「幸狐Luckfox pico开发板」适配Alpine Linux的详细步骤

一、Linu启动流程简要分析

想要适配rootfs，就得先了解Linux开发板常见启动流程。详细的启动过程我们这里就不再多说了，别的大佬说的更好。
这里简单说明一下，开发板上电后，当然是Bootloader先启动了，不同的板子有不同的过程。
然后UBoot启动完之后，会传递启动参数给内核，然后跳转到内核。
内核启动后会尝试加载rootfs，并从里面特定目录里查找init程序。
然后init程序会开始运行初始化系统服务的程序（我们的镜像用的OpenRC），然后OpenRC负责启动各种服务。

title=
例如这是传递了一个有问题的rootfs给内核，内核找不到init程序，然后报错了。
title=

二、docker运行Alpine Linux容器

其实docker是个不错的rootfs提取工具，基本上各个平台的发行版都有。
下载速度还很快，版本任你选，还可以在集成到SDK之前在电脑上把想安装的软包和源都给处理好。
废话不多说，现在开始搞。

2.1 先创建一个100M的临时文件，用来存储新的rootfs

dd if=/dev/zero of=rootfs.ext4 bs=1M count=100

2.2 格式化该临时文件

mkfs.ext4 rootfs.ext4

2.3 挂载该临时文件系统到/tmp/my-rootfs

mkdir /tmp/my-rootfs
sudo mount rootfs.ext4 /tmp/my-rootfs

2.4 开启虚拟化支持（如果重启了WSL或者电脑，就需要从这一步开始）

docker run --rm --privileged multiarch/qemu-user-static --reset --persistent yes

2.5 创建名称为armv7alpine的容器

docker run -it \
    --name armv7alpine \
    --net=host \
    -v /tmp/my-rootfs:/my-rootfs \
    arm32v7/alpine

接下来所有的操作都是在这个armv7alpine容器内完成的，一直到创建Alpine根文件系统压缩包完成。

三、修改源

由于官方源速度比较慢，我们需要将Alpine Linux的官方源替换成阿里源。修改好用apk update命令测试一下。

sed -i 's/dl-cdn.alpinelinux.org/mirrors.aliyun.com/g' /etc/apk/repositories
apk update

四、安装启动服务软件和配置串口

4.1 安装openrc
根据第一节内容的说明，大家已经简单了解了Linux的启动过程。
安装openrc很简单，就是输入下面这一行命令就行了。

apk add openrc

安装完OpenRC，还需要配置一些东西，接下来继续搞。

4.2 启动必要服务

rc-update add devfs boot
rc-update add procfs boot
rc-update add sysfs boot

4.3 设置串口自动登录
在设置前，我们需要确认内核使用的默认串口设备是哪个。可以通过cat /proc/cmdline指令来确认内核使用的串口设备。
同时也可以在官方SDK里输入ls /dev/tty*来查看板子默认开启了哪些串口。
title=

其实图片里是有tty1，tty3，tty4的，但是一般我们只用到ttyFIQ0，也懒得记这么多串口引脚。

4.3.1 添加串口到配置文件，这个文件是负责管理哪个串口能登录root用户

echo ttyFIQ0 > /etc/securetty

4.3.2 修改/etc/inittab文件，这个文件负责在串口设备上开启登录服务和别的一些东西
删除tty1到tty6开始的行，这一步一定要做，否则串口启动会卡死在找ttyX上。

添加这一行，允许串口自动登陆

ttyFIQ0::respawn:/sbin/agetty —autologin root ttyFIQ0 vt100

修改好的内容

# /etc/inittab
::sysinit:/sbin/openrc sysinit
::sysinit:/sbin/openrc boot
::wait:/sbin/openrc default
# Set up a couple of getty's 这下面的删除掉
# Put a agetty on the serial port 这下面一行的改成这样，其他不变
ttyFIQ0::respawn:/sbin/agetty --autologin root ttyFIQ0 vt100
# Stuff to do for the 3-finger salute
::ctrlaltdel:/sbin/reboot
# Stuff to do before rebooting
::shutdown:/sbin/openrc shutdown

好的，改完这些，现在的rootfs已经可以启动了。只是还不能使用网络安装软件包。

五、配置网络

5.1 添加网络接口配置
跟很多发行版一样，想永久配置网络设置，可以修改/etc/network/interfaces这个文件。
默认是没有这个文件的，使用以下命令新建

vi /etc/network/interfaces

然后将以下内容复制进去，记得改成自己的IP和对应网段，网关。
个人建议是使用静态IP，这样就不用反复去路由器确认自动获取的IP地址了。

auto eth0
iface eth0 inet static
    address 192.168.50.59
    netmask 255.255.255.0
    gateway 192.168.50.1

修改为记得将networking服务添加到默认启动队列，如果发现板子没有IP可以检查networking服务是否正常运行。

rc-update add networking default

5.2 修改域名解析服务器
编辑/etc/resolv.conf文件，将DNS服务器的IP地址更换成自己当地的服务器IP。
注意：这个文件在重启docker容器、重启电脑后会恢复

# This file was automatically generated by WSL. To stop automatic generation of this file, add the following entry# [network]
# generateResolvConf = false
nameserver 202.103.224.68

5.3 修改主机名称
编辑/etc/hostname这个文件，把里面的内容换成主机名称，例如这里是修改成了Luckfox。
主机名称在ssh远程登录进入shell、串口登录时会显示，用来标识主机。

六、安装和配置ssh服务

6.1 安装openssh软件包
没啥好说的，直接apk add openssh就行了

apk add openssh

6.2 配置ssh
打开/etc/ssh/sshd_config文件
将内容32行和57行修改成以下内容

# Authentication:
#LoginGraceTime 2m
PermitRootLogin yes
#StrictModes yes
#MaxAuthTries 6
#MaxSessions 10
#PubkeyAuthentication yes
# To disable tunneled clear text passwords, change to no here!
PasswordAuthentication yes

6.3 将sshd添加到默认级别队列，实现开机启动sshd

rc-update add sshd default

七、配置开机启动ntpd实现网络校时

7.1 创建本地启动服务脚本
新建/etc/local.d/crond.start这个文件，在文件内添加一下内容。
这个开机服务脚本只做三件事情：ntp网络校时、开启crond定时任务、关闭板子led灯。

#!/bin/bash
ntpd -d -q && crond
echo 0 > /sys/class/leds/work/brightness

保存后，给脚本添加可执行权限

chmod a+x /etc/local.d/crond.start

7.2 配置ntp服务器
新建/etc/ntp.conf文件，添加ntp服务器，这里用的是阿里云校时服务器。
文件内容如下：

server ntp.aliyun.com iburst
server ntp0.aliyun.com iburst
server ntp1.aliyun.com iburst
server ntp2.aliyun.com iburst

7.3 将local添加到默认级别队列

rc-update add local default

7.4 设置时区
Alpine Linux默认是不带多国语言支持和时区支持的。
需要安装tzdata包，复制了上海时区数据后，就可以把这个包删除了，能省一点是一点。

apk add tzdata && cp /usr/share/zoneinfo/Asia/Shanghai /etc/localtime && \
echo "Asia/Shanghai" > /etc/timezone && apk del tzdata

做到这里，开机校时服务就完成了，但是busybox的ntpd程序只进行一次校时。
如果板子需要长期开启，期间需要更准确的时间，清按下一步步骤添加定时ntp校时配置。

7.5 设置crond定时任务
注意：这一步要烧录到板子之后，串口启动再做。现在做了也白搭，具体原因我也没去了解和分析。
7.5.1 创建/var/spool/cron/crontabs目录，用于保存定时配置

mkdir -p /var/spool/cron/crontabs

7.5.2 输入crontab -e命令编辑定时任务

crontab -e

然后将以下内容复制进去，保存

# do daily/weekly/monthly maintenance
# min hour day month weekday command
0 */6 * * * ntpd -d -q

八、安装需要用到的软件包

到这一步，rootfs的定制工作基本上完成了，剩下的就是安装一些自己需要用到的软件包到rootfs里。
根据自己的需要进行调整，个人建议util-linux、btop、bash都安装一下。

apk add util-linux
apk add sqlite btop
apk add bash bash-completion

修改root用户默认登录的shell，打开/etc/passwd文件，将root这一行的末尾，ash修改成bash。
如下图所示：

root:x:0:0:root:/root:/bin/bash
bin:x:1:1:bin:/bin:/sbin/nologin
daemon:x:2:2:daemon:/sbin:/sbin/nologin
adm:x:3:4:adm:/var/adm:/sbin/nologin

九、将rootfs打包并集成到SDK里完成镜像构建

9.1 打包rootfs
在/目录下执行以下命令

for d in bin etc lib root sbin usr; do tar c "$d" | tar x -C /my-rootfs; done
for dir in dev proc run sys var; do mkdir /my-rootfs/${dir}; done
cd /my-rootfs/ && tar czf alpine.tar.gz *

执行完毕之后，可以看到/tmp/my-rootfs目录下有一个alpine.tar.gz文件。
将这个文件复制到Luckfox的官方SDK的sysdrv/custom_rootfs目录下（自行创建目录）。
如下图所示
title=
9.2 修改官方SDK根目录下的build.sh文件
打开SDK的build.sh，找到1044行的function __PACKAGE_ROOTFS()函数，
将build_get_sdk_version前的内容替换成以下内容：

function __PACKAGE_ROOTFS()  
{ 
        local rootfs_tarball _target_dir _install_dir
    
    if [ -f $rootfs_tarball ]; then
        if [ -z $RK_CUSTOM_ROOTFS ]; then
            rootfs_tarball="$RK_PROJECT_PATH_SYSDRV/rootfs_${RK_LIBC_TPYE}_${RK_CHIP}.tar"
            tar xf $rootfs_tarball -C $RK_PROJECT_OUTPUT
        else
            rootfs_tarball="$RK_CUSTOM_ROOTFS"
            if [ ! -d $RK_PROJECT_PACKAGE_ROOTFS_DIR ]; then
                mkdir $RK_PROJECT_PACKAGE_ROOTFS_DIR
            fi
            tar xf $rootfs_tarball -C $RK_PROJECT_PACKAGE_ROOTFS_DIR
        fi
    else
        msg_error "Not found rootfs tarball: $rootfs_tarball"
        exit 1
    fi
    
    build_get_sdk_version

9.3 修改SDK根目录下的.BoardConfig.mk文件
在文件末尾添加以下内容

# 配置自定义镜像目录  

export RK_CUSTOM_ROOTFS=../sysdrv/custom_rootfs/alpine.tar.gz

然后执行以下命令删除output/out/rootfs_uclibc_rv1106目录

rm -rf output/out/rootfs_uclibc_rv1106

这个目录只是构建系统生成的临时rootfs，删除后能确保我们的rootfs生效

然后重新执行build.sh命令生成镜像即可，生成镜像后按常规方式烧录到Nand Flash就行了。
TF卡镜像目前还没研究好怎样处理，烧录后能用，就是根分区大小不能拓展。

./build.sh

清理临时文件系统

如果以后很少用到，不想再自己折腾文件系统的，可以按此步骤执行。
关闭docker容器

docker stop armv7alpine

取消挂载

sudo umount /tmp/my-rootfs

删除文件

rm rootfs.ext4

参考文档

现代 Linux 的五大初始化系统 https://linux.cn/article-7873-1.html
史上最详细linux启动过程讲解—-没有之一 https://cloud.tencent.com/developer/article/1114481
Creating Custom rootfs and kernel Images https://www.cnblogs.com/dream397/p/13786186.html