry-Platinen läuft wahrscheinlich bereits ein bewährtes Betriebssystem, das man nicht einfach ersetzen will. Auch existierende Systeme lassen sich auf die neue Startoption umrüsten. Das funktioniert mit wenigen Handgriffen am Raspberry selbst. Dazu bringen Sie das System zunächst auf den aktuellsten Stand – am einfachsten in einem Terminal mit diesen Kommandos: 

Anschließend muss das Eeprom aktualisiert werden. Auch das können Sie in einem Terminal erledigen. Führen Sie dazu das Kommando 

aus. Danach starten Sie das System zur Sicherheit einmal neu, um zu kontrollieren, dass alles korrekt vorbereitet ist. Der Raspberry Pi sollte nach dem Update so eingerichtet sein, dass er von USB startet, sofern keine SD-Karte gefunden wird. Diese Bootreihenfolge sollten Sie kontrollieren und gegebenenfalls ändern. Dazu rufen Sie sich mit root-Recht 

das Programm raspi-config auf. Öffnen Sie den dritten Menüpunkt „Boot Options“ und anschließend „Boot Order“. Dort sollte „USB-Boot“ aktiviert sein. Ist das nicht der Fall, ändern Sie die Option entsprechend. Kontrollieren Sie aus einem Terminal heraus, was in den Parametern für den Systemstart hinterlegt ist. Dies erfahren Sie in der Datei der Bootkonfiguration: 

Kontrollieren Sie, ob hinter dem Wert „root=“ die UUID-Kennziffer der Bootpartition hinterlegt ist. Eine absolute Pfadangabe sollte dort nicht mehr stehen.

Einige Anleitungen im Internet empfehlen neben der Aktualisierung von Betriebssystem und Eeprom auch noch die Aktualisierung des Kernels via rpi-update. Dieser Schritt war bei keiner unserer Testplatinen notwendig.

Der Raspberry ist nun vorbereitet. Jetzt muss die aktuelle Konfiguration auf den USB-Datenträger übertragen werden. Dazu schließen Sie USB-Stick oder -Festplatte an die Platine an. In der Programmgruppe „Zubehör“ finden Sie die Anwendung „SD Card Copier“. Hier wählen Sie Ihre Rootpartition aus, im Normalfall „/dev/mmcblk0“. Als Ziel nutzen Sie den angeschlossenen USB-Datenträger. Dies überschreibt vorhandene Daten auf dem USB-Laufwerk. Hat das Kopierprogramm seine Arbeit erfolgreich beendet, fahren Sie den Raspberry herunter. Danach unterbrechen Sie dessen Stromversorgung, entfernen die SD-Karte und starten durch Anschluss des Netzteils die Platine neu. Der Raspberry bootet jetzt vom USB-Medium.

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Einschränkungen bei externen Festplatten

Das beschriebene Verfahren hat bei allen getesteten USB-Sticks problemlos funktioniert. Mit externen USB-Festplatten waren unsere Bemühungen nicht ganz so erfolgreich: Bei einer SSD-Festplatte von Samsung, die per USB-Kabel angeschlossen wurde, startete der Rechner bis zum Desktop. Bei zwei weiteren externen Festplatten, die mittels eines SATA-Adapters an einen USB-Port angeschlossen werden, blieb der Startvorgang bei einer Platte regelmäßig hängen, beim zweiten Modell wurde – nicht reproduzierbar – der Desktop fallweise gestartet oder auch nicht. Der erfolgreiche Startvorgang scheint noch wesentlich von eventuell verwendeten Adaptern abzuhängen.

Sollten bei Ihnen Probleme auftreten, ist eine Rückkehr zum bisherigen Startvorgang jederzeit möglich, indem Sie die funktionierende SD-Karte einfach wieder einstecken und von dort starten. Durch das Kopieren auf den USB-Datenträger hat sich an diesem Teil der Konfiguration nichts verändert.