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星际魔盒上使用Debian Buster

2022-05-16    IT智能化专栏
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硬件

首先是拆机，拆机这个就非常的简单了，直接上内六角扳手就行。一个很悲伤的事情就是我手上并没有内六角的扳手，去买了一个最小尺寸的还是过大，迫不得已只能去优信买了个新的螺丝刀套装。卸下后面的四颗螺丝后，就可以将整个主板加笼子从前面拉出来了。

一代的主板前面有一个标记着UART1的调试接口，我们接上它用来看额外的调试信息，以及用于串口交互。板子上自带一个蜂鸣器，到手第一件事就是把这个蜂鸣器用电工胶遮住——毕竟这玩意的声音确实有点大。网口旁边的空焊盘是USB2.0接口，也是救砖用的接口。

侧边有一个风扇接口，两个硬盘电源和指示灯接口。这些接口在刷机的时候基本上没啥用，先放着。

值得注意的是板子上似乎还有个RTC的电池空焊盘，如果补上元件是不是就可以正常的用RTC了呢？

UBoot

这玩意的UBoot是定制过的，会在开机的时候检测Flash里面的内容，判断是进入Rescue模式还是正常模式。开机的时候按下背面的Reset按钮，UBoot就会启动到内置的一个Rescue系统，Rescue系统就会查找U盘里面的文件并尝试更新系统。网上的各种更新固件的教程要求按住Reset按键10秒，实际上是不必要的。因为只要UBoot检测到了这个Reset按键下拉（也就1-2s）后，就会进入Rescue系统，而这个按钮它就没有什么作用了。

UBoot启动的时候按住Esc或者Tab，会打断当前启动，进入Uboot命令行。在命令行下输入bootr命令可以使用正常模式启动。而启动时按空格，则会进入救砖模式。救砖模式下，UBoot会尝试从USB读取Kernel、dtb和rootfs并启动这个系统。但是，UBoot只支持USB2.0接口，所以这也就是为什么救砖要用这个空着的USB2.0接口的原因了。

我看到UBoot的命令行里面似乎还能使用tftp，那么万一你的USB2.0坏了，似乎也可以使用tftp把整个固件救回来。

Rescue 模式

这个Rescue模式很明显就是一个非常简单的Busybox做的Rootfs，然后加上了USB升级的检测脚本。进入Rescue模式后再插入USB也是可以的，它的容错做的还算不错，会等待一会USB插入。

更新系统的时候不要手贱重启，因为它似乎会在进入升级模式后更新UBoot的环境变量，使UBoot默认进入Rescue模式。我就是这么手贱了一下，然后就疯狂进Rescue模式，而且进入Rescue模式后因为某些特殊原因，会导致Kernel Panic重启，然后就进入无限的死循环。因为没有专业的刷Flash Nand的设备，所以我也不敢把UBoot dump出来改改，然后刷一个新的进去，所以最后还是用救砖模式救回来了。

进入Rescue模式之后，如果没有检测到USB设备，或者USB设备里面没有固件，那么它居然会老老实实的退出升级脚本，并且不重启设备！这就给我们刷自己的固件提供了便利。只要按住Reset键开机，不插入U盘，等待升级脚本退出后，我们就可以开始刷自定义固件了。

原厂系统

这玩意的原厂系统是基于Debian定制的OpenMediaVault定制的系统，加上了一堆开机检测脚本，所以开机速度慢的令人发指。本来我是打算直接在原厂系统的基础上升级到最新版本的Debian的，但是原厂系统实在是太太太旧了，居然是Debian wheezy(7)。我已经很难在各大软件源上面找到whezzy的软件包了，所以就想着能不能升级发行版到buster或者是stretch，甚至是jessie都好。然而，这玩意的定制性实在是太强了，一升级就报一堆错误。没啥办法，只能看看能不能自己重新制作一个系统了。

Debootstrap + Debian

为armhf制作一个debian的rootfs的最好方法就是使用debootstrap。虽然，debootstrap本来设计应该是在debian上面跑是最好的，但是我只有nas用的是Debian，而这个nas又是是跑在PVE上的，也就没办法使用chroot。所以我就只能在manjaro上面跑这个程序了。

现在debootstrap已经非常方便使用了，仅需一行命令就可以搞定所有事情，不再需要自己去弄什么第二阶段了：

sudo debootstrap --arch=armhf buster rootfs https://mirrors.ustc.edu.cn/debian/

在此基础上增加一些额外的软件包，做一些配置就可以了。额外配置可以参考linux-Sunxi的这篇文章。

Linux 内核的坑

这玩意的内核居然是Linux3.10！虽然和上面的debian wheezy是同时代的东西没错啦……但确实有点老了。不过它不是2.6我已经很高兴了，不要强求太多。而且这个东西的内核源码是不公开的，所以想更新内核也完全没门。

按照上面的步骤我做好了rootfs，也成功的刷进了系统中，然而等待我的却是——

Timed out waiting for device dev-ttyS0.device

这就很难受了。卡在这我连系统都进不去，没法查看其他的东西是否工作正常。

放狗搜索后，找到了一个相关的systemd的issue，似乎是我的内核编译配置不正确。那内核配置不正确我又有什么办法呢，这玩意的内核代码又不开源，不然我就自己修改配置编译一个了。

那不能用systemd，就用传统的sysvinit初始化系统呗。直接安装一个软件包即可：

apt-get install sysvinit-core

换成sysv了之后，终于可以进入系统了！感动天感动地！让我来更新一波软件库——

~$ sudo apt update
...
unable to resolve host mirrors.ustc.edu.cn

我联网了啊，IP地址也是正常的啊。让我试试ping

~$ ping 119.29.29.29
ping socket: Permission denied

what? 连一个ping都没有权限吗？我用root试试，发现还是一样的结果。这就很奇怪了。放狗搜索了一下后，发现又是一个内核问题：内核启用了Android_PARANOID.NETWORK这个选项。这个选项会限制只有处于指定用户组的用户访问网络。根据这里的提示，添加了指定的用户组，并为当前用户增加了这个用户组。注销，重新登录后，发现终于OK了。谢天谢地……

说说内存

root@Debian-NAS:~# free -m
              total        used        free      shared  buff/cache   available
Mem:            776          23         496           0         257         742
Swap:             0           0           0

换成debian之后，整个内存占用其实是非常低的。这台设备的内存是1G，但实际上只有776M可以使用。

从dtb反编译的dts文件可以看出来，这玩意预留了很多内存给外设。由于我们没有数据手册，所以也就不知道这些内存地址里面放的是什么了。要是能把这里面的显存预留给去掉就好了，反正这玩意也没有视频输出。

/memreserve/    0x0000000000000000 0x000000000000c000;
/memreserve/    0x0000000018100000 0x0000000001000000;
/memreserve/    0x0000000001b00000 0x0000000000400000;
/memreserve/    0x0000000001ffe000 0x0000000000004000;
/memreserve/    0x0000000010000000 0x0000000000100000;
/memreserve/    0x000000000d600000 0x0000000000100000;
/memreserve/    0x000000000d700000 0x0000000002900000;
/memreserve/    0x0000000010100000 0x0000000007f00000;
/memreserve/    0x000000001e600000 0x0000000001a00000;
/memreserve/    0x0000000018100000 0x0000000001a00000;

最终的Debian Buster镜像

当然，那么辛苦做出来的东西，肯定是要和大家分享的。

下载地址：
https://pan.baidu.com/s/1gnw-fODJF2ngtrY7TRS9Vg 提取码: 5dca

免责声明：刷砖责任自负。

刷机步骤如下：

  1. 将下载的镜像解压，重命名为root.bin，放入U盘中。注意U盘里面不要有install.img文件。
  2. 接上TTL线，按住reset，进入rescue模式，然后插入U盘。等待升级脚本退出
  3. 输入 ls /dev/block ，查看你的U盘的路径（一般是sdX1这样的，例如sdc1）
  4. 输入以下命令，注意将下面的sdc1改成你的u盘路径
cd /mnt && mount /dev/block/sdc1 usb
dd if=usb/root.bin of=/dev/block/mmcblk0p1 bs=1M && sync
reboot -f
  1. 等待重启进入系统。使用账号admin，密码admin登录。
  2. 输入以下命令，扩展root分区：
sudo resize2fs /dev/mmcblk0p1

备考

风扇控制

板子的风扇控制是GPIO40和GPIO42同时控制的，要关闭可能要两个都设置为0。这里提供一个简单的风扇控制脚本，自行加入到crontab里面运行即可。

#!/bin/bash
TEMP_HI=65000
TEMP_LO=45000
GPIO_HI_NUM=42
GPIO_LO_NUM=40

GPIO_BASE=/sys/class/gpio
GPIO_HI=$GPIO_BASE/gpio$GPIO_HI_NUM
GPIO_LO=$GPIO_BASE/gpio$GPIO_LO_NUM

CPU_TEMP=`cat /sys/class/thermal/thermal_zone0/temp`
if [ ! -d $GPIO_HI ]; then
        echo $GPIO_HI_NUM > $GPIO_BASE/export
        echo out > $GPIO_HI/direction
fi
if [ ! -d $GPIO_LO ]; then
        echo $GPIO_LO_NUM > $GPIO_BASE/export
        echo out > $GPIO_LO/direction
fi
if [ $CPU_TEMP -gt $TEMP_HI ]; then
        echo 1 > $GPIO_HI/value
        echo 0 > $GPIO_LO/value
elif [ $CPU_TEMP -gt $TEMP_LO ]; then
        echo 0 > $GPIO_HI/value
        echo 1 > $GPIO_LO/value
else
        echo 0 > $GPIO_HI/value
        echo 0 > $GPIO_LO/value
fi

蜂鸣器

虽然这玩意很烦人但是该用的时候还是得用。蜂鸣器的控制是GPIO39。

/etc/init.d/beep:

#! /bin/bash
### BEGIN INIT INFO
# Provides:          beep
# Required-Start:    $remote_fs $syslog $time cron
# Required-Stop:     $remote_fs $syslog $time cron
# Default-Start:     2 3 4 5
# Default-Stop:      0 6
# Short-Description: Beep on start and stop
# Description:       Provide a beep sound when init finish and poweroff
### END INIT INFO

GPIO_NUM=39
GPIO_BASE=/sys/class/gpio
GPIO_BEEP=$GPIO_BASE/gpio$GPIO_NUM

if [ ! -d $GPIO_BEEP ]; then
        echo $GPIO_NUM > $GPIO_BASE/export
        echo out > $GPIO_BEEP/direction
fi

beep() {
for (( c=1; c<=$1; c++ )); do
        echo 1 > $GPIO_BEEP/value
        sleep 0.05
        echo 0 > $GPIO_BEEP/value
        sleep 0.05
done
}

case "$1" in
  start)
        beep 3
        ;;
  stop)
        beep 2
        ;;
  status)
        exit 0
        ;;
  *)
        exit 1
esac

exit 0

修改后使用sudo update-rc.d beep defaults 更新启动项即可

硬盘休眠

安装hdparm后，在/etc/hdparm.conf后添加下面的配置：

/dev/sda {
    spindown_time = 120
}
/dev/sdb {
    spindown_time = 120
}

关机按钮

监听 /dev/input/event0 就可以获取到按钮事件。

编译后的程序在分享链接里面有，加个开机启动项就可以了。

pwr_btn.c:

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <linux/input.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>

#define DEV_PATH "/dev/input/event0"

int main()
{
    int keys_fd;
    char ret[2];
    struct input_event t;

    keys_fd = open(DEV_PATH, O_RDONLY);
    if(keys_fd <= 0)
    {
        printf("open %s device error!n" DEV_PATH);
        return -1;
    }
    while(1)
    {
        if(read(keys_fd, &t, sizeof(t)) == sizeof(t))
        {
            if(t.type == EV_PWR && t.value == 336)
            {
                system("shutdown -h now");
            }
        }
    }
    close(keys_fd);
    return 0;
}

/etc/init.d/pwr_btn:

#! /bin/bash
### BEGIN INIT INFO
# Provides:          pwr_btn
# Required-Start:
# Required-Stop:
# Default-Start:     s 2 3 4 5
# Default-Stop:
# Short-Description: Listen to Power button event
# Description:       Shutdown when Power button press.
### END INIT INFO

case "$1" in
  start)
        /usr/sbin/pwr_btn &
        ;;
  stop)
        exit 0
        ;;
  status)
        exit 0
        ;;
  *)
        exit 1
esac

sanba性能调优

这台机子的IO和CPU都不行，所以要针对samba做性能优化：

/etc/samba/smb.conf

[global]
# enable some read/write tuning
socket options = TCP_NODELAY IPTOS_LOWDELAY SO_RCVBUF=131072 SO_SNDBUF=131072
aio read size = 16384
aio write size = 16384
aio write behind = true
write cache size = 16777216
max xmit = 65536
large readwrite = yes
read raw = Yes
write raw = Yes
server signing = No
strict allocate = Yes

# Use sendfile for reading files efficiently
use sendfile = yes
min receivefile size = 16384
getwd cache = true

[ST8000]
    comment = ST8000 disk
    path = /media/ST8000
    vfs objects = aio_pthread

主要是要打开aio_pthread这个，这个可以提高读取性能。

掉盘的解决方法

我这台机子在插入两个3.5寸硬盘的情况下会掉盘。解决方法是把硬盘背板上面空缺的四个电容给焊上。焊上之后不会掉盘了。

构建镜像的脚本

generate.sh:

#!/bin/bash

debootstrap --arch=armhf buster chroot https://mirrors.ustc.edu.cn/debian/
cp setup.sh chroot/
chmod +x chroot/setup.sh

chroot ./chroot /setup.sh

mkfs.ext4 root.bin -d chroot 256M

setup.sh

#!/bin/sh

# change hostname
echo Debian-NAS > /etc/hostname

# install software needed
apt-get install sysvinit-core sudo ssh haveged ntp locales -y --no-install-recommends

export PATH=$PATH:/sbin

# add users
groupadd -g 3001 aid_bt
groupadd -g 3002 aid_bt_net
groupadd -g 3003 aid_inet
groupadd -g 3004 aid_net_raw
groupadd -g 3005 aid_admin

useradd -m admin -G sudo -s /bin/bash

usermod -a -G aid_bt,aid_bt_net,aid_inet,aid_net_raw,aid_admin admin
usermod -a -G aid_bt,aid_bt_net,aid_inet,aid_net_raw,aid_admin root
usermod -G nogroup -g aid_inet _apt
usermod -G ntp -g aid_inet ntp

# cleanup
apt-get clean

# enable serial login
echo T0:2345:respawn:/sbin/getty -L ttyS0 115200 vt100 >> /etc/inittab
echo T1:2345:respawn:/sbin/getty -L ttyS1 115200 vt100 >> /etc/inittab

# enable network
cat >> /etc/network/interfaces
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