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2022-05-12

自己从零构建一个riscv64 ubuntu-20发行版系统

1.搭建开发环境

1.1 开发涉及的环境/工具：

Windows下虚拟化工具VMware workstation pro。
vmware 下运行的ubuntu /debian 虚拟机系统。
riscv 架构的ubuntu根文件系统源码包。
ch-mount.sh挂载文件系统脚本。

1.2 安装qemu虚拟化工具

1.2.1 apt安装

Ubuntu终端下需要安装qemu虚拟化工具，在终端下执行如下命令。

book@100ask:~$ sudo apt-get install qemu-user-static

安装完成后，在文件系统下执行如下命令测试是否安装成功。

book@100ask:~$ qemu-riscv64-static -version

1.2.2 手动交叉编译安装

# see https://wiki.qemu.org/Hosts/Linux#Required_additional_packages
book@100ask:~$ sudo apt-get install -y pkg-config git libglib2.0-dev libfdt-dev libpixman-1-dev zlib1g-dev
book@100ask:~$ git clone https://git.qemu.org/git/qemu.git -b v4.2.0 --depth=1
book@100ask:~$ cd qemu && mkdir build && cd build
book@100ask:~$ mkdir out
# You have to build as a static binary.
book@100ask:~$ ../configure --static --target-list=riscv64-linux-user --prefix=$(pwd)/out
book@100ask:~$ make && make install
book@100ask:~$ cd ../../

2. 获取riscv架构ubuntu根文件系统

自己从零构建一个riscv64 ubuntu-20发行版系统

点击20.04后在弹出新的页面内继续点击 releases 。

自己从零构建一个riscv64 ubuntu-20发行版系统

之后页面就跳入ubuntu base 20.04 lts文件系统的下载页面了，这里列出了各种架构的文件系统源码包，不同的历史版本，我们页面往下滑，找到最新的架构为 riscv64的ubuntu系统源码包，如下图红框所示，下载 ubuntu-base-20.04.2-base-riscv64.tar.gz 到电脑磁盘上，让后上传此文件到VMware Ubuntu系统内。

3.Vmware ubuntu挂载riscv架构ubuntu文件系统

3.1. 解压缩riscv架构ubuntu文件系统到ubuntu下

在VMware Ubuntu虚拟机家目录下创建一个 ubuntu-rootfs目录，用于解压缩保存文件使用。

book@100ask:~$ mkdir ubuntu-rootfs

book@100ask:~$ sudo tar -xvf ubuntu-base-20.04.2-base-riscv64.tar.gzz -C ubuntu-rootfs/

查看当前路径下的文件结构已经OK

3.1.2 拷贝qemu模拟工具到riscv64架构ubuntu-rootfs文件系统下

book@100ask:~$ sudo cp usr/bin/qemu-riscv64-static ubuntu-rootfs/usr/bin/

注意：qemu-riscv64-static 指的是riscv64架构的虚拟化工具，果是其他架构的则拷贝其他文件。

如果你是手动编译生成的qemu-riscv64-static文件，则参考下述命令。

book@100ask:~$ sudo cp ./qemu/build/out/bin/qemu-riscv64 ./riscv/usr/bin/qemu-riscv64-static

ubuntu-roofs/usr/bin/ 指的是你当前解压riscv64架构的ubuntu20.04文件系统后的所在目录下的 usr/bin。

拷贝主机DNS配置文件到riscv架构Ubuntu文件系统内(必须拷贝，否则可能会导致下面操作无法进行)。

book@100ask:~$  sudo cp /etc/resolv.conf  ubuntu-rootfs/etc/resolv.conf

3.1.2 chroot到模拟riscv64文件系统下

我们需要使用chroot 改变根目录来挂载riscv架构的ubuntu根文件系统，并配置或安装一些必要资源，首先创建ch-mount.sh 脚本。

book@100ask:~$ vi ch-mount.sh

将以下的内容复制到ch-mount.sh中。

#!/bin/bash

function mnt() {
    echo "MOUNTING"
    sudo mount -t proc /proc ${2}proc
    sudo mount -t sysfs /sys ${2}sys
    sudo mount -o bind /dev ${2}dev

    sudo chroot ${2}
}

function umnt() {
    echo "UNMOUNTING"
    sudo umount ${2}proc
    sudo umount ${2}sys
    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

book@100ask:~$ wget \
https://weidongshan.coding.net/p/DevelopmentEnvConf/d/DevelopmentEnvConf/git/raw/master/ubuntu_rootfs-mount/ch-mount.sh
book@100ask:~$ chmod +x ch-mount.sh

接下来我们使用ch-mount.sh脚本挂载riscv架构ubuntu文件系统，挂载命令如下所示，挂载成功后会提示 MOUNTING。

book@100ask:~$ sudo ./ch-mount.sh -m ubuntu-rootfs/

此时我们可以在此执行 uname -a来查看系统内核的详细信息，你会发现现在是 riscv架构。

自己从零构建一个riscv64 ubuntu-20发行版系统

4. 配置riscv架构的ubuntu系统

4.1 安装基础软件包

Chroot进入模拟的riscv架构Ubuntu系统后需要先安装如下必须的安装包，安装包安装过程会根据你的网络下载速率可能会需要一段时间。

软件源更新完成后，可以安装必要软件包，安装速度根据个人网速绝定。

apt-get install \
language-pack-en-base sudo ssh  net-tools network-manager iputils-ping rsyslog \
bash-completion  language-pack-zh-hans vim resolvconf kmod usbutils alsa-base

4.2 用户名密码等相关设置

添加用户、设定合适的组并设置密密码

添加book用户并加入admin sudo用户组，设置密码为123456

root@100ask:/# useradd -s '/bin/bash' -m -G adm,sudo book 
root@100ask:/# echo "Set password for book:" 
root@100ask:/# passwd book

初始化root用户密码，这里设置为123456

root@100ask:/# passwd root

4.3 其它配置

设置主机名称和hosts

在模拟的riscv架构ubuntu根文件系统下执行如下两条命令即可设置主机名称。

root@100ask:/# echo 100ask > /etc/hostname
root@100ask:/# echo 100ask > /etc/hosts

配置登陆的启动串口脚本

因为暂时未安装桌面，所以这里的配置要具体和内核中登录的串口的设备对应起来，不然对导致无法通过串口登录的问题。

在 /etc/init/ 下添加或修改ttyS0.conf

root@100ask:/# cat > /etc/init/ttyS0.conf << EOT
start on stopped rc RUNLEVEL=[2345]
stop on runlevel [!2345]
respawn
exec /sbin/getty -L 115200 S0
EOT

配置网卡接口

root@100ask:/# cat >> /etc/network/interfaces << EOT
auto lo
iface lo inet loopback
auto eth0
iface eth0 inet dhcp
EOT

4.4 退出riscv模拟文件系统

配置或安装完基本的设置后，就可以退出模拟的riscv架构文件系统了，操作步骤如下，先在模拟的riscv架构文件系统内执行exit 退出到 VMware ubuntu虚拟机终端界面，让后卸载chroot挂载。

root@100ask:/# exit
book@100ask:~$  sudo  ./ch-mount -u ubuntu-rootfs

完成这些后，我们需要把内核镜像设备树，以及模块驱动等文件拷贝到riscv架构的ubuntu文件系统相应目录内。

4.5 配置系统内核模块以及固件

book@100ask:~$ sudo make ARCH=riscv INSTALL_MOD_PATH=/home/book/ubuntu-rootfs modules_install

安装完成后查看risv架构ubuntu文件系统的 lib/modules/ 目录下是否有如下相应文件生成

自此，riscv架构的ubuntu文件系统已经基本制作完成，接下来我们需要制作为可烧录的镜像文件。

4.6 使用nfs方式启动系统系统

目前uboot不支持网卡，据说官方正在适配中。

5. 制作可烧录的固件

5.1 制作ext4文件系统镜像

如下命令所示，需要先生成一个大小为2GB的 ubuntu-rootfs.ext4 镜像文件，让后格式化镜像为ext4格式，之后通过挂载镜像方式把制作好的镜像文件拷贝到文件系统内。

book@100ask:~$ dd if=/dev/zero of=ubuntu-rootfs.ext4 bs=1M count=2048 
book@100ask:~$ sudo mkfs.ext4 -F  ubuntu-rootfs.ext4

如下命令所示，创建一个ubuntu-mount 目录，并挂载ubuntu-rootfs.ext4 镜像到该目录下，之后拷贝制作好的文件系统内所有文件到此挂载目录,紧接着使用sync命令同步数据缓存保证拷贝完成，完成后可以使用sudo umount ubuntu-mount/卸载当前挂载的镜像。

book@100ask:~$ mkdir ubuntu-mount
book@100ask:~$ sudo mount ubuntu-rootfs.ext4 ubuntu-mount/
book@100ask:~$ sudo cp -rvfp ubuntu-rootfs/* ubuntu-mount/
book@100ask:~$ sync
book@100ask:~$ sudo umount ubuntu-mount/

5.2 使用genimage制作可烧录镜像

我们只制作好ext4格式的文件系统并不能直接烧录到开发板启动，此时我们需要使用buildroot下的genimage工具来帮我们打包生成一个完整的镜像文件。

首先把制作好的 ubuntu-rootfs.ext4 镜像拷贝到已经编译过的 buildroot output/images目录下。

book@virtual-machine:~/Neza-D1/buildroot-2021/output/images$

修改buildroot根目录下board/Neza/d1/genimage.cfg 分区配置文件，来指定一下rootfs分区用的镜像文件。

  1 image Neza-d1-ubuntu-20-sdcard.img {
  2         hdimage{
  3                 gpt = true
  4                 gpt-location = 1M
  5         }
  6         partition boot0 {
  7                 in-partition-table = "no"
  8                 image = "boot0_sdcard.fex"
  9                 offset = 8K
 10         }
 11         partition boot-packages {
 12                 in-partition-table = "no"
 13                 image = "boot_package.fex"
 14                 offset = 16400K
 15         }
 16         partition env {
 17                 image = "env.fex"
 18                 size = 128k
 19         }
 20         partition env-redund {
 21                 image = "env.fex"
 22                 size = 128k
 23         }
 24         partition boot {
 25                 partition-type = 0xC
 26                 bootable = "true"
 27                 image = "boot.vfat"
 28         }
 29         partition rootfs {
 30                 partition-type = 0x83
 31                 image = "ubuntu-rootfs.ext4"
 32         }
 33 }
 34
 35 image boot.vfat {
 36         vfat {
 37         files = {
 38                 "boot.img",
 39                 "Image",
 40                 "board.dtb"
 41         }
 42         }
 43         size = 32M
 44 }

执行上述步骤以后，保存退出在buildroot根目录下执行make all命令来打包生成完整的镜像，最后生成的镜像输出在 buildroot根目录下的output/images/ 可以拷贝出来用windows下的wind32diskimage工具进行烧录烧录成功后即可启动。

文件系统只读问题

开发板启动切换终端一直按 s 键进入uboot命令行模式，来给设置bootargs 增加rw 读写权限。

setenv bootargs earlyprintk=sunxi-uart,0x02500000 clk_ignore_unused initcall_debug=0 console=ttyS0,115200 loglevel=8 root=/dev/mmcblk0p4 rw init=/sbin/init partitions=ext4 cma=8M gpt=1
saveenv

设置成功后保存重启。

6. 启动后常见问题

6.1 网络相关问题

不能上网

配置dns服务器文件

vim /etc/resolv.conf

route add default gw 192.168.1.1

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3.1. 解压缩riscv架构ubuntu文件系统到ubuntu下

3.1.2 拷贝qemu模拟工具到riscv64架构ubuntu-rootfs文件系统下

3.1.2 chroot到模拟riscv64文件系统下

4. 配置riscv架构的ubuntu系统

4.1 安装基础软件包

4.2 用户名密码等相关设置

4.3 其它配置

4.4 退出riscv模拟文件系统

4.5 配置系统内核模块以及固件

4.6 使用nfs方式启动系统系统

5. 制作可烧录的固件

5.1 制作ext4文件系统镜像

5.2 使用genimage制作可烧录镜像

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