编译并运行 Linux 内核¶
实验用树莓派型号为 raspberrypi 3b+，并要求编译 64bit 内核。
环境准备¶
编译 kernel：Linux 物理机/虚拟机/WSL
运行 QEMU：需要图形界面
一些可能的组合：
- Windows 下安装 QEMU，用 WSL2 编译 kernel
- Linux 服务器编译 kernel，安装 QEMU 并用 X11 转发图形界面
- Vlab 使用包含桌面的 Ubuntu 20.04
此实验文档以包含桌面的 Ubuntu 20.04 (x86) 为例 (其他系统和架构请自行安装所需要的环境)。
配置交叉编译环境¶
sudo apt install git bc bison flex libssl-dev make libc6-dev libncurses5-dev crossbuild-essential-arm64
安装 QEMU¶
sudo apt install qemu qemu-user qemu-system-arm
下载并解压源码¶
本次实验采用的源码地址
由于从 GitHub 直接下载速度缓慢，可以从这里下载。
解压：
tar -xf linux-raspberrypi-kernel_1.20210108-1.tar.gz
mv linux-raspberrypi-kernel_1.20210108-1 linux
下载其他文件¶
下载 tools.tar.gz 里面包含在 QEMU 以及树莓派上运行所需文件和 3 个测试程序。
解压：
tar -xf tools.gz
编译内核¶
生成默认配置：
cd linux
KERNEL=kernel8 make ARCH=arm64 CROSS_COMPILE=aarch64-linux-gnu- bcmrpi3_defconfig
使用图形界面编辑配置 (如果不熟悉选项，推荐先编译一次未裁剪的内核)，如果对选项有疑问可以多使用 ? 查看说明。
KERNEL=kernel8 make ARCH=arm64 CROSS_COMPILE=aarch64-linux-gnu- menuconfig
编译：
KERNEL=kernel8 make ARCH=arm64 CROSS_COMPILE=aarch64-linux-gnu- Image modules dtbs
编译时可以加上参数 -j n 以加快速度，根据官方说法，n 应取你的机器核数*1.5：
KERNEL=kernel8 make ARCH=arm64 CROSS_COMPILE=aarch64-linux-gnu- Image modules dtbs -j n
参考时间：使用 Vlab 平台虚拟机(双核)，time 统计时间。未裁剪内核约 45 min。
4407.53s user 513.19s system 181% cpu 45:04.30 total
QEMU 运行¶
如果想在树莓派中运行，参考后续章节「在树莓派上运行 Linux 内核和 init (选做)」
在 QEMU 中运行编译好的内核。
qemu-system-aarch64 \
-kernel linux/arch/arm64/boot/Image \
-dtb tools/boot_utils/bcm2710-rpi-3-b-plus.dtb \
-M raspi3 -m 1024 \
-serial stdio \
-append "rw loglevel=8"
预期现象应是看到 kernel panic。
如果希望看到完整的输出，可以改参数 -append "rw earlycon=pl011,0x3f201000 console=ttyAMA0 loglevel=8" 将它们从串口输出 (即连接到 stdio)。
如果不希望看到太多 log，可以将 loglevel 降低 (最低为 0)。
运行 RaspiOS (非必做)¶
尝试在 QEMU 中用自己编译的内核运行 RaspiOS，镜像下载。推荐用未裁剪内核玩耍。
qemu-img resize ../2020-08-20-raspios-buster-arm64-lite.img 2G
qemu-system-aarch64 \
-kernel linux/arch/arm64/boot/Image \
-dtb tools/boot_utils/bcm2710-rpi-3-b-plus.dtb \
-M raspi3 -m 1024 \
-serial stdio \
-append "rw loglevel=8 root=/dev/mmcblk0p2 fsck.repair=yes net.ifnames=0 rootwait memtest=1" \
-drive file=./2020-08-20-raspios-buster-arm64-lite.img,format=raw,if=sd
默认用户名 pi 密码 raspberry
Have fun :D