最全教程来啦！在RISC-V星光板上创建Debian系统镜像

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如何在StarFive 星光板上创建Debian系统镜像？

转自Linux开发者Houge的博客，原文链接

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

准备工作：

耐心

一杯咖啡

一块板子和一条串口调试线，至少16G的任何品牌的SD card

能熟练操作的一个Linux发行版（推荐Archlinux或者Ubuntu）

大致了解如何利用qemu和binfmt创建RISC-V模拟运行环境

大致了解如何创建块设备

大致了解如何创建一个RISC-V交叉编译环境

大致了解如何使用简单的systemd-nspawn容器或者chroot

大致了解StarFive VisionFive的启动流程

觉得以上准备好烦，就是想白嫖的朋友只有等我的视频连载吧~

第一部分：编译、打包内核，创建deb源

创建一个StarFive VisionFive的RISC-V内核尤为重要，截止本文完稿，主线内核5.16还没有对StarFive VisionFive的dts和deconfig提供支持，预计5.17能进入主线了，所以目前我们需要使用5.17的发布候选版本，就是RC版本进行编译和构建。完整流程如下：

#Debian或者Ubuntu

#Debian安装依赖：

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安装依赖：

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

#下载源码：

#可以从这个地址下载内核，但是不要从releases下载。大家最好下载最新的commits，在这里#我提供一个下载地址：https://github.com/starfive-tech/linux

mkdir -p linux-build

#创建编译目录

cd linux-build

#进入目录

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

#下载特定commits的内核源码，大家根据你当天最新commits下载。

tar -xpvf 54fad564dc7a117704e99248c3984f907e1867d5.tar.gz

#解压源码

mv linux-54fad564dc7a117704e99248c3984f907e1867d5 linux-5.17.0-rc5

#给解压出来的源码目录改一个简单的名字

cd linux-5.17.0-rc5

#进入该目录

cp arch/riscv/configs/starfive_jh7100_fedora_defconfig .config

#复制内核配置文件到内核源码根目录下，并取名为.config

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

#利用交叉编译工具链具体再配置内核

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

#-jX 有多少线程都可以利用上，最后那里是去个你喜欢的名字

#等待编译完成。完成后会在上一层目录生成4个deb文件，类似下图：

这4个deb文件中，其实我们只需要3个就足够了，一个是linux-headers，一个是linux-image。我们现在知道这三个文件放在你的家目录的linux-build目录下。下面我们看看如何用Arch构建：

Archlinux或者其他发行版，可以用类似的方法。

下面谈到一些小的技巧，关于文件系统的：

1. 假设你使用btrfs文件系统，在/mnt/目录下可以创建一个子卷，在子卷下编译，后续还能打个快照，做做备份；

2. 假设你使用zfs文件系统，建议使用zvol块设备，格式化成ext4文件系统，挂载到/mnt/xxx/目录下，构建和打包。原因也同样是方便备份和做克隆，抑或是快速部署。备份的理由是因为我前前后后用过三个版本的Debian Sid/unstable的gcc交叉编译工具链构建，第一次成功，过了一周编译失败了，因为gcc更新后引入了一个bug，需要打补丁，这个时候如果我有上一个版本的备份就直接rollback去构建和打包，就不影响后面的操作了。所以，养成备份和克隆的习惯很重要。下面我们假设你在Archlinux或者其他的发行版上已经在/mnt/xxx/目录下有子卷或者块设备了，直接开始～

#以下操作默认在root权限进行

pacman-Syay#安装我喜欢的yay

pacman-Sparu#安装你们喜欢的paru

#以上操作二选一

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

#安装Debian系统一些重要工具，debootstrap可以将各种架构的base system安装到指定目录，后面的keyring目的是提供密钥，用于验证deb包是否被篡改。

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

#从上海交大Debian镜像源下载最新的debian sid base system并且安装到/mnt/xxx目录

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

#从上海交大ubuntu镜像源下载最新的ubuntu 21.10 base system并且安装到/mnt/xxx目录

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

#利用systemd-nspawn创建名为kernel的debian/ubuntu x86_64 base system容器

#后续的操作可以参考上面Debian和Ubuntu的操作。完成之后，你需要记住打包好的deb包所在的位置，你可能需要使用root权限去将这些deb复制到你方便操作的目录下等待下一步操作。

完成内核编译打包，不要高兴太早。

注意在内核源码目录下把StarFive VisionFive的dtb文件复制出来到你记得的目录。这个dtb所在的目录是<内核源码>/arch/riscv/boot/dts/starfive/下。大家一定记住。

下面继续，针对安装内核deb有两种操作方法，我更推荐第二种。第一种简单，但是不清真，就是后续将编译打包好的riscv内核复制到将来的系统中，直接安装，命令是：dpkg -i xxx.deb；第二种方法，我更愿意叫它是Debian/Ubuntu安装软件的“原教旨主义”，就是通过架设我们的私有的RISC-V deb源，这样的好处是，可以让你身边有需求的朋友，完全按照Debian/Ubuntu系的传统，安装你做好的内核，并且能够维护这个内核版本，以方便他们后续更新使用。我们来谈架设Deb源。

选择合适的服务器：

如果是公司内部，可以选择在NAS上创建一个Ubuntu的虚拟机，然后将网络映射到你们公司局域网中，让所有人都能正常访问；

如果是像我这种，我选择XX云，建立一个Ubuntu的VPS作为deb源服务器。好的，现在假设VPS或者你的虚拟机已经创建好了。开始在VPS上操作吧。

apt install reprepro --yes

#安装reprepro，deb发布器

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

hwclock --systohc

apt install ntpdate

ntpdate -s time.nist.gov

#以上操作的目的是将VPS或者虚拟机的时间同步到标准北京时间，防止时间不匹配，无法安装和更新软件

gpg --gen-key

#生成你的密钥，后续deb包都会用这个私钥签名，其他机器需要下载你的公钥，用于验证

上图就是生成的密钥，用gpg --list-keys可以显示出来。注意那一长串字符：706CE3DD…，记下最后8位：33372332，它们有重要作用，别问我怎么知道的，哈哈哈哈～

apt install apache2 -y

#安装一个你会操作的web服务器，我比较习惯apache

下面去web服务器目录下创建目录：

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描述仓库的一些选项

#注意ubuntu-impish这个是名字，大家喜欢什么名字可以随便一点，根据你们的需要自由处理。

下面来配置distributions：

Origin: ubuntu

Suite: impish

Label: ubuntu

Codename: impish

Architectures: riscv64

Components: main

Description: Apt repository for StarFive VisionFive V1

SignWith:33372332

上面的内容我来解释一下：

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

Suite写成你的发行版的代号

Label类似Origin

Codename就是发行版代号

Components这个是组件，因为我们只是满足小范围的朋友使用，main就够了，如果是严格的维护，最好详细分类

描述部分大家自由发挥

SignWith这里是签名，还记得你的那8位密钥吗？

下面导出我们的公钥到源目录：

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

#再次强调那个8位密钥

上图就是创建后的大致样子。

下面就可以来发布或者撤销你创建好的内核deb包了：

reprepro -b /var/www/html/ubuntu-impish -C main includedeb impish/<你之前编译并打包好的deb目录>/*.deb

#这是发布你的deb包，这时候会弹出一个TUI，你在里面输入密码（gpg创建密钥对时输入的密码）

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

#从仓库移除或者撤销deb包

如果一切顺利，你的私有deb仓库就创建好了。好好维护吧～

第一部分小节：

• 内核编译打包推荐交叉编译，速度快；

• 记得dtb要复制出来，方便最后处理；

• 构建出来的deb包强烈推荐使用传统的架设源服务器管理

第二部分：创建块设备、分区，创建RISC-V的Debian base system

现在无论任何一个发行版，安装zfs的树外内核模块都非常方便了，下面以我自己的习惯来创建块设备。如果各位不会使用zfs文件系统，也没关系，利用losetup创建.img文件，作为块设备也是一样的。虽然zfs更加“科学”，笑死笑死～

#以下内容均在root权限下操作：

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

#在root/Container/池下，创建一个名字叫做starfive-lxde块设备，大小是10G（10G对于Debian/Ubuntu都够了，但是对于Gentoo是不够的，Gentoo需要120G）

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

#对该块设备进行分区，分区的样子类似下图：

格式化上面的三个分区：

注意第一个分区是空分区；

第二个分区，格式化成vfat，不用取label名字；

第三个分区，格式化成ext4，label取名字叫做：_/boot；

第四个分区，格式化成ext4，label取名字叫做：_/；

在/mnt目录下创建一个目录，我这里就叫做：Starfive，即/mnt/Starfive

开始一系列操作来挂载块设备到目录到/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

挂载完成后，可以运行lsblk查看下，结构类似下图：

利用debootstrap安装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/

解释一下：

–arch=riscv64这里强调了架构，是riscv64的；

–keyring这里需要大家去单独下载一个deb包，我已经不记得debian和ubuntu的源里是否包含，不包含可以下载这个包，下载后解压deb提取debian-ports-archive-keyring.gpg这个文件放到我上面这个目录下；

–include在base system保重，添加特定的包，debian-ports-archive-keyring包是密钥包，添加一下避免后续万一缺少密钥什么麻烦

目前RISC-V架构并不在稳定版本Debian的支持中，比方说现在的Debian稳定版是Debian 11，它是不支持RISC-V的，所以我们只能用不稳定版本Sid/Unstable，如果你在某些网站看到RISC-V是稳定分支，那是宣传，并不是真实情况。

/mnt/Starfive是目录，现在已经挂载好块设备了

https://deb.debian.org/debian-ports/是下载deb包的地址（这是官方源，建议不要用镜像，偶尔因为同步问题，会出现文件校验不匹配）

根据各位的网速，完成base system的部署。

第二部分小节：

用你们习惯的方法创建块设备；

习惯去备份，避免重复劳动，节约时间；

掌握debootstrap的命令，可以看看help的输出，多尝试总不会有错。

第三部分：完善基础系统，准备/boot目录必要文件，为开发板最后启动做准备Debian/Ubuntu创建RISC-V模拟环境

#以下内容均在root权限下完成

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

#安装qemubinfmt创建模拟环境

Archlinux或者其它发行版创建RISC-V模拟环境

大家参考这段Archlinuxwiki就可以了，我就不班门弄斧了。

随后我们就可以直接用systemd-nspawn进入容器开始后续的操作。

#以下内容均在root权限下完成

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

#启动名字为starfive，根目录在/mnt/Starfive的Debian RISC-V容器。

apt update; apt dist-upgrade -y

#更新系统

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

#安装必要的工具，编辑器，为后续生成initramfs镜像做准备。

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

#添加内核私有源的公钥到apt-key中，我记得ubuntu和debian这里略有不同，大家根据不同发行版再搜索下方法。

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

#添加私有源的地址到/etc/apt/sources.list中

apt update; apt install <你私有源中内核的名字，切记linux-headers linux-image都安装>

#刷源，安装私有源内核

这个时候你的/boot目录下应该是这样的：

大家可以从这里下载最早创建的Fedora镜像中的启动必要的文件，你可能会问，为什么Debian/Ubuntu下不能根据自己的发行版创建？其实原因是开发板的uboot读取的配置文件和目前.efi文件所决定的，我们按部就班就可以了。

下面我们就需要将Fedora原始镜像中文件复制到Debian/Ubuntu的/boot目录下，做适当修改就可以了。

将boot文件夹（从上面下载的压缩包解压出来以后，你会看到）复制到Debian/Ubuntuboot目录下。

那么目前Debian/Ubuntu的/boot目录下就还有一个boot文件夹，里面有一个叫做uEnv.txt的文件，大家可以用常用的编辑器打开，将Fedora修改成Debian。类似下面两张图所示：

完成后我们来复制EFI文件夹（压缩包里可以见到），将这个EFI文件夹完整复制到Debian/Ubuntu的/boot/efi/目录下，你可将EFI文件夹里的fedora删掉，当然保留也可以，作为一个备份。

将编译内核那个部分生成的dtb复制到你的Debian/Ubuntu的/boot/目录下。

将压缩包中的extlinux目录还有grub.cfg也复制到Debian/Ubuntu的/boot目录下，用编辑器对extlinux里面的配置文件和grub.cfg进行修改，修改的内容包括kernel对应的vmlinuz文件名，fdt对应的dtb文件，initd对应的initramfs镜像，UUID值，你可以重新打开一个终端sudo lsblk查看根目录的UUID，复制后、粘贴过去。最后样子大概是这样的：

最后别忘了ls-l看看/boot目录，再tree检查一下（没有tree就apt安装一下）。

感觉大功告成了，别忘了最后的收尾：

passwd root

#为root创建一个密码

sync

#同步文件系统，写入缓存

exit

#退出容器

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

#卸载挂载的块设备

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

#将做好的块设备烧到你的sdcard上，这里注意确定你的块设备，别写错了

第三部分小结：

根据你做的镜像发行版不同，Debian和Ubuntu导入你内核私有源的公钥会略有不同，根据遇到的情况查阅Google

按部就班，多检查细节