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Die CPU des Raspberry Pi 3 unterstützt Aarch64.
Die CPU des Raspberry Pi 3 unterstützt Aarch64. (Bild: Martin Wolf/Golem.de)

Quellen finden und selber einen Kernel bauen

Spannend wird es, einen eigenen, aktuellen 64-Bit-Kernel zu kompilieren. Auf dem Raspberry Pi 3 selbst ist das ein zeitraubender Vorgang. Schneller geht es als Cross-Entwicklung von einem PC aus. Auf einem aktuellen Ubuntu sind die dazu benötigten Cross-Entwicklungswerkzeuge als Paket gcc-aarch64-linux-gnu problemlos zu installieren.

Der Quellcode des Linux-Kernels ist ohnehin fürs Cross-Übersetzen vorbereitet. Dafür nötig sind die Kernelquellen aus dem Raspberry-Pi-Archiv, die sich zwar nur wenig vom Vanilla-Linux-Kernel unterscheiden, aber der Garant fürs fehlerfreie Übersetzen sind. Insbesondere bringt das Archiv der Foundation die für 64 Bit benötigte Standard-Konfiguration bcmrpi3_defconfig mit, die dem Original noch fehlt. Der Quellcode selbst lässt sich beispielsweise im Verzeichnisbaum mit Hilfe von Git ablegen. Das Git-Archiv enthält alle Kernelversionen, sodass der Entwickler noch lokal die aktuelle Kernel-Version 4.8 auschecken muss.

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Ist der Kernel ausgecheckt, kann es losgehen. Als Erstes sind zwei Environment-Variablen zu setzen, die das Kernel-Buildsystem anweisen, nicht den Hostcompiler gcc, sondern eben den Crosscompiler aarch64-linux-gnu-gcc zu verwenden. Vor dem Start der Generierung ist der Kernel für den Raspberry Pi 3 zu konfigurieren. Ein make -j 4 Image dtbs modules startet den Build. Die Option -j 4 erlaubt es, Make bis zu vier Prozesse parallel laufen zu lassen, oder wahlweise eben auch mehr.

Das Übersetzen des Kernels, der Module und des Device Tree kann schon mal - abhängig von der eingesetzten Hardware - ein Stündchen dauern. Die genauen Kommandos vom Download des Quellcodes bis zum Generieren aller Komponenten sind im Folgenden mit Kommentaren versehen zusammengefasst.

  1. # Cross-Compiler in Ubuntu installieren
  2. #
  3. sudo apt install gcc-aarch64-linux-gnu
  4.  
  5. # Kernelquellcode fuer den Raspberry Pi downloaden
  6. #
  7. mkdir -p arm/
  8. cd arm
  9. git clone https://github.com/raspberrypi/linux.git
  10. cd linux
  11.  
  12. # im Git-Archiv vorhandene Versionen anzeigen
  13. # und eine aktuelle Version auschecken
  14.  
  15. git branch -a
  16. git checkout rpi-4.8.y
  17.  
  18. # Cross-Generierung des Kernels
  19. #
  20. export CROSS_COMPILE=aarch64-linux-gnu-
  21. export ARCH=arm64
  22. make bcmrpi3_defconfig
  23. make -j 4 Image dtbs modules

Die Installation von Kernel, Modulen und Device Tree wird etwas komplizierter. Als Grundlage nimmt diese Anleitung eine mit dem vorgestellten Image präparierte Micro-SD-Karte an, die in den Entwicklungsrechner gesteckt wird. Ein auf dem Entwicklungs-PC laufendes Ubuntu wird die beiden Partitionen der Karte Boot und Root automatisch unterhalb von /media/$Username/ einhängen.

  • Die Variante für Ungeduldige: Einfach neuen Kernel kopieren und fertig.
  • Mit dem Standard Raspbian verleugnet der Mini-Rechner seine moderne Architektur und tarnt sich als 32-Bit-SoC.
  • Anders als offiziell vorgesehen, lässt sich der Raspberry Pi 3 auch als 64-Bit-System nutzen.
Die Variante für Ungeduldige: Einfach neuen Kernel kopieren und fertig.

Zum Einspielen des eigenen Kernels bieten sich zwei Möglichkeiten an: Die Variante für Ungeduldige und die professionelle Variante. Ungeduldige kopieren nur den selbst kompilierten Kernel arch/arm64/boot/Image auf die Bootpartition. Das auf der Bootpartition befindliche U-Boot-Skript erwartet ihn nämlich dort unter dem Namen Image, sodass keine Änderung der Konfiguration notwendig ist. Wer auf Nummer sicher gehen will, rettet den auf der SD-Karte unter gleichem Namen liegenden 64-Bit-Kernel, bevor er ihn mit dem eigenen Kernel überschreibt. Für einen ersten Test eignet sich der auf der SD-Karte ebenfalls schon vorhandene Device Tree. Nach dem Kopieren des Kernels wird die SD-Karte ausgehängt und in den Raspberry Pi gesteckt. Mit Strom versorgt sollte dieser nun den selbst generierten Kernel starten.

 Willkommen im U-Boot und Geräte-BaumProfis konfigurieren U-Boot 

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The Troll 23. Nov 2016

Man kann auch einfach SUSE Linux Enterprise for Pi3 nehmen https://www.suse.com...

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FreiGeistler 23. Nov 2016

Erinnert mich an die Probleme mit Android. Könnte Android (theoretisch) auch Device Tree...

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pi314 23. Nov 2016

Es gibt auch ein "richtiges" 64-Bit-System für den pi: Den SUSE Linux Enterprise Server...

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gadthrawn 23. Nov 2016

Für einen echten Server hat der Raspberry auch zu wenig Power... Allein das Konstrukt...

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mingobongo 22. Nov 2016

Finde solche Anleitungen wie diese immer gut, da bekommt man mal tiefere Enblicke oder...

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