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如何在StarFive 星光板上創建Debian系統鏡像？

轉自Linux開發者Houge的博客，原文鏈接

https://litterhougelangley.life/blog/2022/03/03/

準備工作：

耐心

一杯咖啡

一塊板子和一條串口調試線，至少16G的任何品牌的SD card

能熟練操作的一個Linux發行版（推薦Archlinux或者Ubuntu）

大致了解如何利用qemu和binfmt創建RISC-V模擬運行環境

大致了解如何創建塊設備

大致了解如何創建一個RISC-V交叉編譯環境

大致了解如何使用簡單的systemd-nspawn容器或者chroot

大致了解StarFive VisionFive的啟動流程

覺得以上準備好煩，就是想白嫖的朋友只有等我的視頻連載吧~

第一部分：編譯、打包內核，創建deb源

創建一個StarFive VisionFive的RISC-V內核尤為重要，截止本文完稿，主線內核5.16還沒有對StarFive VisionFive的dts和deconfig提供支持，預計5.17能進入主線了，所以目前我們需要使用5.17的發布候選版本，就是RC版本進行編譯和構建。完整流程如下：

#Debian或者Ubuntu

#Debian安裝依賴：

apt install libncurses-dev libssl-dev bc flex bison gcc-riscv64-linux-gnu build-essential ccache cpio fakeroot flex git kmod libelf-dev libncurses5-dev libssl-dev lz4 qtbase5-dev rsync schedtool wget zstd pahole dwarves -y

#Ubuntu安裝依賴：

apt install libncurses-dev libssl-dev bc flex bison gcc-riscv64-linux-gnu build-essential ccache cpio fakeroot flex git kmod libelf-dev libncurses5-dev libssl-dev lz4 qtbase5-dev rsync schedtool wget zstd dwarves -y

#下載源碼：

#可以從這個地址下載內核，但是不要從releases下載。大家最好下載最新的commits，在這里#我提供一個下載地址：https://github.com/starfive-tech/linux

mkdir -p linux-build

#創建編譯目錄

cd linux-build

#進入目錄

wget https://github.com/starfive-tech/linux/archive/54fad564dc7a117704e99248c3984f907e1867d5.tar.gz

#下載特定commits的內核源碼，大家根據你當天最新commits下載。

tar -xpvf 54fad564dc7a117704e99248c3984f907e1867d5.tar.gz

#解壓源碼

mv linux-54fad564dc7a117704e99248c3984f907e1867d5 linux-5.17.0-rc5

#給解壓出來的源碼目錄改一個簡單的名字

cd linux-5.17.0-rc5

#進入該目錄

cp arch/riscv/configs/starfive_jh7100_fedora_defconfig .config

#復制內核配置文件到內核源碼根目錄下，并取名為.config

make ARCH=riscv CROSS_COMPILE=riscv64-linux-gnu- menuconfig

#利用交叉編譯工具鏈具體再配置內核

make ARCH=riscv CROSS_COMPILE=riscv64-linux-gnu- -jX bindeb-pkg LOCALVERSION=-starfive-xxx

#-jX 有多少線程都可以利用上，最后那里是去個你喜歡的名字

#等待編譯完成。完成后會在上一層目錄生成4個deb文件，類似下圖：

這4個deb文件中，其實我們只需要3個就足夠了，一個是linux-headers，一個是linux-image。我們現在知道這三個文件放在你的家目錄的linux-build目錄下。下面我們看看如何用Arch構建：

Archlinux或者其他發行版，可以用類似的方法。

下面談到一些小的技巧，關于文件系統的：

1. 假設你使用btrfs文件系統，在/mnt/目錄下可以創建一個子卷，在子卷下編譯，后續還能打個快照，做做備份；

2. 假設你使用zfs文件系統，建議使用zvol塊設備，格式化成ext4文件系統，掛載到/mnt/xxx/目錄下，構建和打包。原因也同樣是方便備份和做克隆，抑或是快速部署。備份的理由是因為我前前后后用過三個版本的Debian Sid/unstable的gcc交叉編譯工具鏈構建，第一次成功，過了一周編譯失敗了，因為gcc更新后引入了一個bug，需要打補丁，這個時候如果我有上一個版本的備份就直接rollback去構建和打包，就不影響后面的操作了。所以，養成備份和克隆的習慣很重要。下面我們假設你在Archlinux或者其他的發行版上已經在/mnt/xxx/目錄下有子卷或者塊設備了，直接開始～

#以下操作默認在root權限進行

pacman-Syay#安裝我喜歡的yay

pacman-Sparu#安裝你們喜歡的paru

#以上操作二選一

yay -S debootstrap debian-archive-keyring ubuntu-keyring

#安裝Debian系統一些重要工具，debootstrap可以將各種架構的base system安裝到指定目錄，后面的keyring目的是提供密鑰，用于驗證deb包是否被篡改。

debootstrap unstable /mnt/xxx https://mirror.sjtu.edu.cn/debian/

#從上海交大Debian鏡像源下載最新的debian sid base system并且安裝到/mnt/xxx目錄

debootstrap impish /mnt/xxx https://mirror.sjtu.edu.cn/ubuntu/

#從上海交大ubuntu鏡像源下載最新的ubuntu 21.10 base system并且安裝到/mnt/xxx目錄

systemd-nspawn -D /mnt/xxx/ -M kernel --bind-ro=/etc/resolv.conf

#利用systemd-nspawn創建名為kernel的debian/ubuntu x86_64 base system容器

#后續的操作可以參考上面Debian和Ubuntu的操作。完成之后，你需要記住打包好的deb包所在的位置，你可能需要使用root權限去將這些deb復制到你方便操作的目錄下等待下一步操作。

完成內核編譯打包，不要高興太早。

注意在內核源碼目錄下把StarFive VisionFive的dtb文件復制出來到你記得的目錄。這個dtb所在的目錄是<內核源碼>/arch/riscv/boot/dts/starfive/下。大家一定記住。

下面繼續，針對安裝內核deb有兩種操作方法，我更推薦第二種。第一種簡單，但是不清真，就是后續將編譯打包好的riscv內核復制到將來的系統中，直接安裝，命令是：dpkg -i xxx.deb；第二種方法，我更愿意叫它是Debian/Ubuntu安裝軟件的“原教旨主義”，就是通過架設我們的私有的RISC-V deb源，這樣的好處是，可以讓你身邊有需求的朋友，完全按照Debian/Ubuntu系的傳統，安裝你做好的內核，并且能夠維護這個內核版本，以方便他們后續更新使用。我們來談架設Deb源。

選擇合適的服務器：

如果是公司內部，可以選擇在NAS上創建一個Ubuntu的虛擬機，然后將網絡映射到你們公司局域網中，讓所有人都能正常訪問；

如果是像我這種，我選擇XX云，建立一個Ubuntu的VPS作為deb源服務器。好的，現在假設VPS或者你的虛擬機已經創建好了。開始在VPS上操作吧。

apt install reprepro --yes

#安裝reprepro，deb發布器

ln -sf /usr/share/zoneinfo/Asia/Shanghai /etc/localtime 

hwclock --systohc

apt install ntpdate

ntpdate -s time.nist.gov

#以上操作的目的是將VPS或者虛擬機的時間同步到標準北京時間，防止時間不匹配，無法安裝和更新軟件

gpg --gen-key

#生成你的密鑰，后續deb包都會用這個私鑰簽名，其他機器需要下載你的公鑰，用于驗證

上圖就是生成的密鑰，用gpg --list-keys可以顯示出來。注意那一長串字符：706CE3DD…，記下最后8位：33372332，它們有重要作用，別問我怎么知道的，哈哈哈哈～

apt install apache2 -y

#安裝一個你會操作的web服務器，我比較習慣apache

下面去web服務器目錄下創建目錄：

mkdir -p /var/www/html/ubuntu-impish

cd /var/www/html/ubuntu-impish

mkdir -p conf db dists pool

touch conf/distributions

#distributions描述性文件

touch conf/options

#options描述倉庫的一些選項

#注意ubuntu-impish這個是名字，大家喜歡什么名字可以隨便一點，根據你們的需要自由處理。

下面來配置distributions：

Origin: ubuntu

Suite: impish

Label: ubuntu

Codename: impish

Architectures: riscv64

Components: main

Description: Apt repository for StarFive VisionFive V1

SignWith:33372332

上面的內容我來解釋一下：

Origin如果你是Debian，就寫Debian，如果是Ubuntu，就寫Ubuntu

Suite寫成你的發行版的代號

Label類似Origin

Codename就是發行版代號

Components這個是組件，因為我們只是滿足小范圍的朋友使用，main就夠了，如果是嚴格的維護，最好詳細分類

描述部分大家自由發揮

SignWith這里是簽名，還記得你的那8位密鑰嗎？

下面導出我們的公鑰到源目錄：

gpg --export --armor 33372332 > /var/www/html/ubuntu-impish/gpg-public.key

#再次強調那個8位密鑰

上圖就是創建后的大致樣子。

下面就可以來發布或者撤銷你創建好的內核deb包了：

reprepro -b /var/www/html/ubuntu-impish -C main includedeb impish/<你之前編譯并打包好的deb目錄>/*.deb

#這是發布你的deb包，這時候會彈出一個TUI，你在里面輸入密碼（gpg創建密鑰對時輸入的密碼）

reprepro -b /var/www/html/ubuntu-impish -C main remove impish 

#從倉庫移除或者撤銷deb包

如果一切順利，你的私有deb倉庫就創建好了。好好維護吧～

第一部分小節：

? 內核編譯打包推薦交叉編譯，速度快；

? 記得dtb要復制出來，方便最后處理；

? 構建出來的deb包強烈推薦使用傳統的架設源服務器管理

第二部分：創建塊設備、分區，創建RISC-V的Debian base system

現在無論任何一個發行版，安裝zfs的樹外內核模塊都非常方便了，下面以我自己的習慣來創建塊設備。如果各位不會使用zfs文件系統，也沒關系，利用losetup創建.img文件，作為塊設備也是一樣的。雖然zfs更加“科學”，笑死笑死～

#以下內容均在root權限下操作：

zfs create -V 10G root/Container/starfive-lxde

#在root/Container/池下，創建一個名字叫做starfive-lxde塊設備，大小是10G（10G對于Debian/Ubuntu都夠了，但是對于Gentoo是不夠的，Gentoo需要120G）

cfdisk -z /dev/zvol/root/Container/starfive-lxde

#對該塊設備進行分區，分區的樣子類似下圖：

格式化上面的三個分區：

注意第一個分區是空分區；

第二個分區，格式化成vfat，不用取label名字；

第三個分區，格式化成ext4，label取名字叫做：_/boot；

第四個分區，格式化成ext4，label取名字叫做：_/；

在/mnt目錄下創建一個目錄，我這里就叫做：Starfive，即/mnt/Starfive

開始一系列操作來掛載塊設備到目錄到/mnt/Starfive；

mount -t ext4 /dev/zvol/root/Container/starfive-lxde-part4 /mnt/Starfive

mkdir -p /mnt/Starfive/boot

mount -t ext4 /dev/zvol/root/Container/starfive-lxde-part3 /mnt/Starfive/boot

mkdir -p /mnt/Starfive/boot/efi

mount-tvfat/dev/zvol/root/Container/starfive-lxde-part2/mnt/Starfive/boot/efi

掛載完成后，可以運行lsblk查看下，結構類似下圖：

利用debootstrap安裝RISC-V的Debian base system到/mnt/Starfive下：

debootstrap –arch=riscv64 –keyring /usr/share/keyrings/Debian-ports-archive-keyring.gpg –include=Debian-ports-archive-keyring unstable /mnt/Starfive https://deb.debian.org/Debian-ports/

解釋一下：

–arch=riscv64這里強調了架構，是riscv64的；

–keyring這里需要大家去單獨下載一個deb包，我已經不記得debian和ubuntu的源里是否包含，不包含可以下載這個包，下載后解壓deb提取debian-ports-archive-keyring.gpg這個文件放到我上面這個目錄下；

–include在base system保重，添加特定的包，debian-ports-archive-keyring包是密鑰包，添加一下避免后續萬一缺少密鑰什么麻煩

目前RISC-V架構并不在穩定版本Debian的支持中，比方說現在的Debian穩定版是Debian 11，它是不支持RISC-V的，所以我們只能用不穩定版本Sid/Unstable，如果你在某些網站看到RISC-V是穩定分支，那是宣傳，并不是真實情況。

/mnt/Starfive是目錄，現在已經掛載好塊設備了

https://deb.debian.org/debian-ports/是下載deb包的地址（這是官方源，建議不要用鏡像，偶爾因為同步問題，會出現文件校驗不匹配）

根據各位的網速，完成base system的部署。

第二部分小節：

用你們習慣的方法創建塊設備；

習慣去備份，避免重復勞動，節約時間；

掌握debootstrap的命令，可以看看help的輸出，多嘗試總不會有錯。

第三部分：完善基礎系統，準備/boot目錄必要文件，為開發板最后啟動做準備Debian/Ubuntu創建RISC-V模擬環境

#以下內容均在root權限下完成

apt install qemu-user-static binfmt-support -y

#安裝qemubinfmt創建模擬環境

Archlinux或者其它發行版創建RISC-V模擬環境

大家參考這段Archlinuxwiki就可以了，我就不班門弄斧了。

隨后我們就可以直接用systemd-nspawn進入容器開始后續的操作。

#以下內容均在root權限下完成

systemd-nspawn -D /mnt/Starfive -M starfive --bind-ro=/etc/resolv.conf

#啟動名字為starfive，根目錄在/mnt/Starfive的Debian RISC-V容器。

apt update; apt dist-upgrade -y

#更新系統

apt install curl gnupg2 gnupg vim nano initramfs-tools -y

#安裝必要的工具，編輯器，為后續生成initramfs鏡像做準備。

curl -s http://<內核私有源的地址>/xxx/gpg-public.key | apt-key add -

#添加內核私有源的公鑰到apt-key中，我記得ubuntu和debian這里略有不同，大家根據不同發行版再搜索下方法。

deb http://<內核私有源的地址>/xxx unstable main

#添加私有源的地址到/etc/apt/sources.list中

apt update; apt install <你私有源中內核的名字，切記linux-headers linux-image都安裝>

#刷源，安裝私有源內核

這個時候你的/boot目錄下應該是這樣的：

大家可以從這里下載最早創建的Fedora鏡像中的啟動必要的文件，你可能會問，為什么Debian/Ubuntu下不能根據自己的發行版創建？其實原因是開發板的uboot讀取的配置文件和目前.efi文件所決定的，我們按部就班就可以了。

下面我們就需要將Fedora原始鏡像中文件復制到Debian/Ubuntu的/boot目錄下，做適當修改就可以了。

將boot文件夾（從上面下載的壓縮包解壓出來以后，你會看到）復制到Debian/Ubuntuboot目錄下。

那么目前Debian/Ubuntu的/boot目錄下就還有一個boot文件夾，里面有一個叫做uEnv.txt的文件，大家可以用常用的編輯器打開，將Fedora修改成Debian。類似下面兩張圖所示：

完成后我們來復制EFI文件夾（壓縮包里可以見到），將這個EFI文件夾完整復制到Debian/Ubuntu的/boot/efi/目錄下，你可將EFI文件夾里的fedora刪掉，當然保留也可以，作為一個備份。

將編譯內核那個部分生成的dtb復制到你的Debian/Ubuntu的/boot/目錄下。

將壓縮包中的extlinux目錄還有grub.cfg也復制到Debian/Ubuntu的/boot目錄下，用編輯器對extlinux里面的配置文件和grub.cfg進行修改，修改的內容包括kernel對應的vmlinuz文件名，fdt對應的dtb文件，initd對應的initramfs鏡像，UUID值，你可以重新打開一個終端sudo lsblk查看根目錄的UUID，復制后、粘貼過去。最后樣子大概是這樣的：

最后別忘了ls-l看看/boot目錄，再tree檢查一下（沒有tree就apt安裝一下）。

感覺大功告成了，別忘了最后的收尾：

passwd root

#為root創建一個密碼

sync

#同步文件系統，寫入緩存

exit

#退出容器

umount /dev/zvol/root/Container/starfive-lxde-*

#卸載掛載的塊設備

dd if=/dev/zvol/root/Container/starfive-lxde of=/dev/<你的sdcard> status=progress bs=1M

#將做好的塊設備燒到你的sdcard上，這里注意確定你的塊設備，別寫錯了

第三部分小結：

根據你做的鏡像發行版不同，Debian和Ubuntu導入你內核私有源的公鑰會略有不同，根據遇到的情況查閱Google

按部就班，多檢查細節