树莓派镜像替换内核
1. 为什么要替换内核
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树莓派官方提供的镜像中，自带的内核版本为
6.6.31 -
然而
github上提供的内核源码为6.6.40,有些微差别 -
此外，后续很有可能进行内核裁剪定制，替换内核是一个无法绕开的工作
2. 获取内核源码
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github地址： -
选择使用
6.6.y版本的内核
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将其拷贝到
ubuntu中 -
解压
$ unzip linux-rpi-6.6.y.zip -
进入内核源码目录
$ cd linux-rpi-6.6.y
3. 获取交叉编译工具链
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我所选用树莓派镜像中的
gcc版本为12.2.0 -
为了避免出现
glibc版本不一致的问题，同样使用12.2.0版本的交叉编译工具链 -
下载地址：
https://developer.arm.com/downloads/-/arm-gnu-toolchain-downloads
4. 内核编译
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修改顶层
Makefile,指定目标平台ARCH和交叉编译工具链CROSS_COMPILE
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树莓派CM4使用的时博通BCM2711的方案，因此使用
bcm2711_defconfig生成默认配置文件linux-rpi-6.6.y$ make bcm2711_defconfig -
menuconfig配置linux-rpi-6.6.y$ make menuconfig -
在这里我需要将
LAN78XX驱动直接编译进内核，不作为外部模块
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开始编译,内核镜像/驱动模块/设备树都需要编译,使用
-j$(nproc)全核编译，加快编译速度linux-rpi-6.6.y$ make Image modules dtbs -j$(nproc)
5. 挂载树莓派镜像到Ubuntu
- 选择使用使用树莓派最新的镜像
Raspberry Pi OS Lite，镜像下载地址
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解压，得到
*.img的镜像文件 -
挂载镜像到Ubuntu
# .img镜像 jun@ubuntu:$ ls 2024-07-04-raspios-bookworm-arm64-lite.img # 查看第一个未使用的回环设备 jun@ubuntu:$ losetup -f /dev/loop0 # 将.img镜像关联到回环设备 jun@ubuntu:$ sudo losetup /dev/loop0 2024-07-04-raspios-bookworm-arm64-lite.img [sudo] password for jun: # 查看分区，检测到两个区，其中较小的是系统分区，较大的是根文件系统 jun@ubuntu:$ sudo kpartx -av /dev/loop0 add map loop0p1 (253:0): 0 1048576 linear 7:0 8192 add map loop0p2 (253:1): 0 4481024 linear 7:0 1056768 # 创建系统分区挂载目录 jun@ubuntu:$ mkdir boot # 创建根文件系统挂载目录 jun@ubuntu:$ mkdir rootfs # 挂载系统分区 jun@ubuntu:$ sudo mount /dev/mapper/loop0p1 ./boot/ # 挂载根文件系统 jun@ubuntu:$ sudo mount /dev/mapper/loop0p2 ./rootfs/ # 查看系统分区 jun@ubuntu:$ ls ./boot/ bcm2710-rpi-2-b.dtb bcm2710-rpi-zero-2-w.dtb bcm2711-rpi-cm4s.dtb bootcode.bin fixup4db.dat fixup_x.dat kernel8.img start4.elf start_x.elf bcm2710-rpi-3-b.dtb bcm2711-rpi-400.dtb bcm2712d0-rpi-5-b.dtb cmdline.txt fixup4x.dat initramfs_2712 LICENCE.broadcom start4x.elf bcm2710-rpi-3-b-plus.dtb bcm2711-rpi-4-b.dtb bcm2712-rpi-5-b.dtb config.txt fixup_cd.dat initramfs8 overlays start_cd.elf bcm2710-rpi-cm3.dtb bcm2711-rpi-cm4.dtb bcm2712-rpi-cm5-cm4io.dtb fixup4cd.dat fixup.dat issue.txt start4cd.elf start_db.elf bcm2710-rpi-zero-2.dtb bcm2711-rpi-cm4-io.dtb bcm2712-rpi-cm5-cm5io.dtb fixup4.dat fixup_db.dat kernel_2712.img start4db.elf start.elf # 查看根文件系统 jun@ubuntu:$ ls ./rootfs/ bin boot dev etc home lib lost+found media mnt opt proc root run sbin srv sys tmp usr var
6. 安装新内核
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进入内核源码目录
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安装内核模块到根文件系统
linux-rpi-6.6.y$ sudo env PATH=$PATH make INSTALL_MOD_PATH=../rootfs modules_install
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安装头文件到根文件系统的
usr目录linux-rpi-6.6.y$ sudo make headers_install INSTALL_HDR_PATH=../rootfs/usr/ -
安装
Image到挂载的boot分区linux-rpi-6.6.y$ sudo cp arch/arm64/boot/Image ../boot/kernel8.img -
安装设备树文件
linux-rpi-6.6.y$ sudo cp arch/arm64/boot/dts/broadcom/*.dtb ../boot/ linux-rpi-6.6.y$ sudo cp arch/arm64/boot/dts/overlays/*.dtb* ../boot/overlays/ -
替换
version.hlinux-rpi-6.6.y$ sudo cp include/generated/uapi/linux/version.h ../rootfs/usr/include/linux/version.h
7. 解决内核模块无法加载的问题
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进入
rootfs根文件系统中的驱动存放目录linux-rpi-6.6.y$ cd ./rootfs/lib/modules/6.6.40-v8/ -
查找.ko文件，发现没有任何内核模块
6.6.40-v8$ find . -name *ko -
检查发现，该目录下有很多
.ko.xz文件，原因是make module_install命令执行时，自动将.ko文件进行了压缩，但是这样会导致内核启动时无法加载模块，需要将压缩的.ko文件进行解压 -
编写脚本
modules_install.sh用来在系统第一次开机时生成modules.dep文件，将该脚本存放在rootfs/lib/modules/6.6.40-v8/目录下,脚本内容如下#!/bin/bash # modules path MODULES_PATH=/lib/modules/$(uname -r) # 解压*.ko.xz文件 module_decompress() { MODULES_XZ_FILES=`find ${MODULES_PATH} -name *ko.xz` for MODULE in ${MODULES_XZ_FILES} do set -x xz -dk ${MODULE} set +x done return 0 } RET=$(cat ${MODULES_PATH}/modules.dep) if [ -z "${RET}" ]; then # modules decompress module_decompress # generate modules.dep depmod # make sure this script executed only once SCRIPT_NAME=$(basename $0) sed -i "/$SCRIPT_NAME/d" /etc/rc.local # reboot reboot else echo "modules already installed!" fi exit 0 -
给脚本以可执行权限
6.6.40-v8$ sudo chmod 777 modules_install.sh -
在根文件系统下的
etc/rc.local中添加如下内容,使module_install.sh脚本开机自启动# modules_install /bin/bash /lib/modules/$(uname -r)/modules_install.sh &
8. 选择内核
- 修改
boot分区下的config.txt,选择使用新的内核$ sudo vi ./boot/config.txt - 在
config.txt末尾添加如下内容kernel=kernel8.img
9. 取消镜像挂载
- 取消
5. 挂载树莓派镜像到Ubuntu的镜像挂载jun@ubuntu:$ ls 2024-07-04-raspios-bookworm-arm64-lite.img boot rootfs jun@ubuntu:$ sudo umount ./boot jun@ubuntu:$ sudo umount ./rootfs jun@ubuntu:$ sudo losetup -d /dev/loop0
10. 镜像烧录
- 参考之前的文章：树莓派CM4(一):镜像烧录
11. 查看内核是否替换成功
- 开机，首次开机时系统会自动重启两次，属正常现象
- 进入系统后查看内核版本,内核版本
6.6.40,替换成功
# uname -a
Linux IG-210 6.6.40-v8 #2 SMP PREEMPT Tue Aug 27 14:04:24 CST 2024 aarch64 GNU/Linux