Profis konfigurieren U-Boot

Die professionellere und elegantere Installation sieht vor, den Kernel unter einem eigenen Namen auf die Micro-SD-Karte zu kopieren, den richtigen Device Tree zu verwenden und vor allem die Kernelmodule auf der Rootpartition zu platzieren. Durch die neuen Namen für Kernel und Device Tree muss außerdem die Bootloader-Konfiguration von U-Boot angepasst werden. Die U-Boot-Skriptdatei dafür folgt:

U-Boot-Skript boot.txt

fatload mmc 0:1 ${fdt_addr_r} bcm2710-rpi-3-b.dtb
fatload mmc 0:1 ${kernel_addr_r} Image.4.8
setenv bootargs console=ttyS0,115200 \
  root=/dev/mmcblk0p2 rootfstype=ext4 rootwait rw
booti ${kernel_addr_r} - ${fdt_addr_r}

Diese erhält mit Hilfe des Programms mkimage einen U-Boot-Header. Das Tool mkimage ist übrigens im Paket u-boot-utils enthalten.

cd arm/linux
 
# Installation von Kernel und Device Tree
#
cp arch/arm64/boot/Image /media/$Username/$Bootpartition/Image.4.8
cp arch/arm64/boot/dts/broadcom/bcm2710-rpi-3-b.dtb \
  /media/$Username/$Bootpartition/
 
# Installation der Kernelmodule
#
make CROSS_COMPILE=aarch64-linux-gnu- ARCH=arm64 \
  INSTALL_MOD_PATH=/media/$Username/$Rootpartition/ \
  modules_install
 
# Anlegen des U-Boot-Skripts boot.txt
#
cd /media/$Username/$Bootpartition
vim boot.txt
 
# Bootloader-Skript generieren
#
sudo apt install u-boot-tools
mkimage -A arm64 -O linux -T script -C none -d boot.txt boot.scr.uimg

Der U-Boot-Bootloader ist letztlich ähnlich leicht als 64-Bit-Variante zu generieren wie der Kernel. Dazu holt man per Git den Quellcode auf die heimische Maschine und setzt die Cross-Generierungsvariablen ARCH und CROSS_COMPILE, konfiguriert U-Boot für den Raspberry Pi 3 und lässt das U-Boot schließlich per make vom Stapel.

export CROSS_COMPILE=aarch64-linux-gnu-
export ARCH=arm64
git clone git://git.denx.de/u-boot.git
cd u-boot
make rpi_3_defconfig
make
cp u-boot.bin /media/$Username/$Bootpartition/

Nach der Generierung findet sich unter anderem die Datei u-boot.bin im Quellcodeverzeichnis des Bootloaders, die das fertige 64-Bit-Executable darstellt. Zur Installation muss die Datei auf die Bootpartition der Micro-SD-Karte kopiert werden. Außerdem muss die Datei config.txt angepasst werden, die statt u-boot-stubbed.bin natürlich den selbst kompilierten Bootloader nutzen soll.

config.txt

enable_uart=1
# CPU in den 64-Bit-Modus schalten:
arm_control=0x200
kernel_old=1
#kernel=uboot-stubbed.bin
#Selbst generierter Bootloader:
kernel=u-boot.bin
disable_commandline_tags=1
 
# set display Mode to 1920x1080
#hdmi_group=2
#hdmi_mode=82

Wer seinen Raspberry Pi dauerhaft mit dem 64 Bit laufen lassen will, muss sich Gedanken machen, wie er den ab und zu anfallenden Kernelpatches Geltung verschafft. Steht die hier beschriebene Build-Chain, geht das zum Glück einigermaßen simpel, indem der Raspi-Besitzer bei einem anstehenden Update das erwähnte Repository mit »git pull« anzapft und den Kernel neu cross-kompiliert.

Der Raspberry Pi 3 im nicht vorgesehenen 64-Bit-Modus fühlt sich im ersten Testbetrieb gut und auf der Kommandozeile sehr responsiv an. Abseits des guten Gefühls zeigen aber einige (ebenso einfache wie nicht repräsentative und ohne Optimierung durchgeführte) Benchmarks keine nennenswerte Geschwindigkeitsvorteile. Das ist natürlich einerseits bedauerlich, entspricht aber andererseits der ursprünglichen Annahme.

Dennoch erscheint der 64-Bit-Betrieb des Raspberry Pi 3 sinnvoll, und zwar nicht nur für Admins, die sich an falschen Meldungen (ARMv7 anstelle von ARMv8) stören, sondern auch für Software-Entwickler, die die Funktionstüchtigkeit einer Minicomputer-Anwendung auf 64 Bit testen wollen. Denn Rückwärtskompatibilität hin, wenig Speicher her: Irgendwann wird auch die Foundation ein eigenes 64-Bit-System präsentieren.

Eva-Katharina Kunst ist seit den Anfängen von Linux Fan von Open Source. Jürgen Quade, Professor an der Hochschule Niederrhein, hat mit "Embedded Linux lernen mit dem Raspberry Pi" 2014 sein drittes Linux-Buch veröffentlicht. Das gemeinsame Buch "Linux-Treiber entwickeln" ist jüngst in vierter Auflage erschienen. Dieser Artikel erschien in der Ausgabe 12/2016 des Linux Magazins.