建立 Debian root file system

TODO: 列出完整步驟和描述實驗平台

建立 rootfs.img

實驗環境組態： Ubuntu 24.04

1. 配置基本服務

安裝所需要的套件：

$ sudo apt install \
    debootstrap \
    qemu qemu-user-static qemu-system qemu-utils qemu-system-misc \
    binfmt-support \
    dpkg-cross debian-ports-archive-keyring --no-install-recommends

升級到 Ubuntu 24.04 之後的版本會遇到：

E: Package 'qemu' has no installation candidate

因為直接把整個 meta-packages下載下來已經過時了，根據官網所揭露的資訊，使用 apt-get install qemu-system 與 apt-get install qemu-user-static 即可。

創建、格式化並掛載一個新的檔案系統映像：

$ dd if=/dev/zero of=rootfs.img bs=1M count=4096
$ mkdir rootfs
$ mkfs.ext4 rootfs.img
$ sudo mount rootfs.img rootfs

執行 `debootstrap`:

此處要修改 debian 鏡像的來源，將http://deb.debian.org/debian-ports 改為 http://httpredir.debian.org/debian ，由於前者已失效，若未改正則會得到錯誤訊息 E: Invalid Release file, no entry for main/binary-riscv64/Packages 更正後如下：

$ sudo debootstrap --arch=riscv64 --foreign --keyring /usr/share/keyrings/debian-archive-keyring.gpg --include=debian-archive-keyring sid ./temp-rootfs http://deb.debian.org/debian

注意在此命令中使用了 --foreign ，此選項可以使 debootstrap 僅執行安裝過程的第一階段: 下載所需的 package，但不進行解壓縮或配置，此舉可以在一個不同架構的環境下（x86）下載和準備所有必要的文件，然後在目標架構的環境下(riscv64)完成安裝。

若遇到 E: Release signed by unknown key (key id 6ED0E7B82643E131) 則需要要手動下載並導入鑰匙，由於錯誤訊息中指出具體的鑰匙 ID（6ED0E7B82643E131），我們可以直接從 Debian 的加密金鑰伺服器下載並手動導入這個鑰匙：

gpg --keyserver keyserver.ubuntu.com --recv-keys 6ED0E7B82643E131

gpg --export 6ED0E7B82643E131 | sudo gpg --no-default-keyring --keyring /usr/share/keyrings/debian-ports-archive-keyring.gpg --import

為何需要「鑰匙」呢？這牽扯到RSA加密演算法，為了..(待補充)

命令執行完後可以進入 rootfs 內檢查是否有配置成功，若缺乏

3. 配置 binfmt:

binfmt_misc 是一個用於告知 Linux 如何處理不同執行檔格式的核心模組，註冊後便可以夠識別並運行 riscv64 架構的執行檔。

此外，為了確保在使用 chroot 更改根目錄後，依然能在新的根目錄中執行 /usr/bin/qemu-riscv64-static，須先將 qemu-riscv64-static 複製至 rootfs 的 /usr/bin/
在開始複製前可以用qemu-riscv64-static --version檢查 qemu-riscv64-static 的版本：

qemu-riscv64 version 9.0.2 (v9.0.2)
Copyright (c) 2003-2024 Fabrice Bellard and the QEMU Project developers

確認是最新的後便可以複製到 rootfs 中

$ sudo cp -rf /usr/bin/qemu-riscv64-static rootfs/usr/bin/

註冊：

$ cat > /tmp/riscv64 <<- EOF
package qemu-user-static
type magic
offset 0
magic \x7f\x45\x4c\x46\x02\x01\x01\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x02\x00\xf3\x00
mask \xff\xff\xff\xff\xff\xff\xff\x00\xff\xff\xff\xff\xff\xff\xff\xff\xfe\xff\xff\xff
interpreter /usr/bin/qemu-riscv64-static
EOF

接著導入 binfmt

$ sudo update-binfmts --import /tmp/riscv64

最後檢查是否註冊成功：

$ ls /proc/sys/fs/binfmt_misc/riscv64

若未輸出：/proc/sys/fs/binfmt_misc/riscv64 則可以嘗試重啟 binfmt_misc

$ sudo systemctl restart binfmt-support

如果沒有這步驟的話 host 端(x86_64)會認不得 rootfs/bin/bash （riscv64），也就無法進入 chroot.

然而這個錯誤在更新 ubuntu 之後便消失了，原因待查明。

4. 完成第二階段 `debootstrap`

第二階段的 debootstrap 會在由 qemu 模擬的 riscv64 的環境下進行，如此一來便可以避免因 host 與 target 端不相容而產生錯誤。

進入 chroot 環境：

sudo chroot rootfs/

執行 debootstrap 命令的 --second-stage

$ /debootstrap/debootstrap --second-stage

配置 `rootfs`

配置 source.list 並將 source 改為 http://ftp.debian.org/debian：

$ cat >/etc/apt/sources.list <<EOF
deb http://ftp.debian.org/debian sid main
deb http://ftp.debian.org/debian unstable main
deb http://ftp.debian.org/debian experimental main
EOF

若未對其修正會遇到以下錯誤:

N: Skipping acquire of configured file 'main/binary-riscv64/Packages' as repository 'http://ftp.ports.debian.org/debian-ports experimental InRelease' doesn't support architecture 'riscv64'
E: The repository 'http://ftp.debian.org/debian unreleased Release' does not have a Release file.

安裝套件包：

$ apt-get update
$ apt-get install -y util-linux haveged openssh-server systemd kmod initramfs-tools conntrack ebtables ethtool iproute2 iptables mount socat ifupdown iputils-ping vim neofetch sudo chrony pciutils

配置網路：

$ mkdir -p /etc/network
$ cat >/etc/network/interfaces <<EOF
auto lo
iface lo inet loopback

auto eth0
iface eth0 inet dhcp
EOF

$ cat >/etc/resolv.conf <<EOF
nameserver 1.1.1.1
nameserver 8.8.8.8
EOF

配置分區：

$ cat >/etc/fstab <<EOF
LABEL=rootfs	/	ext4	user_xattr,errors=remount-ro	0	1
EOF

清理暫存：

$ apt-get clean
$ rm -rf /var/cache/apt/

退出 chroot 並解除 mount :

$ exit
$ sudo umount rootfs

輸出得到的 rootfs.img

利用 qemu-system-riscv64 運作 Debian GNU/Linux

virtio-net
virtio-block
dropbear ssh server

照著 README 的教學執行 make 時會遇到錯誤：

../sysoptions.h:258:10: error: #error "DROPBEAR_SVR_PASSWORD_AUTH requires `crypt()'."
  258 |         #error "DROPBEAR_SVR_PASSWORD_AUTH requires `crypt()'."
      |          ^~~~~

顯示 DROPBEAR_SVR_PASSWORD_AUTH 需要 crypt()，查閱 manpage 可以得到：

crypt() is the password hashing function. It is based on the
Data Encryption Standard algorithm with variations intended
(among other things) to discourage use of hardware
implementations of a key search.

建立測試環境

備份鏡像檔：
利用 Win32 Disk Imager 備份目前使用的 SD card 內容，將其備份為 backup.img 後再用 Win32 Disk Imager 燒錄至其他 SD card ，以便在其他 Tinker V 上運行。
同時連接多台 Tinker V ：
為了要同時連接多台 Tinker V ，需要設定 wifi 路由器，使得每台 Tinker V 能被分配到固定的 ip 地址:

設定完 ip 地址後便可以不用 UART ，之後要使用時可以直接使用 ssh 連線來連接板子（當然，要接上電源與網路線）
為了避免搞混，我將板子的 hostname 改為其 ip 地址。
此外可以在板子 108 上用 ssh 連線到板子 105 上:
```
root@192-168-0-108:~# ssh root@192.168.0.105
Last login: Thu Oct 31 17:44:22 2024 from 192.168.0.106
root@192-168-0-105:~# 
```
蠻酷的，之後如果要在板子之間傳遞資訊便可以不需要依賴 PC 端，但缺點是 wifi 路由器會很燙，建議買好一點的。
USB 連線：
先在 pc 端下載 Android Debug Bridge (adb)
可以在 pc 端用 adb devices -l 命令來檢查已連線至哪些 adb 伺服器。
有時會遇到未列出已連接的裝置，此時可以注意電腦與開發板是否過熱

建立 Debian root file system

建立 rootfs.img

1. 配置基本服務

安裝所需要的套件：

創建、格式化並掛載一個新的檔案系統映像：

執行 debootstrap:

3. 配置 binfmt:

註冊：

4. 完成第二階段 debootstrap

配置 rootfs

利用 qemu-system-riscv64 運作 Debian GNU/Linux

建立測試環境

參考資訊

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Box64

backtrace

Deciding “Wrapped” vs. “Emulated”

2025q1 Homework3 (KXO)

執行 `debootstrap`:

4. 完成第二階段 `debootstrap`

配置 `rootfs`