为树莓派 3 构建 64 位内核

Question

编辑：在写完这个这篇文章之后，我在树莓派 3 上基于 Debian 开始打造 64 位的系统。你可以 在这里找到 。

树莓派 3 配有 Broadcom BCM2837 64 位 ARMv8 四核 Cortex A53 处理器，它是一个 64 位 CPU。如果你有一块，运行以下命令可能会让你感到惊讶：

uname -a
Linux raspberrypi 4.4.34-v7+ #930 SMP Wed Nov 23 15:20:41 GMT 2016 armv7l GNU/Linux

是的，这是一个 32 位内核。这是因为树莓派基金会还没有为官方的树莓派系统 Raspbian 提供 64 位版本。然而你可以构建一个，多亏了 Electron752 提供的许多补丁。

构建内核

树莓派基金会维护着 它们自己的 Linux 内核分支 ，它为它们的设备特别裁剪过，同时定期地从上游合并。

我们将会遵照 这个页面 的指导来构建一个 64 位内核。

我们不能使用“本地构建”的方法，因为它需要一块 64 位的树莓派，这个我们明显还没有。因此我们需要交叉编译它，Ubuntu 是推荐的系统。我个人没有 Ubuntu，因此我在一个有 2 个 CPU 的 Ubuntu 16.04 Digital Ocean 实例上构建，这应该花费我 $0.03。如果你也想这么做，你可以通过 这个链接 得到 $10 的免费额度。或者你可以通过使用 Virtualbox 中的 Ubuntu VM 作为实例。

首先，我们需要一些构建工具以及** aarch64 交叉编译器**：

apt-get update
apt-get install -y bc build-essential gcc-aarch64-linux-gnu git unzip

接着我们可以下载 Linux 内核源码：

git clone –depth=1 -b rpi-4.8.y https://github.com/raspberrypi/linux.git

进入到创建的 git 目录。另外你可以为你的内核添加额外的版本标签，可以通过编辑 Makefile 的开始几行完成：

VERSION = 4
PATCHLEVEL = 8
SUBLEVEL = 13
EXTRAVERSION = +bilal

为了构建它，运行下面的命令：

make ARCH=arm64 CROSS_COMPILE=aarch64-linux-gnu- bcmrpi3_defconfig
make -j 3 ARCH=arm64 CROSS_COMPILE=aarch64-linux-gnu-

第一个应该很快。第二个则会完全不同，我没有精确计时，但是对我来说大概要半个小时。根据你的 CPU 数（nproc * 1.5）调整 -j 标志。

选择一个 Linux 发行版

在内核编译的时候，我们可以开始准备它的 Linux 发行版了。在本教程中为了简单我使用 Raspbian，即使这是一个只有 32 位的发行版。

如果你想要一直用 64 位系统，你应该选一个有 aarch64 支持的发行版，Debian 有一个健壮的 ARM64 移植版 。得到它基本有三种方式：

• 下载一个预构建的根文件系统，这很可能会如页面中提到的那样给你一个过期的版本。
• 如果你熟悉 debootstrap，用它构建你自己的（这回比较棘手，因为它需要一些手工调整，它最初的目的是在已经运行的主机上进行 chroot，而不是为其他机器构建根文件系统）
• 我建议使用 multistrap，这里有一个很好的教程： http://free-electrons.com/blog/embdebian-with-multistrap/

回到 Raspbian，我们现在可以下载官方系统，并开始准备了。

打开一个新的 shell 会话并运行下面的命令：

wget -O raspbian.zip https://downloads.raspberrypi.org/raspbian_lite_latest
unzip raspbian.zip

我们用下面的命令审查：

fdisk -l 2016-11-25-raspbian-jessie-lite.img
Disk 2016-11-25-raspbian-jessie-lite.img: 1.3 GiB, 1390411776 bytes, 2715648 sectors
Units: sectors of 1 * 512 = 512 bytes
Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes
I/O size (minimum/optimal): 512 bytes / 512 bytes
Disklabel type: dos
Disk identifier: 0x244b8248

Device Boot Start End Sectors Size Id Type
2016-11-25-raspbian-jessie-lite.img1 8192 137215 129024 63M c W95 FAT32 (LBA)
2016-11-25-raspbian-jessie-lite.img2 137216 2715647 2578432 1.2G 83 Linux

我们可以看到它有两个分区。第一个是启动分区，它主要包含了 bootloader、Linux 内核以及少量配置文件。第二个是根分区。

我们可以在我们的文件系统上挂载这些分区，从根分区开始：

mount -o loop,offset=70254592 2016-11-25-raspbian-jessie-lite.img /mnt

offset 取决于扇区大小（512）：70254592 = 512 * 137216

接着是启动分区：

mount -o loop,offset=4194304,sizelimit=66060288 2016-11-25-raspbian-jessie-lite.img /mnt/boot

offset ：4194304 = 512 * 8192， sizelimit ：66060288 = 512 * 129024 。

树莓派系统现在应该可以在 /mnt 中看到了。我们基本要完成了。

打包内核

内核编译完成后，最后一步包括复制 Linux 内核以及设备树到启动分区中：

cp arch/arm64/boot/Image /mnt/boot/kernel8.img
cp arch/arm64/boot/dts/broadcom/bcm2710-rpi-3-b.dtb /mnt/boot/

调整 config.txt :

echo “kernel=kernel8.img” >> /mnt/boot/config.txt

安装内核模块 :

make ARCH=arm64 CROSS_COMPILE=aarch64-linux-gnu INSTALL_MOD_PATH=/mnt modules_install
umount /mnt/boot
umount /mnt

就是这样了，用于树莓派 3 的** ARM64 Linux 内核**诞生了！

现在你可以压缩镜像，通过 scp 下载下来，并按照标准的步骤放到你的 SD 卡中。

最后你会得到：

uname -a
Linux raspberrypi 4.8.13+bilal-v8+ #1 SMP Wed Dec 14 14:09:38 UTC 2016 aarch64 GNU/Linux