🥇Erstellung eines Ubuntu-Images für ARM „from scratch“

Wenn die Entwicklung gerade erst beginnt, ist oft noch unklar, welche Pakete in das Ziel-rootfs aufgenommen werden.

Mit anderen Worten, es ist noch zu früh, sich auf LFS, buildroot oder yocto (oder etwas anderes) zu stürzen, aber man muss bereits anfangen. Für die Reicheren (ich habe auf meinen Pilotmustern 4GB eMMC) gibt es die Möglichkeit, den Entwicklern eine Distribution bereitzustellen, die es erlaubt, schnell fehlende Komponenten zu liefern, und später können wir immer Paketlisten zusammenstellen und eine Liste für das Ziel-rootfs erstellen.

Dieser Artikel bringt nichts Neues und ist eine einfache Copy-Paste-Anleitung.

Ziel des Artikels ist es, Ubuntu rootfs für ARM-Boards (in meinem Fall basierend auf Colibri imx7d) zu erstellen.

Erstellung des Images

Wir erstellen das Ziel-rootfs zur Vervielfältigung.

Wir entpacken Ubuntu Base

Die Version wählen wir selbst nach Bedarf und eigenen Vorlieben. Hier habe ich 20 aufgeführt.

$ 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

Überprüfung der BINFMT-Unterstützung im Kernel

Wenn Sie eine verbreitete Distribution verwenden, ist die Unterstützung für BINFMT_MISC vorhanden und alles ist eingestellt. Falls nicht, bin ich mir sicher, dass Sie wissen, wie Sie die Unterstützung für BINFMT im Kernel aktivieren.

Stellen Sie sicher, dass BINFMT_MISC im Kernel aktiviert ist:

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

Jetzt müssen die Einstellungen überprüft werden:

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

Sie können es manuell registrieren, beispielsweise mit dieser Anleitung.

Konfiguration von qemu static arm

Jetzt benötigen wir eine statisch kompilierte Version von qemu.

!!! VORSICHT!!!
Wenn Sie einen Container zum Erstellen von etwas verwenden möchten, lesen Sie:
https://sourceware.org/bugzilla/show_bug.cgi?id=23960
https://bugs.launchpad.net/qemu/+bug/1805913
Dann müssen Sie für x86_64-Hosts und arm-Gäste die i386-Version von qemu verwenden:
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
$ alien -t qemu-user-static_5.0-13_amd64.deb
# Der Pfad im rootfs und der Name der ausführbaren Datei müssen mit /proc/sys/fs/binfmt_misc/qemu-arm übereinstimmen
$ 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-Ausführungsdatei, x86-64, Version 1 (GNU/Linux), statisch verlinkt, BuildID[sha1]=be45f9a321cccc5c139cc1991a4042907f9673b6, für GNU/Linux 3.2.0, entfernt
$ 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-Ausführungsdatei, x86-64, Version 1 (GNU/Linux), statisch verlinkt, BuildID[sha1]=be45f9a321cccc5c139cc1991a4042907f9673b6, für GNU/Linux 3.2.0, entfernt

Chroot

Ein einfaches Skript:

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

Betrachten Sie das erhaltene Ergebnis:

$ .\/ch-mount.sh -m rootfs\/\n# cat \/etc\/os-release\nNAME="Ubuntu"\nVERSION="20.04 LTS (Focal Fossa)"\nID=ubuntu\nID_LIKE=debian\nPRETTY_NAME="Ubuntu 20.04 LTS"\nVERSION_ID="20.04"\nHOME_URL="https:\/\/www.ubuntu.com\/"\nSUPPORT_URL="https:\/\/help.ubuntu.com\/"\nBUG_REPORT_URL="https:\/\/bugs.launchpad.net\/ubuntu\/"\nPRIVACY_POLICY_URL="https:\/\/www.ubuntu.com\/legal\/terms-and-policies\/privacy-policy"\nVERSION_CODENAME=focal\nUBUNTU_CODENAME=focal\n# uname -a\nLinux NShubin 5.5.9-gentoo-x86_64 #1 SMP PREEMPT Mon Mar 16 14:34:52 MSK 2020 armv7l armv7l armv7l GNU\/Linux

Aus Interesse messen wir die Größe vor und nach der Installation des minimalen (für mich) Paketsatzes:

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

Wir aktualisieren:

# apt update
# apt upgrade --yes

Wir installieren die für uns interessanten Pakete:

# 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

Die Header-Dateien des Kernels und die Module sind ein separates Thema. Den Bootloader, den Kernel, die Module und den Device Tree werden wir natürlich nicht über Ubuntu installieren. Sie kommen von außen zu uns, entweder bauen wir sie selbst oder der Hersteller des Boards stellt sie uns zur Verfügung; in jedem Fall liegt das außerhalb dieser Anleitung.

In gewissem Maße sind Versionsunterschiede akzeptabel, aber es ist besser, sie mit dem Kernel-Build zu beziehen.

# apt install --yes linux-headers-generic

Wir sehen uns an, was dabei herausgekommen ist, und das ist nicht wenig:

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

Vergessen Sie nicht, ein Passwort festzulegen.

Wir packen das Image

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

Zusätzlich können wir etckeeper mit der Einstellung autopush installieren.

Angenommen, wir haben unser Build verteilt, die Arbeit läuft, wie können wir dann später verschiedene Versionen unseres Systems zusammenstellen?

Etckeeper kann uns zur Hilfe kommen.

Sicherheit ist jedem selbst überlassen:

Sie können bestimmte Zweige schützen

einen einzigartigen Schlüssel für jedes Gerät generieren

force push verbieten

usw. …

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

Wir konfigurieren autopush

Wir können natürlich im Voraus Zweige auf dem Gerät erstellen (zum Beispiel ein Skript oder einen Dienst erstellen, der beim ersten Start ausgeführt wird).

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

Oder wir könnten cleverer vorgehen…

Der faule Weg

Lassen Sie uns eine Art einzigartigen Identifikator haben, zum Beispiel die Seriennummer des Prozessors (oder MAC — seriöse Unternehmen kaufen einen Bereich):

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

Dann können wir ihn für den Namen des Zweigs verwenden, in den wir pushen werden:

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

Lassen Sie uns ein einfaches Skript erstellen:

# 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

Und das war's — nach einiger Zeit können wir die Änderungen einsehen und eine Liste der Pakete für das Ziel-BIOS erstellen.