🥇 Oprettelse af Ubuntu-billede til ARM «from scratch»

Når udviklingen lige er begyndt, er det ofte uklart, hvilke pakker der vil være nødvendige i den endelige rootfs.

Med andre ord er det for tidligt at kaste sig over LFS, buildroot eller yocto (eller noget andet), men vi skal allerede i gang. For de mere ressourcestærke (jeg har 4GB eMMC på mine pilotmodeller) er der en mulighed for at uddele et distributionssystem til udviklerne, som hurtigt kan levere det, der mangler lige nu, og derefter kan vi altid samle pakkelister og danne en liste til den endelige rootfs.

Denne artikel rummer ikke noget nyt og fungerer som en simpel copy-paste instruktion.

Formålet med artiklen er at samle Ubuntu rootfs til en ARM board (i mit tilfælde baseret på Colibri imx7d).

Bygning af billedet

Vi samler den nødvendige rootfs til genoptryk.

Vi pakker Ubuntu Base ud

Vi vælger selv udgivelsen ud fra behov og egne præferencer. Her har jeg angivet version 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

Kontrollerer understøttelse af BINFMT i kernen

Hvis du har en almindelig distribution, så er understøttelsen af BINFMT_MISC til stede, og alt er konfigureret. Hvis ikke — så er jeg sikker på, at du ved, hvordan du aktiverer BINFMT-understøttelse i kernen.

Sørg for, at BINFMT_MISC er aktiveret i kernen:

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

Nu skal vi kontrollere indstillingerne:

$ 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

Du kan registrere manuelt ved hjælp af for eksempel denne instruktion.

Indstilling af qemu static arm

Nu har vi brug for en instans af qemu, der er bygget statisk.

!!! ADVARSEL!!!
Hvis du planlægger at bruge en container til at samle noget, så se:
https://sourceware.org/bugzilla/show_bug.cgi?id=23960
https://bugs.launchpad.net/qemu/+bug/1805913
Så til x86_64 værtsmaskine og arm gæst skal den i386 version af qemu bruges:
http://ftp.ru.debian.org/debian/pool/main/q/qemu/qemu-user-static_5.0-13_i386.deb

$ 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
# Stien i rootfs og navnet på den eksekverbare fil skal svare til /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), statisk linket, BuildID[sha1]=be45f9a321cccc5c139cc1991a4042907f9673b6, til 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), statisk linket, BuildID[sha1]=be45f9a321cccc5c139cc1991a4042907f9673b6, til GNU/Linux 3.2.0, stripped

Chroot

Simpel script:

ch-mount.sh

#!/bin/bash

function mnt() {
    echo "MOUNTING"
    sudo mount -t proc /proc ${2}proc
    sudo mount --rbind /sys ${2}sys
    sudo mount --make-rslave ${2}sys
    sudo mount --rbind /dev ${2}dev
    sudo mount --make-rslave ${2}dev
    sudo mount -o bind /dev/pts ${2}dev/pts
    sudo chroot ${2}
}

function umnt() {
    echo "UNMOUNTING"
    sudo umount ${2}proc
    sudo umount ${2}sys
    sudo umount ${2}dev/pts
    sudo umount ${2}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 : ${1}
    echo 2nd parameter : ${2}
fi

Lad os beundre det opnåede resultat:

$ ./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

Af nysgerrighed kan vi måle størrelsen før og efter installation af det minimalt nødvendige (for mig) sæt pakker:

# du -d 0 -h / 2>/dev/null
63M     /

Lad os opdatere:

# apt update
# apt upgrade --yes

Vi installerer de pakker, vi er interesserede i:

# 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

Kernel-headerfiler, moduler er et separat emne. Bootloader, kernel, moduler, device tree kan vi selvfølgelig ikke installere gennem Ubuntu. De vil komme til os udefra, eller vi samler dem selv, eller producenten af boardet giver dem til os; i begge tilfælde er det uden for denne vejledning.

I et vist omfang er det tilladt med variationer i versionerne, men det er bedre at tage dem fra kernel-building.

# apt install --yes linux-headers-generic

Lad os se, hvad vi har opnået, og der er en del:

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

Glem ikke at indstille en adgangskode.

Vi pakker billedet

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

Vi kan desuden installere etckeeper med autopush konfigurationen

Lad os antage, at vi har distribueret vores build, arbejdet er startet; hvordan kan vi bedre samle forskellige versioner af vores system senere.

Etckeeper kan hjælpe os.

Sikkerhed er en personlig sag:

du kan beskytte bestemte grene

generere en unik nøgle for hver enhed

forbyde force push

osv. …

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

Lad os konfigurere autopush

Vi kan selvfølgelig oprette grene på enheden på forhånd (f.eks. lave et script eller en tjeneste, der kører ved første opstart).

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

Vi kan også gøre det på en smartere måde…

Den late vej

Lad os antage, at vi har en unik identifikator, f.eks. CPU-serialnummeret (eller MAC — seriøse virksomheder køber et område):

cat /proc/cpuinfo

# 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

Så kan vi bruge det som navn på den gren, vi vil pushe til:

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

Lad os oprette et simpelt script:

# 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:${branch}
fi

Og så — efter noget tid kan vi se ændringerne og danne en pakke oversigt til den målrettede firmware.