Rockchip RK3399 - 移植ubuntu 20.04.4根文件系统

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开发板    ：NanoPC-T4开发板eMMC    ：16GBLPDDR3 ：4GB显示屏    ：15.6英寸HDMI接口显示屏u-boot      ：uboot 2023.04linux        ：6.3----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

在上一篇文章中，我们介绍了通过busybox构建根文件系统，但是我们在使用的过程中有个致命的问题，就是缺少各种命令以及各种开发环境，比如python，jdk、mysql啊。比如我们需要使用python开发环境，那么我们就得自己去下载python源码编译，然后移植到开发板中。那我们就开始想，我们是不是像centos、ubuntu这些文件系统一样，直接通过apt、yum命令搞定这些安装呢？

幸运的是，我们搜索网上资料发现，ubuntu针对不同的CPU架构提供相应的ubuntu base根文件系统，目前提供的架构有amd64、arm64、armhf、i386、s390x、ppc64。因此我们可以直接构建基于ubuntu base的根文件系统。

一、ubuntu base

ubuntu base是用于为特定需求创建自定义映像的最小rootfs，是ubuntu可以运行的最小环境。

1.1 下载源码

下载ubuntu-base的方式有很多，我们可以从官方的地址：ttp://cdimage.ubuntu.com/ubuntu-base/releases。

也可以其它镜像地址下载，如清华源：https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/ubuntu-cdimage/ubuntu-base/releases/。

根据需要，下载自己对应的发行版本，这里我们就已20.04为例；

进入到对应的版本目录后，根据我们的CPU类型，选择对应的文件下载，这里，我们使用的是RK3399，64位的CPU，我们选择arm64的版本；

在宿主机ubuntu命令行运行如下命令，开始下载文件：

root@zhengyang:/work/sambashare/rk3399# wget https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/ubuntu-cdimage/ubuntu-base/releases/20.04/release/ubuntu-base-20.04.4-base-arm64.tar.gz
root@zhengyang:/work/sambashare/rk3399# ll ubuntu-base-20.04.4-base-arm64.tar.gz
-rw-r--r-- 1 root root 26228459 Feb 22  2022 ubuntu-base-20.04.4-base-arm64.tar.gz

下载完成后，在宿主机上选择建立一个rootfs/ubuntu目录，将下载的文件ubuntu-base-20.04.4-base-arm64.tar.gz解压到该目录下；

root@zhengyang:/work/sambashare/rk3399# mkdir -p rootfs/ubuntu
root@zhengyang:/work/sambashare/rk3399# sudo tar -xpvf ubuntu-base-20.04.4-base-arm64.tar.gz -C rootfs/ubuntu/
root@zhengyang:/work/sambashare/rk3399# cd rootfs/ubuntu/
root@zhengyang:/work/sambashare/rk3399/rootfs/ubuntu# ls
bin  boot  dev  etc  home  lib  media  mnt  opt  proc  root  run  sbin  srv  sys  tmp  usr  var

需要注意的是：解压后的文件，需要保留ubuntu-base中的文件权限及所有者，解压时需要root权限或者sudo操作，且使用-p参数保留权限；

1.2 配置

1.2.1 安装qemu

qemu-user-static是一个仿真器，可以选取arm64配置文件仿真开发板运行环境，然后挂载下载的ubuntu-base文件，从而构建ubuntu文件系统。

root@zhengyang:/work/sambashare/rk3399/rootfs/ubuntu# sudo apt-get install qemu-user-static

由于下载的ubuntu-base是aarch64架构的，因此需要拷贝qemu-aarch64-static到ubuntu/usr/bin/下；

root@zhengyang:/work/sambashare/rk3399/rootfs/ubuntu# sudo cp /usr/bin/qemu-aarch64-static ./usr/bin/

1.2.2 设置软件源

什么是源？其实吧它就像苹果和案桌的软件应用商店一样，为Linux用户提供软件下载及更新服务的。Linux家族有三个软件源系统：

• yum源，使用这种软件管理器的主要是：redhat，centos；
• apt源，使用这种软件管理器的主要是：ubuntu；
• pacman源，使用这种软件管理器的主要是：archlinux还有新近崛起的manjaro；

uzbuntu是外国人开发的系统，默认使用的也是国外的源，但是从国内FQ下载国外的软件(插件)源太慢。其实国内也有很多的镜像源，比如说阿里源，网易源，清华源，中科大源(推荐，不限速)，兰州大源等。

需要注意的是，这里要用ARM源，不能复制我们本机的源。

root@zhengyang:/work/sambashare/rk3399/rootfs/ubuntu# sudo vim ./etc/apt/sources.list

这里我们选择华为国内下载源，这里需要把原内容删除，全部替换为：

deb http://mirrors.huaweicloud.com/ubuntu-ports/ focal main multiverse restricted universe
deb http://mirrors.huaweicloud.com/ubuntu-ports/ focal-backports main multiverse restricted universe
deb http://mirrors.huaweicloud.com/ubuntu-ports/ focal-proposed main multiverse restricted universe
deb http://mirrors.huaweicloud.com/ubuntu-ports/ focal-security main multiverse restricted universe
deb http://mirrors.huaweicloud.com/ubuntu-ports/ focal-updates main multiverse restricted universe
deb-src http://mirrors.huaweicloud.com/ubuntu-ports/ focal main multiverse restricted universe
deb-src http://mirrors.huaweicloud.com/ubuntu-ports/ focal-backports main multiverse restricted universe
deb-src http://mirrors.huaweicloud.com/ubuntu-ports/ focal-proposed main multiverse restricted universe
deb-src http://mirrors.huaweicloud.com/ubuntu-ports/ focal-security main multiverse restricted universe
deb-src http://mirrors.huaweicloud.com/ubuntu-ports/ focal-updates main multiverse restricted universe

如要用于其他版本，把focal换成其他版本代号即可: 22.04：jammy；20.04：focal；18.04：bionic；16.04：xenial；14.04：trusty。

需要下载失败，尝试更换下载源。

其他源，比如清华源：

deb https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/ubuntu-ports/ focal main restricted universe multiverse
deb-src https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/ubuntu-ports/ focal main restricted universe multiverse
deb https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/ubuntu-ports/ focal-updates main restricted universe multiverse
deb-src https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/ubuntu-ports/ focal-updates main restricted universe multiverse
deb https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/ubuntu-ports/ focal-backports main restricted universe multiverse
deb-src https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/ubuntu-ports/ focal-backports main restricted universe multiverse
deb https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/ubuntu-ports/ focal-security main restricted universe multiverse
deb-src https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/ubuntu-ports/ focal-security main restricted universe multiverse
deb https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/ubuntu-ports/ focal-proposed main restricted universe multiverse
deb-src https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/ubuntu-ports/ focal-proposed main restricted universe multiverse

163源：

deb http://mirrors.163.com/ubuntu-ports/ focal main restricted universe multiverse
deb http://mirrors.163.com/ubuntu-ports/ focal-security main restricted universe multiverse
deb http://mirrors.163.com/ubuntu-ports/ focal-updates main restricted universe multiverse
deb http://mirrors.163.com/ubuntu-ports/ focal-proposed main restricted universe multiverse
deb http://mirrors.163.com/ubuntu-ports/ focal-backports main restricted universe multiverse
deb-src http://mirrors.163.com/ubuntu-ports/ focal main restricted universe multiverse
deb-src http://mirrors.163.com/ubuntu-ports/ focal-security main restricted universe multiverse
deb-src http://mirrors.163.com/ubuntu-ports/ focal-updates main restricted universe multiverse
deb-src http://mirrors.163.com/ubuntu-ports/ focal-proposed main restricted universe multiverse
deb-src http://mirrors.163.com/ubuntu-ports/ focal-backports main restricted universe multiverse

1.2.3 配置DNS

为了可以联网更新软件，我们拷贝本机的dns配置文件到根文件系统；

root@zhengyang:/work/sambashare/rk3399/rootfs/ubuntu# sudo cp /etc/resolv.conf ./etc/resolv.conf

然后在/etc/resolv.conf文件中添加dns：

root@zhengyang:/work/sambashare/rk3399/rootfs/ubuntu# sudo vim ./etc/resolv.conf

添加内容如下：

nameserver 8.8.8.8
nameserver 114.114.114.114

1.3 挂载/卸载ubuntu-base文件系统

在rootfs目录下创建挂载脚本mnt_ubuntu.sh：

#!/bin/bash
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 mount -o bind /dev/pts ${
    2}dev/pts
    sudo chroot ${
    2}
}
umnt() {
    echo "UNMOUNTING"
    sudo umount ${
    2}proc
    sudo umount ${
    2}sys
    sudo umount ${
    2}dev/pts
    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

增加脚本执行权限：

root@zhengyang:/work/sambashare/rk3399/rootfs# sudo chmod +x mnt_ubuntu.sh

1.3.1 挂载文件系统

执行如下命令将会挂载ubunru-base文件系统；

root@zhengyang:/work/sambashare/rk3399/rootfs# ./mnt_ubuntu.sh -m ubuntu/

执行该命令实际上就是执行：

sudo mount -t proc /proc ubuntu/proc
sudo mount -t sysfs /sys ubuntu/sys
sudo mount -o bind /dev ubuntu/dev
sudo mount -o bind /dev/pts ubuntu/dev/pts
sudo chroot ubuntu/

(1) proc文件系统是指一类虚拟文件系统，它不是从磁盘上的分区中读取数据，而是通过内核在内存中动态生成的。proc文件系统通常用于提供有关系统内核和进程信息的接口，例如系统内存使用情况、硬件设备信息等。在Linux系统中挂载proc文件系统的命令格式如下：

mount -t proc [选项] /proc [挂载点]

其中，-t proc 参数表示将要挂载的文件系统类型是proc 文件系统；/proc 表示要挂载的proc文件系统的挂载点；ubuntu/proc 表示挂载点在当前目录下的一个名为 ubuntu 的子目录中的proc子目录。通过这个命令，可以将proc文件系统挂载到指定的挂载点，以便访问其中包含的有关系统内核和进程信息的接口。

(2) mount -y sysfs命令和mount -t proc同理;

(3) mount -o bind命令将前一个目录挂载到后一个目录上，所有对后一个目录的访问其实都是对前一个目录的访问；

(4) chroot ubuntu/命令把根目录换成指定的目的目录，此时根目录就变成了ubunru-base所在目录的；用ll可以看到文件系统也有变化，此终端里的根文件系统已经切换到ubuntu目录里的根文件系统，就像进入了一个新系统，所以这也叫作是模拟运行根文件系统；

我们可以在在命令行安装软件，更改系统配置；

root@zhengyang:/# ll
total 56
drwxr-xr-x  17 root root 4096 May 29 15:18 ./
drwxr-xr-x  17 root root 4096 May 29 15:18 ../
lrwxrwxrwx   1 root root    7 Feb 21  2022 bin -> usr/bin/
drwxr-xr-x   2 root root 4096 Apr 15  2020 boot/
drwxr-xr-x  18 root root 4300 May 30 10:54 dev/
drwxr-xr-x  30 root root 4096 May 29 15:30 etc/
drwxr-xr-x   2 root root 4096 Apr 15  2020 home/
lrwxrwxrwx   1 root root    7 Feb 21  2022 lib -> usr/lib/
drwxr-xr-x   2 root root 4096 Feb 21  2022 media/
drwxr-xr-x   2 root root 4096 Feb 21  2022 mnt/
drwxr-xr-x   2 root root 4096 Feb 21  2022 opt/
dr-xr-xr-x 366 root root    0 May 30 11:19 proc/
drwx------   2 root root 4096 May 29 15:38 root/
drwxr-xr-x   4 root root 4096 Feb 21  2022 run/
lrwxrwxrwx   1 root root    8 Feb 21  2022 sbin -> usr/sbin/
drwxr-xr-x   2 root root 4096 Feb 21  2022 srv/
dr-xr-xr-x  13 root root    0 May 30 10:54 sys/
drwxrwxrwt   2 root root 4096 Feb 21  2022 tmp/
drwxr-xr-x  10 root root 4096 Feb 21  2022 usr/
drwxr-xr-x  11 root root 4096 Feb 21  2022 var/

文件系统配置完成，输入 exit ，然后运行脚本卸载文件系统；

1.3.2 卸载文件系统

执行如下命令卸载文件系统：

root@zhengyang:/work/sambashare/rk3399/rootfs# ./mnt_ubuntu.sh -u ubuntu/

实际上就是把之前挂载的全部卸载掉。

1.4 安装软件以及桌面环境等

1.4.1 安装必要软件

默认下，ubuntu-base基本没安装什么工具，如果要正常使用，我们可以根据需要安装，以下基本的几个建议都进行安装；

root@zhengyang:/# apt-get update                #更新一下软件包的数据库
root@zhengyang:/# apt-get install net-tools
root@zhengyang:/# apt-get install ethtool
root@zhengyang:/# apt-get install ifupdown
root@zhengyang:/# apt-get install psmisc
root@zhengyang:/# apt-get install nfs-common
root@zhengyang:/# apt-get install htop
root@zhengyang:/# apt-get install vim
root@zhengyang:/# apt-get install rsyslog
root@zhengyang:/# apt-get install iputils-ping
root@zhengyang:/# apt-get install language-pack-en-base
root@zhengyang:/# apt-get install sudo
root@zhengyang:/# apt-get install network-manager systemd
root@zhengyang:/# apt install iputils-ping
root@zhengyang:/# apt install openssh-sftp-server

如果出现如下问题：

root@zhengyang:/# apt-get install net-tools
E: dpkg was interrupted, you must manually run 'sudo dpkg --configure -a' to correct the problem.
root@zhengyang:/# sudo dpkg --configure -a

1.4.2 安装桌面环境

ubuntu官方考虑到使用者的不同需求，提供各种不同的发行板。虽然发布了几种版本的ubuntu系统，但是他们的核心系统是一模一样的，可以这么说不同发行版的ubuntu的区别在于：桌面环境的不同和预设安装的软件的不同；

(1) ubuntu：ubuntu是主要的发行版，它使用GNOME这个桌面环境，相依的虚拟套件是ubuntu-desktop；

(2) kubuntu：采用以功能强大闻名的KDE当成桌面环境，功能众多以及华丽桌面配置为其卖点，相依的虚拟套件是kubuntu-desktop；

(3) xubuntu：采用了比较轻量级的桌面环境Xfce，所以这个版本的诉求是针对比较老旧的电脑。Xfce的设计理念是减少使用的系统资源，并且成为一套完整可用的桌面环境。功能来说，虽没有像ubuntu与kubuntu功能众多，但也具备基本文书、上网与影音等功能。相依的虚拟套件是xubuntu-desktop；

(4) lubuntu：采用了比Xfce更轻量的桌面环境Lxde，是自从10.04之后才新增的版本。这个版本的诉求是针对小笔电、效能较差的电脑或追求快速的使用者。虽然精简，但仍然符合大多数使用者对于桌面的要求。同样具备文书处理、上网和影音，更特别的是，它已经内建了几乎所有播放需要使用到的解码器，可直接播放mp3及rmvb等格式的档案，相依的虛擬套件是lubuntu-desktop；

(5) edubuntu：是ubuntu的教育分支版。它主要的诉求是教育使用，所以里面有很多精心挑选的教育相关套件，和一些小游戏等。而为了可以让教师们快速安装到电脑教室或安装到老旧的电脑里，它还使用了LTSP技术，可以让老师们在短短的一个小时内建立整个电脑教师环境。使用GNOME桌面环境相依的虚拟套件是edubuntu-desktop；使用KDE桌面环境相依的虚拟套件是edubuntu-desktop-kde；

LTSP (Linux Terminal Server Project)的发展目的是提供多个工作站只负责显示，实际软体和计算在伺服器上面，也叫做thin-clients机制。它的好处是工作站可以使用很老旧的电脑，因为工作站只用来当XTerminal,所以一切资源都放在伺服器上。这个方式可以让维修成本和管理成本减少很多，所以特别适合公司和学校使用；

这我们选择一个虚拟套件安装，这里我最初的虚拟套件是ubuntu-desktop；

root@zhengyang:/# apt-get install ubuntu-desktop

需要注意：安装之后桌面环境在开发板运行起来后，CPU占用率相对较高，这下图是我当时使用火狐浏览器打开视频的CPU占用情况，在RK3399上性能不咋样，因此如果不是必要尽量不要安装桌面环境环境，可以考虑采用安装x11vnc远程桌面的解决方案。

后面我又尝试安装了xubuntu，安装过程中有几点需要注意：

• 语言布局我选的Chinese - Hanyu Pinyin (altgr)；
• 显示管理器(它们提供图形登录并处理用户身份验证)我选择的是lightdm；可以通过cat /etc/X11/default-display-manager命令查看安装的哪一个；

后面介绍的流程都是针对ubuntu的，当然对xubuntu、lubuntu等基本都是适用的(如果有差异，请自行更正)。

1.4.3 安装ubuntu-restricted-extras

ubuntu-restricted-extras是一个包含各种基本软件，如Flash插件、unrar、gstreamer、mp4、ubuntu中的chromium浏览器的编解码器等的软件包。

由于这些软件不是开源软件，并且其中一些涉及软件专利，因此ubuntu默认情况下不会安装它们。你必须使用multiverse仓库，它是ubuntu 专门为用户提供非开源软件而创建的仓库。

由于ubuntu-restrcited-extras软件包在multiverse仓库中，因此你应验证系统上已启用 multiverse仓库：

root@zhengyang:/# sudo add-apt-repository multiverse

然后你可以使用以下命令安装：

root@zhengyang:/# sudo apt install ubuntu-restricted-extras

安装完成后，由于新安装的媒体编解码器，你应该可以播放MP3和其他媒体格式了。

在kubuntu、lubuntu 和 xubuntu 都有此软件包，并有各自不同的名称。它们本应使用相同的名字，但不幸的是并不是。

在 kubuntu 上，使用以下命令：

sudo apt install kubuntu-restricted-extras

在 lubuntu 上，使用：

sudo apt install lubuntu-restricted-extras

在 xubuntu 上，你应该使用：

sudo apt install xubuntu-restricted-extras

在kubuntu、lubuntu 下安装我没有测试，但是在xubuntu下安装发现找不到安装包，可以考虑安装ubuntu-restricted-extras试试。

注意：如果有看视频的诉求，这个一定要安装，不然是无法观看视频的，浏览器也是无法打开视频。

1.5 系统设置

1.5.1 修改root用户密码

为了方便， 这里我直接将密码设置为123456；

root@zhengyang:/# passwd root
New password:
Retype new password:
passwd: password updated successfully

1.5.2 新增用户

新增用户，这个根据具体的情况，嵌入式的环境下，我们可以不用新增，直接使用root的用户就行了，如果要新增，执行如下的步骤：

root@zhengyang:/# adduser zhengyang
perl: warning: Setting locale failed.
perl: warning: Please check that your locale settings:
        LANGUAGE = (unset),
        LC_ALL = (unset),
        LC_TIME = "en_DK.UTF-8",
        LANG = "zh_CN.UTF-8"
    are supported and installed on your system.
perl: warning: Falling back to the standard locale ("C").
Adding user `zhengyang' ...
Adding new group `zhengyang' (1000) ...
Adding new user `zhengyang' (1000) with group `zhengyang' ...
Creating home directory `/home/zhengyang' ...