🥇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).

Ndërtimi i imazhit

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.

!!! ВНИМАНИЕ!!!
Если вы планируете использовать контейнер для сборки чего либо, ознакомьтесь:
https://sourceware.org/bugzilla/show_bug.cgi?id=23960
https://bugs.launchpad.net/qemu/+bug/1805913
Тогда для x86_64 host и arm guest необходимо использовать i386 версию qemu:
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
# 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

Простой скрипт:

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

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:

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

Обновим:

# 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.

Безопасность личное дело каждого:

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"

А можем поступить хитрее…

Ленивый путь

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

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

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

Создадим простой скрипт:

# 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

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