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为随身WiFi编译主线内核

随身WiFi #随身WiFi

前言

最近在折腾随身 WiFi，发现内核版本比较老，于是想编译一个主线内核，但是随身 WiFi 的内核编译环境比较复杂，所以记录一下编译过程。

流程梳理

因为本文的内容较多，所以在开始之前，需要了解本次我们通过这篇文章是要得到什么东西：

  1. boot.img：存储着内核和对应机型的dtb（文章中为UZ801的dtb），用于引导和加载系统。
  2. rootfs.img：用于存放系统。

下图简要列出了整个流程：

准备工作

  1. 下载内核源码

    # 需要科学上网，或者使用国内镜像加速
git clone https://github.com/msm8916-mailine/linux.git --depth=1

  2. 下载编译工具

    # 我使用WSL 2的Arch Linux来编译，所以我们使用pacman来安装工具链
sudo pacman -S base-devel aarch64-linux-gnu-gcc openssl minizip libidn11 bc git qemu-user-static-binfmt android-tools wget btrfs-progs

配置 Makefile

假设前面下载的内核源码是在~/msm8916/linux目录下。

在当前终端中，执行以下命令：

cd ~/msm8916/linux
export ARCH=arm64
export CROSS_COMPILE=aarch64-linux-gnu-

然后，执行以下命令：

make msm8916_defconfig
make menuconfig

就会弹出一个配置菜单，我们需要修改以下几项：

  1. General setup -> Local version - append to kernel release -> 修改为自己想要显示在内核版本后的内容，比如-blackwood416。
  2. General setup -> Automatically append version information to the version string -> 选择n，这会让内核版本信息更短，不然后面会加一长串的信息。

编译内核

使用以下命令开始编译，-j$(nproc)表示使用全部逻辑处理器来编译，这会使 CPU 满载，如果不希望满载可以根据自己的 CPU 更改为-j4或者-j6：

make -j$(nproc)

这个命令会自动编译内核镜像、模块以及 dtb 文件。

制作系统镜像文件

  1. 下载 Arch Linux ARM 根文件系统

    cd ~/msm8916
wget -c https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/archlinuxarm/os/ArchLinuxARM-aarch64-latest.tar.gz

  2. 创建系统镜像文件

    # 创建一个 3372M 的镜像文件以匹配随身 WiFi 的存储空间大小
dd if=/dev/zero of=rootfs.img bs=1M count=3372

  3. 初始化镜像文件的文件系统

    mkfs.btrfs rootfs.img

  4. 挂载镜像文件

    mkdir rootfs
sudo mount -o compress=zstd:1 rootfs.img rootfs

  5. 解压根文件系统到镜像文件

    tar -zxpf ArchLinuxARM-aarch64-latest.tar.gz -C rootfs

  6. 使用 chroot 进入镜像文件

     # 需要挂载一些必要的目录
sudo mount --bind /dev ~/msm8916/dev
sudo mount -t devpts devpts ~/msm8916/rootfs/dev/pts -o gid=5,mode=620
sudo mount -t proc proc ~/msm8916/rootfs/proc
sudo mount -t sysfs sysfs ~/msm8916/rootfs/sys
sudo mount -t tmpfs tmpfs ~/msm8916/rootfs/run
sudo chroot ~/msm8916/rootfs

  7. 配置 pacman

    开启并行下载和颜色显示，以及添加一些第三方软件源：

    nano /etc/pacman.conf
# 将下面这两行取消注释
Color
ParallelDownloads = 5
# 在文件末尾添加以下软件源
[arch4edu]
Server = https://mirrors.bfsu.edu.cn/arch4edu/$arch
Server = https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/arch4edu/$arch
Server = https://mirror.autisten.club/arch4edu/$arch
Server = https://arch4edu.keybase.pub/$arch
Server = https://mirror.lesviallon.fr/arch4edu/$arch
Server = https://mirrors.tencent.com/arch4edu/$arch
SigLevel = Never
[archlinuxcn]
Server = https://mirrors.bfsu.edu.cn/archlinuxcn/$arch
Server = https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/archlinuxcn/$arch
Server = https://repo.archlinuxcn.org/$arch
SigLevel = Never
[blackarch]
Server = https://mirrors.ustc.edu.cn/blackarch/$repo/os/$arch
Server = https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/blackarch/$repo/os/$arch
Server = https://mirrors.aliyun.com/blackarch/$repo/os/$arch
Server = https://www.blackarch.org/blackarch/$repo/os/$arch
SigLevel = Never
[danctnix]
Server = https://p64.arikawa-hi.me/$repo/$arch
SigLevel = Never

    更换国内源：

    mv /etc/pacman.d/mirrolist /etc/pacman.d/mirrolist.bak
nano /etc/pacman.d/mirrorlist
 # 更换成以下内容
 ## Archlinux arm
Server = https://mirrors.ustc.edu.cn/archlinuxarm/$arch/$repo
Server = https://mirror.archlinuxarm.org/$arch/$repo
Server = https://mirrors.bfsu.edu.cn/archlinuxarm/$arch/$repo
Server = https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/archlinuxarm/$arch/$repo
Server = https://mirrors.163.com/archlinuxarm/$arch/$repo

  8. 配置网络

    因为根文件系统默认的 DNS 是从 systemd 的文件链接过来，而我们使用 chroot，没有启动 systemd，所以需要手动配置 DNS：

    rm /etc/resolv.conf
echo "nameserver 8.8.8.8" > /etc/resolv.conf

  9. 删除旧内核及固件包

    pacman -R linux-aarch64 linux-firmware linux-firmware-whence

  10. 更新系统

pacman-key --init
pacman-key --populate
pacman -Syu
  1. 安装必要的软件包
pacman -S usbutils danctnix-usb-tethering
  1. 开启 systemd 服务
systemctl enable usb-tethering
systemctl enable NetworkManager
systemctl enable ModemManager
  1. 安装 vmlinuz 与内核模块
  2. 制作 initramfs 镜像文件
kerver=$(ls /usr/lib/modules)
mkinitcpio --generate /boot/initrd.img-$kerver --kernel $kerver

运行完上面的命令后还需要再开一个终端，在chroot外将镜像文件里的initrd.img-*拷贝出来：

sudo cp ~/msm8916/rootfs/boot/initrd.img-* ~/msm8916/initrd.img
# 更改一下所有者
sudo chown $(users):$(groups) ~/msm8916/initrd.img
  1. 取消挂载
sudo umount ~/msm8916/rootfs/run
sudo umount ~/msm8916/rootfs/sys
sudo umount ~/msm8916/rootfs/proc
sudo umount ~/msm8916/rootfs/dev/pts
sudo umount ~/msm8916/rootfs/dev
sudo umount ~/msm8916/rootfs

制作 boot.img

这一步，我们需要之前编译出来的内核镜像、dtb 文件以及刚刚制作的 initramfs 镜像文件。

# 将它们都复制到 ~/msm8916/output 目录下
mkdir ~/msm8916/output
cd ~/msm8916/output
cp ~/msm8916/linux/arch/arm64/boot/Image.gz .
cp ~/msm8916/linux/arch/arm64/boot/dts/qcom/msm8916-yiming-uz801v3.dtb .
mv ~/msm8916/initrd.img .

# 合并内核镜像与dtb文件
cat Image.gz msm8916-yiming-uz801v3.dtb > kernel-dtb
# 生成boot.img
# 其中root=UUID=2722581e-5f1b-4684-b07b-8d26bf6d8b6f 是根文件系统的UUID，可以通过以下命令获取：
# file ~/msm8916/rootfs.img
mkbootimg --base 0x80000000 \
--kernel_offset 0x00080000 \
--ramdisk_offset 0x02000000 \
--tags_offset 0x01e00000 \
--pagesize 2048 \
--second_offset 0x00f00000 \
--ramdisk initrd.img \
--cmdline "earlycon root=UUID=2722581e-5f1b-4684-b07b-8d26bf6d8b6f console=ttyMSM0,115200 rw" \
--kernel kernel-dtb \
-o boot.img