為VisionFive星光板上創(chuàng)建Debian系統(tǒng)鏡像

準(zhǔn)備工作：

耐心
一杯咖啡
一塊板子和一條串口調(diào)試線，至少16G的任何品牌的 sdcard
能熟練操作的一個 Linux 發(fā)行版（推薦 Archlinux 或者 Ubuntu）
大致了解如何利用 qemu 和 binfmt 創(chuàng)建 RISC-V 模擬運(yùn)行環(huán)境（推薦閱讀）
大致了解如何創(chuàng)建塊設(shè)備（推薦參考的一篇文章：losetup創(chuàng)建塊設(shè)備，或者利用 zfs 創(chuàng)建塊設(shè)備，我更習(xí)慣后者，后面的內(nèi)容會以 zfs 文件系統(tǒng)為例，但實(shí)際操作中，僅僅是創(chuàng)建塊設(shè)備不同，掛載無異）
大致了解如何創(chuàng)建一個 RISC-V 交叉編譯環(huán)境（推薦閱讀）
大致了解如何使用簡單的 systemd-nspawn 容器（推薦閱讀）或者 chroot（推薦閱讀）
大致了解 StarFive VisionFive V1 的啟動流程（推薦閱讀，不想閱讀的朋友等等我的視頻）
覺得以上準(zhǔn)備好煩，就是想白嫖的朋友只有等我的視頻連載吧

第一部分：編譯、打包內(nèi)核，創(chuàng)建 deb 源：

創(chuàng)建一個StarFive VisionFive V1 的 RISC-V 內(nèi)核尤為重要，截止本文完稿，主線內(nèi)核 5.16 還沒有對 StarFive VisionFive V1 的 dts 和 deconfig 提供支持，預(yù)計 5.17 能進(jìn)入主線了，所以目前我們需要使用 5.17 的發(fā)布候選版本，就是 RC 版本進(jìn)行編譯和構(gòu)建。完整流程如下：

#Debian 或者 Ubuntu

#Debian 安裝依賴：
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 安裝依賴：
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

#下載源碼：
#可以從這個地址下載內(nèi)核，但是不要從 releases 下載。大家最好下載最新的 commits，在這里#我提供一個下載地址：https://github.com/starfive-tech/linux

mkdir -p linux-build
#創(chuàng)建編譯目錄

cd linux-build
#進(jìn)入目錄

wget https://github.com/starfive-tech/linux/archive/54fad564dc7a117704e99248c3984f907e1867d5.tar.gz
#下載特定 commits 的內(nèi)核源碼，大家根據(jù)你當(dāng)天最新 commits 下載。

tar -xpvf 54fad564dc7a117704e99248c3984f907e1867d5.tar.gz
#解壓源碼

mv linux-54fad564dc7a117704e99248c3984f907e1867d5 linux-5.17.0-rc5
#給解壓出來的源碼目錄改一個簡單的名字

cd linux-5.17.0-rc5
#進(jìn)入該目錄

cp arch/riscv/configs/starfive_jh7100_fedora_defconfig .config
#復(fù)制內(nèi)核配置文件到內(nèi)核源碼根目錄下，并取名為 .config

make ARCH=riscv CROSS_COMPILE=riscv64-linux-gnu- menuconfig
#利用交叉編譯工具鏈具體再配置內(nèi)核

make ARCH=riscv CROSS_COMPILE=riscv64-linux-gnu- -jX bindeb-pkg LOCALVERSION=-starfive-xxx
#-jX 有多少線程都可以利用上，最后那里是去個你喜歡的名字
#等待編譯完成。完成后會在上一層目錄生成4個deb文件，類似下圖：

這4個 deb 文件中，其實(shí)我們只需要3個就足夠了，一個是 linux-headers ，一個是 linux-image 。我們現(xiàn)在知道這三個文件放在你的家目錄的 linux-build 目錄下。下面我們看看如何用 Arch 構(gòu)建：

Archlinux 或者其他發(fā)行版，可以用類似的方法。
下面談到一些小的技巧，關(guān)于文件系統(tǒng)的：

1. 假設(shè)你使用 btrfs 文件系統(tǒng)，在 /mnt/ 目錄下可以創(chuàng)建一個子卷，在子卷下編譯，后續(xù)還能打個快照，做做備份；

2. 假設(shè)你使用 zfs 文件系統(tǒng)，建議使用 zvol 塊設(shè)備，格式化成 ext4 文件系統(tǒng)，掛載到 /mnt/xxx/ 目錄下，構(gòu)建和打包。原因也同樣是方便備份和做克隆，抑或是快速部署。

備份的理由是因?yàn)槲仪扒昂蠛笥眠^三個版本的 Debian Sid/unstable 的 gcc 交叉編譯工具鏈構(gòu)建，第一次成功，過了一周編譯失敗了，因?yàn)?gcc 更新后引入了一個 bug ，需要打補(bǔ)丁，這個時候如果我有上一個版本的備份就直接 rollback 去構(gòu)建和打包，就不影響后面的操作了。所以，養(yǎng)成備份和克隆的習(xí)慣很重要。下面我們假設(shè)你在 Archlinux 或者其他的發(fā)行版上已經(jīng)在 /mnt/xxx/ 目錄下有子卷或者塊設(shè)備了，直接開始～

#以下操作默認(rèn)在 root 權(quán)限進(jìn)行

pacman -S yay #安裝我喜歡的 yay
pacman -S paru #安裝你們喜歡的 paru

#以上操作二選一

yay -S debootstrap debian-archive-keyring ubuntu-keyring
#安裝 debian 系一些重要工具，debootstrap 可以將各種架構(gòu)的 base system 安裝到指定目錄，后面的 keyring 目的是提供密鑰，用于驗(yàn)證 deb 包是否被篡改。

debootstrap unstable /mnt/xxx https://mirror.sjtu.edu.cn/debian/
#從上海交大 debian 鏡像源下載最新的 debian sid base system 并且安裝到 /mnt/xxx 目錄
debootstrap impish /mnt/xxx https://mirror.sjtu.edu.cn/ubuntu/
#從上海交大 ubuntu 鏡像源下載最新的 ubuntu 21.10 base system 并且安裝到 /mnt/xxx 目錄

systemd-nspawn -D /mnt/xxx/ -M kernel --bind-ro=/etc/resolv.conf
#利用 systemd-nspawn 創(chuàng)建 名為 kernel 的 debian/ubuntu x86_64 base system 容器

#后續(xù)的操作可以參考上面 Debian 和 Ubuntu 的操作。完成之后，你需要記住打包好的 deb 包所在的位置，你可能需要使用 root 權(quán)限去將這些 deb 復(fù)制到你方便操作的目錄下等待下一步操作。

完成內(nèi)核編譯打包，不要高興太早。

注意在內(nèi)核源碼目錄下把 StarFive VisionFive V1 的 dtb 文件復(fù)制出來到你記得的目錄。這個 dtb 所在的目錄是 <內(nèi)核源碼>/arch/riscv/boot/dts/starfive/ 下。大家一定記住。

下面繼續(xù)，針對安裝內(nèi)核 deb 有兩種操作方法，我更推薦第二種。第一種簡單，但是不清真，就是后續(xù)將編譯打包好的 riscv 內(nèi)核復(fù)制到將來的系統(tǒng)中，直接安裝，命令是：dpkg -i xxx.deb ；第二種方法，我更愿意叫它是 Debian/Ubuntu 安裝軟件的“原教旨主義”，就是通過架設(shè)我們的私有的 RISC-V deb 源，這樣的好處是，可以讓你身邊有需求的朋友，完全按照 Debian/Ubuntu 系的傳統(tǒng)，安裝你做好的內(nèi)核，并且能夠維護(hù)這個內(nèi)核版本，以方便他們后續(xù)更新使用。我們來談架設(shè) Deb 源。

選擇合適的服務(wù)器：

如果是公司內(nèi)部，可以選擇在 NAS 上創(chuàng)建一個 Ubuntu 的虛擬機(jī)，然后將網(wǎng)絡(luò)映射到你們公司局域網(wǎng)中，讓所有人都能正常訪問；

如果是像我這種，我選擇XX云，建立一個 Ubuntu 的 VPS 作為 deb 源服務(wù)器。好的，現(xiàn)在假設(shè) VPS 或者你的虛擬機(jī)已經(jīng)創(chuàng)建好了。開始在 VPS 上操作吧。

apt install reprepro --yes
#安裝 reprepro ，deb 發(fā)布器

ln -sf /usr/share/zoneinfo/Asia/Shanghai /etc/localtime 
hwclock --systohc
apt install ntpdate
ntpdate -s time.nist.gov
#以上操作的目的是將 VPS 或者虛擬機(jī)的時間同步到標(biāo)準(zhǔn)北京時間，防止時間不匹配，無法安裝和更新軟件

gpg --gen-key
#生成你的密鑰，后續(xù) deb 包都會用這個私鑰簽名，其他機(jī)器需要下載你的公鑰，用于驗(yàn)證

上圖就是生成的密鑰，用 gpg --list-keys 可以顯示出來。注意那一長串字符：706CE3DD… ，記下最后8位：33372332，它們有重要作用，別問我怎么知道的，哈哈哈哈～

apt install apache2 -y
#安裝一個你會操作的 web 服務(wù)器，我比較習(xí)慣 apache

下面去 web 服務(wù)器目錄下創(chuàng)建目錄：

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 描述倉庫的一些選項(xiàng)

#注意 ubuntu-impish 這個是名字，大家喜歡什么名字可以隨便一點(diǎn)，根據(jù)你們的需要自由處理。

下面來配置 distributions ：

Origin: ubuntu
Suite: impish
Label: ubuntu
Codename: impish
Architectures: riscv64
Components: main
Description: Apt repository for StarFive VisionFive V1
SignWith: 33372332

上面的內(nèi)容我來解釋一下：

Origin 如果你是 Debian，就寫 Debian，如果是 Ubuntu ，就寫 Ubuntu
Suite 寫成你的發(fā)行版的代號
Label 類似 Origin
Codename 就是發(fā)行版代號
Components 這個是組件，因?yàn)槲覀冎皇菨M足小范圍的朋友使用，main 就夠了，如果是嚴(yán)格的維護(hù)，最好詳細(xì)分類
描述部分大家自由發(fā)揮
SignWith 這里是簽名，還記得你的那8位密鑰嗎？

下面導(dǎo)出我們的公鑰到源目錄：

gpg --export --armor 33372332 > /var/www/html/ubuntu-impish/gpg-public.key
#再次強(qiáng)調(diào)那個8位密鑰

上圖就是創(chuàng)建后的大致樣子。

下面就可以來發(fā)布或者撤銷你創(chuàng)建好的內(nèi)核 deb 包了：

reprepro -b /var/www/html/ubuntu-impish -C main includedeb impish /<你之前編譯并打包好的 deb目錄>/*.deb
#這是發(fā)布你的 deb 包，這時候會彈出一個 TUI ，你在里面輸入密碼（gpg 創(chuàng)建密鑰對時輸入的密碼）

reprepro -b /var/www/html/ubuntu-impish -C main remove impish 
#從倉庫移除或者撤銷 deb 包

如果一切順利，你的私有 deb 倉庫就創(chuàng)建好了。好好維護(hù)吧～

第一部分小節(jié)：

內(nèi)核編譯打包推薦交叉編譯，速度快；
記得 dtb 要復(fù)制出來，方便最后處理；
構(gòu)建出來的 deb 包強(qiáng)烈推薦使用傳統(tǒng)的架設(shè)源服務(wù)器管理

第二部分：創(chuàng)建塊設(shè)備，分區(qū)，創(chuàng)建 RISC-V 的 Debian base system

現(xiàn)在無論任何一個發(fā)行版，安裝 zfs 的樹外內(nèi)核模塊都非常方便了，下面以我自己的習(xí)慣來創(chuàng)建塊設(shè)備。如果各位不會使用 zfs 文件系統(tǒng)，也沒關(guān)系，利用 losetup 創(chuàng)建 .img 文件，作為塊設(shè)備也是一樣的。雖然 zfs 更加“科學(xué)”，笑死笑死～

#一下內(nèi)容均在 root 權(quán)限下操作：

zfs create -V 10G root/Container/starfive-lxde
#在 root/Container/ 池下，創(chuàng)建一個名字叫做 starfive-lxde 塊設(shè)備，大小是10G（10G 對于 Debian/Ubuntu 都夠了，但是對于 Gentoo 是不夠的，Gentoo 需要120G） 

cfdisk -z /dev/zvol/root/Container/starfive-lxde
#對該塊設(shè)備進(jìn)行分區(qū)，分區(qū)的樣子類似下圖：

格式化上面的三個分區(qū)：

注意第一個分區(qū)是空分區(qū)；
第二個分區(qū)，格式化成 vfat ，不用取 label 名字；
第三個分區(qū)，格式化成 ext4，label 取名字叫做：_/boot ；
第四個分區(qū)，格式化成 ext4，label 取名字叫做：_/ ；

在 /mnt 目錄下創(chuàng)建一個目錄，我這里就叫做：Starfive，即 /mnt/Starfive

開始一些列操作來掛載塊設(shè)備到目錄到 /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 -t vfat /dev/zvol/root/Container/starfive-lxde-part2 /mnt/Starfive/boot/efi

掛載完成后，可一運(yùn)行 lsblk 查看下，結(jié)構(gòu)類似下圖：

利用 debootstrap 安裝 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/

解釋一下：

–arch=riscv64 這里強(qiáng)調(diào)了架構(gòu)，是 riscv64 的；
–keyring 這里需要大家去單獨(dú)下載一個 deb 包，我已經(jīng)不記得 debian 和 ubuntu 的源里是否包含，不包含可以下載這個包，下載后解壓 deb 提取 debian-ports-archive-keyring.gpg這個文件放到我上面這個目錄下；
–include 在 base system 保重，添加特定的包，debian-ports-archive-keyring 包是密鑰包，添加一下避免后續(xù)萬一缺少密鑰什么麻煩
目前 RISC-V 架構(gòu)并不在穩(wěn)定版本 Debian 的支持中，比方說現(xiàn)在的 Debian 穩(wěn)定版是 Debian 11，它是不支持 RISC-V 的，所以我們只能用不穩(wěn)定版本 Sid/Unstable，如果你在某些網(wǎng)站看到 RISC-V 是穩(wěn)定分支，那是宣傳，并不是真實(shí)情況。
/mnt/Starfive 是目錄，現(xiàn)在已經(jīng)掛載好塊設(shè)備了
https://deb.debian.org/debian-ports/ 是下載 deb 包的地址（這是官方源，建議不要用鏡像，偶爾因?yàn)橥絾栴}，會出現(xiàn)文件校驗(yàn)不匹配）

根據(jù)各位的網(wǎng)速，完成 base system 的部署。

第二部分小節(jié)：

用你們習(xí)慣的方法創(chuàng)建塊設(shè)備；
習(xí)慣去備份，避免重復(fù)勞動，節(jié)約時間；
掌握 debootstrap 的命令，可以看看 help 的輸出，多嘗試總不會有錯。

第三部分：完善基礎(chǔ)系統(tǒng)，準(zhǔn)備 /boot 目錄必要文件，為開發(fā)板最后啟動做準(zhǔn)備

Debian/Ubuntu 創(chuàng)建 RISC-V 模擬環(huán)境

#以下內(nèi)容均在 root 權(quán)限下完成

apt install qemu-user-static binfmt-support -y
#安裝 qemu binfmt 創(chuàng)建模擬環(huán)境

Archlinux 或者其它發(fā)行版創(chuàng)建 RISC-V 模擬環(huán)境

大家參考這段 Archlinux wiki 就可以了，我就不班門弄斧了。

隨后我們就可以直接用 systemd-nspawn 進(jìn)入容器開始后續(xù)的操作。

#一下內(nèi)容均在 root 權(quán)限下完成

systemd-nspawn -D /mnt/Starfive -M starfive --bind-ro=/etc/resolv.conf
#啟動名字為 starfive ，根目錄在 /mnt/Starfive 的 Debian RISC-V 容器。

apt update; apt dist-upgrade -y
#更新系統(tǒng)

apt install curl gnupg2 gnupg vim nano initramfs-tools -y
#安裝必要的工具，編輯器，為后續(xù)生成 initramfs 鏡像做準(zhǔn)備。

curl -s http://<內(nèi)核私有源的地址>/xxx/gpg-public.key | apt-key add -
#添加內(nèi)核私有源的公鑰到 apt-key 中，我記得 ubuntu 和 debian 這里略有不同，大家根據(jù)不同發(fā)行版再搜索下方法。

deb http://<內(nèi)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 <你私有源中內(nèi)核的名字，切記 linux-headers linux-image 都安裝>
#刷源，安裝私有源內(nèi)核

這個時候你的 /boot 目錄下應(yīng)該是這樣的：

大家可以從這里下載最早創(chuàng)建的 Fedora 鏡像中的啟動必要的文件，你可能會問，為什么 Debian/Ubuntu 下不能根據(jù)自己的發(fā)行版創(chuàng)建？其實(shí)原因是開發(fā)板的 uboot 讀取的配置文件和目前 .efi 文件所決定的，我們按部就班就可以了。

下面我們就需要將 Fedora 原始鏡像中文件復(fù)制到 Debian/Ubuntu 的 /boot 目錄下，做適當(dāng)修改就可以了。

將 boot 文件夾（從上面下載的壓縮包解壓出來以后，你會看到）復(fù)制到Debian/Ubuntu?boot目錄下。

那么目前 Debian/Ubuntu 的 /boot 目錄下就還有一個 boot 文件夾，里面有一個叫做 uEnv.txt 的文件，大家可以用常用的編輯器打開，將 Fedora 修改成 Debian 。類似下面兩張圖所示：

完成后我們來復(fù)制 EFI 文件夾（壓縮包里可以見到），將這個 EFI 文件夾完整復(fù)制到 Debian/Ubuntu 的 /boot/efi/ 目錄下，你可將 EFI 文件夾里的 fedora 刪掉，當(dāng)然保留也可以，作為一個備份。

將編譯內(nèi)核那個部分生成的 dtb 復(fù)制到你的 Debian/Ubuntu 的 /boot/ 目錄下。

將壓縮包中的 extlinux 目錄還有 grub.cfg 也復(fù)制到 Debian/Ubuntu 的 /boot 目錄下，用編輯器對 extlinux 里面的配置文件和 grub.cfg 進(jìn)行修改，修改的內(nèi)容包括 kernel 對應(yīng)的 vmlinuz 文件名，fdt 對應(yīng)的 dtb 文件，initd 對應(yīng)的 initramfs 鏡像，UUID值，你可以重新打開一個終端 sudo lsblk 查看根目錄的 UUID，復(fù)制后、粘貼過去。最后樣子大概是這樣的：

最后別忘了 ls -l 看看 /boot 目錄，再 tree 檢查一下（沒有 tree 就 apt 安裝一下）。

感覺大功告成了，別忘了最后的收尾：

passwd root
#為 root 創(chuàng)建一個密碼

sync
#同步文件系統(tǒng)，寫入緩存

exit
#退出容器

umount /dev/zvol/root/Container/starfive-lxde-*
#卸載掛載的塊設(shè)備

dd if=/dev/zvol/root/Container/starfive-lxde of=/dev/<你的sdcard> status=progress bs=1M
#將做好的塊設(shè)備燒到你的 sdcard 上，這里注意確定你的塊設(shè)備，別寫錯了