Linux под процессор arm

Создание образа Ubuntu для ARM «from scratch»

Когда разработка только начинается часто еще непонятно какие именно пакеты пойдут в целевую rootfs.

Иными словами хвататься за LFS, buildroot или yocto (или еще что-то) еще рано, а начинать уже нужно. Для богатых (у меня на пилотных образцах 4GB eMMC) есть выход раздать разработчикам дистрибутив, который позволит оперативно доставить что-то чего не хватает в данный момент, а затем мы всегда можем собрать списки пакетов и сформировать список для целевой rootfs.

Данная статья не несет в себе новизны и представляет из себя простую copy-paste инструкцию.

Цель статьи сборка Ubuntu rootfs для ARM борды (в моем случае на базе Colibri imx7d).

Сборка образа

Собираем целевой rootfs для тиражирования.

Распаковываем Ubuntu Base

Релиз выбираем сами исходя из необходимости и собственных предпочтений. Здесь я привел 20.

$ mkdir ubuntu20 $ cd ubuntu20 $ mkdir rootfs $ wget http://cdimage.ubuntu.com/ubuntu-base/releases/20.04/release/ubuntu-base-20.04-base-armhf.tar.gz $ tar xf ubuntu-base-20.04-base-armhf.tar.gz -C rootfs

Проверка поддержки BINFMT в ядре

Если у вас распространенный дистрибутив, то поддержка BINFMT_MISC есть и все настроено, если нет — то я уверен, что вы знаете как включить поддержку BINFMT в ядре.

Убедитесь, что BINFMT_MISC включено в ядре:

$ zcat /proc/config.gz | grep BINFMT CONFIG_BINFMT_ELF=y CONFIG_COMPAT_BINFMT_ELF=y CONFIG_BINFMT_SCRIPT=y CONFIG_BINFMT_MISC=y

Теперь надо проверить настройки:

$ ls /proc/sys/fs/binfmt_misc qemu-arm register status $ cat /proc/sys/fs/binfmt_misc/qemu-arm enabled interpreter /usr/bin/qemu-arm flags: OC offset 0 magic 7f454c4601010100000000000000000002002800 mask ffffffffffffff00fffffffffffffffffeffffff

Зарегистрировать вручную можно с помощью, например, вот этой инструкции.

Настройка qemu static arm

Теперь нам понадобится экземпляр qemu собранный статически.

$ wget http://ftp.debian.org/debian/pool/main/q/qemu/qemu-user-static_5.0-13_amd64.deb $ alient -t qemu-user-static_5.0-13_amd64.deb # путь в rootfs и имя исполняемого файла должно совпадать с /proc/sys/fs/binfmt_misc/qemu-arm $ mkdir qemu $ tar xf qemu-user-static-5.0.tgz -C qemu $ file qemu/usr/bin/qemu-arm-static qemu/usr/bin/qemu-arm-static: ELF 64-bit LSB executable, x86-64, version 1 (GNU/Linux), statically linked, BuildID[sha1]=be45f9a321cccc5c139cc1991a4042907f9673b6, for GNU/Linux 3.2.0, stripped $ cp qemu/usr/bin/qemu-arm-static rootfs/usr/bin/qemu-arm $ file rootfs/usr/bin/qemu-arm rootfs/usr/bin/qemu-arm: ELF 64-bit LSB executable, x86-64, version 1 (GNU/Linux), statically linked, BuildID[sha1]=be45f9a321cccc5c139cc1991a4042907f9673b6, for GNU/Linux 3.2.0, stripped

Chroot

#!/bin/bash function mnt() < echo "MOUNTING" sudo mount -t proc /proc $proc sudo mount --rbind /sys $sys sudo mount --make-rslave $sys sudo mount --rbind /dev $dev sudo mount --make-rslave $dev sudo mount -o bind /dev/pts $dev/pts sudo chroot $ > function umnt() < echo "UNMOUNTING" sudo umount $proc sudo umount $sys sudo umount $dev/pts sudo umount $dev > if [ "$1" == "-m" ] && [ -n "$2" ] ; then mnt $1 $2 elif [ "$1" == "-u" ] && [ -n "$2" ]; then umnt $1 $2 else echo "" echo "Either 1'st, 2'nd or both parameters were missing" echo "" echo "1'st parameter can be one of these: -m(mount) OR -u(umount)" echo "2'nd parameter is the full path of rootfs directory(with trailing '/')" echo "" echo "For example: ch-mount -m /media/sdcard/" echo "" echo 1st parameter : $ echo 2nd parameter : $ fi

Любуемся на полученный результат:

$ ./ch-mount.sh -m rootfs/ # cat /etc/os-release NAME="Ubuntu" VERSION="20.04 LTS (Focal Fossa)" ID=ubuntu ID_LIKE=debian PRETTY_NAME="Ubuntu 20.04 LTS" VERSION_ID="20.04" HOME_URL="https://www.ubuntu.com/" SUPPORT_URL="https://help.ubuntu.com/" BUG_REPORT_URL="https://bugs.launchpad.net/ubuntu/" PRIVACY_POLICY_URL="https://www.ubuntu.com/legal/terms-and-policies/privacy-policy" VERSION_CODENAME=focal UBUNTU_CODENAME=focal # uname -a Linux NShubin 5.5.9-gentoo-x86_64 #1 SMP PREEMPT Mon Mar 16 14:34:52 MSK 2020 armv7l armv7l armv7l GNU/Linux

Ради интереса замерим размер до и после установки минимального (для меня) набора пакетов:

# apt update # apt upgrade --yes

Установим интересующие нас пакеты:

# SYSTEMD_IGNORE_CHROOT=yes apt install --yes autoconf kmod socat ifupdown ethtool iputils-ping net-tools ssh g++ iproute2 dhcpcd5 incron ser2net udev systemd gcc minicom vim cmake make mtd-utils util-linux git strace gdb libiio-dev iiod

Заголовочные файлы ядра, модули, это отдельный разговор. Загрузчик, ядро, модули, device tree через Ubuntu мы конечно же не поставим. Они придут к нам извне или сами соберем или нам их выдаст производитель борды, в любом случае это за гранью данной инструкции.

До какой-то степени расхождение версий допустимо, но лучше взять их со сборки ядра.

# apt install --yes linux-headers-generic

Смотрим, что получилось и получилось немало:

# apt clean # du -d 0 -h / 2>/dev/null 770M /

Не забудьте задать пароль.

Пакуем образ

$ sudo tar -C rootfs --transform "s|^./||" --numeric-owner --owner=0 --group=0 -c ./ | tar --delete ./ | gzip > rootfs.tar.gz

Дополнительно можем поставить etckeeper с настройкой autopush

Ну допустим раздали мы нашу сборку, работа пошла, как лучше собрать потом различные версии нашей системы.

На помощь нам может прийти etckeeper.

• можете защитить определённые ветки
• генерировать уникальный ключ для каждого устройства
• запретить force push
• и т.д. .

# ssh-keygen # apt install etckeeper # etckeeper init # cd /etc # git remote add origin . 

Настроим autopush

Можем конечно заранее же создать ветки на устройстве (допустим сделать скрипт или службу, которая отработает при первом запуске).

# cat /etc/etckeeper/etckeeper.conf PUSH_REMOTE="origin"

Ленивый путь

Пусть у нас будет какой-то уникальный идентификатор, допустим серийный номер процессора (ну или MAC — серьезные компании покупают диапазон):

# cat /proc/cpuinfo processor : 0 model name : ARMv7 Processor rev 5 (v7l) BogoMIPS : 60.36 Features : half thumb fastmult vfp edsp neon vfpv3 tls vfpv4 idiva idivt vfpd32 lpae evtstrm CPU implementer : 0x41 CPU architecture: 7 CPU variant : 0x0 CPU part : 0xc07 CPU revision : 5 processor : 1 model name : ARMv7 Processor rev 5 (v7l) BogoMIPS : 60.36 Features : half thumb fastmult vfp edsp neon vfpv3 tls vfpv4 idiva idivt vfpd32 lpae evtstrm CPU implementer : 0x41 CPU architecture: 7 CPU variant : 0x0 CPU part : 0xc07 CPU revision : 5 Hardware : Freescale i.MX7 Dual (Device Tree) Revision : 0000 Serial : 06372509

Тогда мы можем использовать его для имени ветки в которую будем пушить:

# cat /proc/cpuinfo | grep Serial | cut -d':' -f 2 | tr -d [:blank:] 06372509

# cat /etc/etckeeper/commit.d/40myown-push #!/bin/sh set -e if [ "$VCS" = git ] && [ -d .git ]; then branch=$(cat /proc/cpuinfo | grep Serial | cut -d':' -f 2 | tr -d [:blank:]) cd /etc/ git push origin master:$ fi

И всё — через некоторое время можем посмотреть изменения и сформировать список пакетов для целевой прошивки.

Источник

Заводим GNU/Linux на ARM-плате с нуля (на примере Kali и iMX.6)

tl;dr: собираю образ Kali Linux для ARM-компьютера, в программе debootstrap , linux и u-boot .

Если вы покупали какой-нибудь не очень популярный одноплатник, то могли столкнуться с отсутствием для него образа любимого дистрибутива. Приблизительно то же самое случилось с планируемым Flipper One. Kali Linux под IMX6 просто нету (я готовлю), поэтому собирать приходится самостоятельно.

Процесс загрузки достаточно простой:

1. Инициализируется железо.
2. Из некоторой области на запоминающем устройства (SD-карта/eMMC/etc) считывается и выполняется загрузчик.
3. Загрузчик ищет ядро операционной системы и загружает его в некоторую область памяти и выполняет.
4. Ядро загружает всю остальную ОС.

Сборка корневой файловой системы

Для начала нужно подготовить разделы. Das U-Boot поддерживает разные ФС, я выбрал FAT32 для /boot и ext3 для корня, это стандартная разметка образов для Kali под ARM. Я воспользуюсь GNU Parted, но вы можете сделать то же самое более привычным fdisk . Также понадобятся dosfstools и e2fsprogs для создания ФС: apt install parted dosfstools e2fsprogs .

1. Отмечаем SD-карту как использующую MBR-разметку: parted -s /dev/mmcblk0 mklabel msdos
2. Создаём раздел под /boot на 128 мегабайт: parted -s /dev/mmcblk0 mkpart primary fat32 1MiB 128MiB . Первый пропущенный мегабайт необходимо оставить под саму разметку и под загрузчик.
3. Создаём корневую ФС на всю оставшуюся ёмкость: parted -s /dev/mmcblk0 mkpart primary ext4 128MiB 100%
4. Если вдруг у вас не создались или не изменились файлы разделов, надо выполнить `partprobe`, тогда таблица разделов будет перечитана.
5. Создаём файловую систему загрузочного раздела с меткой BOOT : mkfs.vfat -n BOOT -F 32 -v /dev/mmcblk0p1
6. Создаём корневую ФС с меткой ROOTFS : mkfs.ext3 -L ROOTFS /dev/mmcblk0p2

1. Монтируем раздел в /mnt/ (используйте более удобную для себя точку монтирования): mount /dev/mmcblk0p2 /mnt
2. Собственно заполняем файловую систему: debootstrap —foreign —include=qemu-user-static —arch armhf kali-rolling /mnt/ http://http.kali.org/kali . Параметр —include указывает дополнительно установить некоторые пакеты, я указал статически собранный эмулятор QEMU. Он позволяет выполнять chroot в ARM-окружение. Смысл остальных опций можно посмотреть в man debootstrap . Не забудьте, что не любая ARM-плата поддерживает архитектуру armhf .
3. Из-за разницы архитектур debootstrap выполняется в два этапа, второй выполняется так: chroot /mnt/ /debootstrap/debootstrap —second-stage
4. Теперь нужно зачрутиться: chroot /mnt /bin/bash
5. Заполняем /etc/hosts и /etc/hostname целевой ФС. Заполните по аналогии с содержимым на вашем локальном компьютере, не забудьте только заменить имя хоста.
6. Можно донастроить всё остальное. В частности я доустанавливаю locales (ключи репозитория), перенастраиваю локали и часовой пояс ( dpkg-reconfigure locales tzdata ). Не забудьте задать пароль командой passwd .
7. Задаём пароль для root командой passwd .
8. Приготовления образа для меня завершаются заполнением /etc/fstab внутри /mnt/ .

Наконец, можно примонтировать загрузочный раздел, он нам понадобится для ядра: `mount /dev/mmcblk0p1 /mnt/boot/`

Сборка Linux

Для сборки ядра (и загрузчика потом) на Debian Testing надо установить стандартный набор из GCC, GNU Make и заголовочных файлов GNU C Library для целевой архитектуры (у меня armhf ), а также заголовки OpenSSL, консольный калькулятор bc , bison и flex : apt install crossbuild-essential-armhf bison flex libssl-dev bc . Так как загрузчик по умолчанию ищет файл zImage на файловой системе загрузочного раздела, пора разбивать флешку.

1. Клонировать ядро слишком долго, поэтому просто скачаю: wget https://cdn.kernel.org/pub/linux/kernel/v5.x/linux-5.9.1.tar.xz . Распакуем и перейдём в директорию с исходниками: tar -xf linux-5.9.1.tar.xz && cd linux-5.9.1
2. Конфигурируем перед компиляцией: make ARCH=arm KBUILD_DEFCONFIG=imx_v6_v7_defconfig defconfig . Конфиг находится в директории arch/arm/configs/ . Если такового нет, вы можете попробовать найти и скачать готовый и передать название файла в этой директории в параметр KBUILD_DEFCONFIG . В крайнем случае сразу переходите к следующему пункту.
3. Опционально можно докрутить настройки: make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- menuconfig
4. И кроскомпилируем образ: make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf-
5. Теперь можно скопировать файлик с ядром: cp arch/arm/boot/zImage /mnt/boot/
6. И файлы с DeviceTree (описание имеющегося на плате железа): cp arch/arm/boot/dts/*.dtb /mnt/boot/
7. И доустановить собранные в виде отдельных файлов модули: make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabi- INSTALL_MOD_PATH=/mnt/ modules_install

Das U-Boot

Так как загрузчик интерактивный, для проверки его работы достаточно самой платы, запоминающего устройства и опционально устройства USB-to-UART. То есть, можно ядро и ОС отложить на потом.

Абсолютное большинство производителей предлагают использовать Das U-Boot для первичной загрузки. Полноценная поддержка обычно обеспечивается в собственном форке, но и в апстрим контрибьютить не забывают. В моём случае плата поддерживается в мейнлайне, поэтому форк я проигнорировал.

1. Клонируем стабильную ветку репозитория: git clone https://gitlab.denx.de/u-boot/u-boot.git -b v2020.10
2. Переходим в саму директорию: cd u-boot
3. Готовим конфигурацию сборки: make mx6ull_14x14_evk_defconfig . Это работает только если конфигурация есть в самом Das U-Boot, в ином случае вам потребуется найти конфиг производителя и положить его в корень репозитория в файл .config , или собрать иным рекомендованным производителем образом.
4. Собираем сам образ загрузчика кросс-компилятором armhf : make CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- u-boot.imx

Готово, можно загрузиться. Загрузчик должен сообщить собственную версию, некоторую информацию о плате и попытаться найти образ ядра на разделе. В случае неудачи будет пытаться загрузиться по сети. В целом вывод довольно подробный, можно найти ошибку в случае проблемы.

Вместо заключения

А вы знали, что лоб у дельфина не костистый? Это буквально третий глаз, жировая линза для эхолокации!

Источник