Arm процессор для linux

Небольшой экскурс в Linux на ARM и ArchLinux на Mele A1000/A2000

Всем привет.
Смотря видео на youtube, как запускают ubuntu на одноплатных компьютерах вроде Mele A1000 или MK802, решил я, что нужно что-то делать с производительностью и заодно запустить ArchLinux на этом устройстве, т.к. этого, почему-то, пока еще никто не сделал.

Проблема производительности

Почему мы видим, что все устройства на ARM и MIPS работают так медленно в качестве десктопных систем? Причин множество:

  1. Все устройства разные. Некоторые поддерживают один набор команд, некоторые — другой. У некоторых есть FPU, у некоторых — нет. Некоторые ARMv5, другие ARMv6, третьи ARMv7
  2. Неоптимизированность компиляторов.
  3. Нерасторопность / бездействие производителей.
  4. Сложность поддержки и нерасторопность мейнтейнеров дистрибутивов.

Если для x86 первое практически не имеет значения, т.к. у всех есть FPU и оптимизации под конкретный процессор дают не более 5-10% производительности, то ARM устройства могут получить колоссальный прирост, для Mele это что-то вроде от 30% до 150% на сложных задачах с плавающей точкой (как, например, декодирование видео).
Так как полноценной поддержки в mainline-ядре реальных устройств, а не тестовых плат, практически нет, мы вынуждены пользоваться ядром от производителя, которое хорошо, если третей ветки. Причем зачастую изменения в ядро вносятся через зад, из-за чего мы получаем в меню конфигурации отсутствующие зависимости между опциями и практически невозможность портировать эти изменения на более свежие ядра средствами энтузиастов (это, конечно, не у всех).
Мейнтейнеры дистрибутивов не хотят тратить силы, вычислительную мощность и место на дисках для дополнительных репозиториев, и очень долгое время компилировали все либо с эмуляцией FPU, либо с softfp(позволяет использовать FPU, но совместимо с эмуляцией), и с оптимизациями под ARMv5, но, примерно чуть больше года назад, когда Cortex-A8 пошел в массы, мейнтейнеры задумались и решили попробовать все компилировать с hardware floating point. Так, ubuntu 12.04 стал первым массовым дистрибутивом, в котором появился armhf репозиторий. Это большой прогресс, только это дает Cortex-A8 прирост в 20%-40%, по сравнению с softfp, все приложения теперь собираются под ARMv7, но этого недостаточно.
На сегодняшний день, есть 3 дистрибутива, у которых есть репозитории с hardware floating point: ArchLinux-ARM, Ubuntu и Fedora. Т.к. я люблю ArchLinux, выбор для меня очевиден.

Устройства

«Почему мейнтейнеры собирают пакеты без NEON?», спросите вы:
ARMv7 без набора инструкций NEON (например, Marvell Armada в устройстве CuBox)
Cortex-A8 (ARMv7 + NEON, китайские устройства с Allwinner A10: Mele, MK802, MiniX)
Cortex-A9 без NEON (nVidia Tegra 2 в Toshiba AC100)
Cortex-A9 с NEON
Следует отметить, что VFP в Cortex-A9 уже практический такой же быстрый, как и NEON, и оптимизация под NEON скорее вопрос энергосбережения, нежели производительности.

Что было сделано
  • Взят последний U-Boot и ядро из dl.linux-sunxi.org/nightly/latest
  • Перекомпилированы важные пакеты с NEON и оптимизациями под Cortex-A8 (glibc, xz, bzip2, gzip, bash, openssl, zlib)
  • Перекомпилированы пакеты, до которых у меня дотянулись руки (mplayer2)
  • Добавлен видеодрайвер и GLES библиотеки (не уверен на счет работоспособности)
  • Все компилировалось Linaro GCC, т.к. он самый оптимизированный под ARM.
Читайте также:  Введение техника безопасности табличный процессор основные сведения

CFLAGS:
march=armv7-a -mfloat-abi=hard -mfpu=neon -ftree-vectorize -mvectorize-with-neon-quad -mcpu=cortex-a8 -mtune=cortex-a8 -mthumb -O2 -pipe -fstack-protector —param=ssp-buffer-size=4 -D_FORTIFY_SOURCE=2

Не работает аппаратное ускорение видео.
Пока непонятно, работает ли gles, т.к. glxinfo говорит, что direct rendering: yes, glxgears крутятся, но как-то не очень. В качестве сервера использовать можно.

Чтобы запустить интерфейс, нужно зайти по ssh root/root и набрать startx

Если у вас есть желание и возможность помочь, вы любите ArchLinux и хотите видеть его на китайских устройствах на Allwinner, пожалуйста, свяжитесь со мной.

И немножко еще информации: Allwinner работает с XBMC над видеоускорением в XBMC for Android. Будет настоящий STB, а то сейчас как-то даже нет ничего.

Источник

Использование Astra Linux на встраиваемом компьютере с архитектурой ARM

Новые тенденции с сфере импортозамещения заставляют российские компании переходить на отечественные операционные системы. Одной из таких систем является российская ОС на базе Debian – Astra Linux. В сфере государственных закупок все чаще встречаются требования по использованию отечественного программного обеспечения с сертификатами ФСТЭК, а также его вхождения в реестр отечественного ПО. Хотя стоить отметить, что по закону наличие сертификата ФСТЭК не является обязательным.

Большинство российских операционных систем созданы для использования в режиме «Рабочая станция», то есть фактически это аналоги решений архитектуры x86 для рабочего места сотрудника. Мы же решили установить ОС Astra Linux на архитектуру ARM, с целью использовать ОС российского производства в промышленной сфере, а именно во встраиваемом компьютере AntexGate (не будем сейчас углубляться в преимущества ARM архитектуры над x86).

Почему Мы выбрали ОС Astra Linux?

Почему Мы выбрали встраиваемый ПК архитектуры ARM?

Рис. 1 — Архитектура ARM

Варианты применения ПК на архитектуре ARM

1. Получение дистрибутива AstraLinux

Для получения дистрибутива необходимо написать письмо-запрос любому официальному авторизованному партнеру НПО “РусБиТех”. Далее необходимо будет подписать соглашение о конфиденциальности и неразглашении информации и соглашение о научно-техническом сотрудничестве (если Ваша компания является разработчиком software или hardware).

Рис. 2 — Описание релизов AstraLinux

2. Установка AstraLinux на устройство AntexGate

После получения дистрибутива AstraLinux необходимо установить его на целевое устройство (в нашем случае это встраиваемый ПК AntexGate). Официальная инструкция говорит нам использовать любую ОС Linux для установки AstraLinux на ARM компьютер, но мы решили попробовать сделать это на ОС Windows. Итак, выполним следующую последовательность действий:

1. Загрузите и установите программное обеспечение для операционной системы Windows.

2. Подключите устройство через Micro USB к компьютеру.

3. Подайте питание на устройство, теперь Windows должна найти оборудование и установить драйвер.

4. После завершения установки драйвера запустите программу.

5. Через несколько секунд накопитель eMMC появится в Windows как запоминающее устройство USB.

6. Загрузите утилиту Win32DiskImager со страницы проекта Sourceforge и установите программу в штатном режиме.

7. Запустите только что установленное программное обеспечение Win32DiskImager.

8. Выберите файл образа AstraLinux, который вы получили ранее.

9. В поле устройства выберите букву диска с eMMC-картой. Будьте осторожны: если вы выберете неправильный диск, то можете уничтожить данные с жесткого диска вашего компьютера!

10. Нажмите «Записать» и дождитесь завершения записи.

11. Перезагрузите устройство.

Перезагрузка устройства должна привести к тому, что устройство загрузит образ операционной системы AstraLinux из eMMC.

3. Использование Astra Linux

После загрузки устройства появится экран авторизации. В поле логина вводим «admin», паролем также является слово «admin». После удачной авторизации появится рабочий стол (рис. 3).

Рис. 3 — Рабочий стол AstraLinux

Первым делом бросается в глаза то, что рабочий стол действительно похож на Windows, все элементы и диалоги называются привычным образом («Панель управления», «Рабочий стол», «Проводник», «Мой компьютер» на рабочем столе). Что немаловажно, на Astra Linux установлены даже «Пасьянс» и «Сапер»!

Читайте также:  Вреден ли стресс тест для видеокарты

Рис. 4 — Вкладка «Офис» в меню пуск AstraLinux

Рис. 5 — Вкладка «Сеть» в меню пуск AstraLinux

Рис. 6 — Вкладка «Системные» в меню пуск AstraLinux

Рис. 7 — Панель управления AstraLinux

Стоит отметить, что для использования в качестве встраиваемых решений есть доступ по SSH, через Linux консоль, также возможна установка любимых Debian пакетов (nginx, apache и т.д.). Таким образом, для бывших пользователей Windows имеется привычный рабочий стол, а для опытных пользователей Linux и встраиваемых решений — консоль.

Рис. 8 — Консоль AstraLinux

Оптимизация работы AstraLinux

1. Для устройств с невысокой аппаратной производительностью советуем использовать монитор с невысоким разрешением, либо вручную снизить разрешение в файле /boot/config.txt до 1280х720.

2. Также советуем установить утилиту для автоматического управления частотой процессора:

Источник

Заводим GNU/Linux на ARM-плате с нуля (на примере Kali и iMX.6)

tl;dr: собираю образ Kali Linux для ARM-компьютера, в программе debootstrap , linux и u-boot .

Если вы покупали какой-нибудь не очень популярный одноплатник, то могли столкнуться с отсутствием для него образа любимого дистрибутива. Приблизительно то же самое случилось с планируемым Flipper One. Kali Linux под IMX6 просто нету (я готовлю), поэтому собирать приходится самостоятельно.

Процесс загрузки достаточно простой:

  1. Инициализируется железо.
  2. Из некоторой области на запоминающем устройства (SD-карта/eMMC/etc) считывается и выполняется загрузчик.
  3. Загрузчик ищет ядро операционной системы и загружает его в некоторую область памяти и выполняет.
  4. Ядро загружает всю остальную ОС.

Для моей задачи хватает такого уровня детализации, подробности можете прочесть в другой статье. Упомянутые выше «некоторые» области отличаются от платы к плате, что и создаёт некоторые сложности с установкой. Загрузку серверных ARM-платформ пытаются стандартизовать с помощью UEFI, но покуда это доступно не для всех, придётся собирать всё по отдельности.

Сборка корневой файловой системы

Для начала нужно подготовить разделы. Das U-Boot поддерживает разные ФС, я выбрал FAT32 для /boot и ext3 для корня, это стандартная разметка образов для Kali под ARM. Я воспользуюсь GNU Parted, но вы можете сделать то же самое более привычным fdisk . Также понадобятся dosfstools и e2fsprogs для создания ФС: apt install parted dosfstools e2fsprogs .

  1. Отмечаем SD-карту как использующую MBR-разметку: parted -s /dev/mmcblk0 mklabel msdos
  2. Создаём раздел под /boot на 128 мегабайт: parted -s /dev/mmcblk0 mkpart primary fat32 1MiB 128MiB . Первый пропущенный мегабайт необходимо оставить под саму разметку и под загрузчик.
  3. Создаём корневую ФС на всю оставшуюся ёмкость: parted -s /dev/mmcblk0 mkpart primary ext4 128MiB 100%
  4. Если вдруг у вас не создались или не изменились файлы разделов, надо выполнить `partprobe`, тогда таблица разделов будет перечитана.
  5. Создаём файловую систему загрузочного раздела с меткой BOOT : mkfs.vfat -n BOOT -F 32 -v /dev/mmcblk0p1
  6. Создаём корневую ФС с меткой ROOTFS : mkfs.ext3 -L ROOTFS /dev/mmcblk0p2

Отлично, теперь можно её заполнять. Для этого дополнительно потребуется debootstrap , утилита для создания корневых ФС Debian-подобных операционных систем: apt install debootstrap .

  1. Монтируем раздел в /mnt/ (используйте более удобную для себя точку монтирования): mount /dev/mmcblk0p2 /mnt
  2. Собственно заполняем файловую систему: debootstrap —foreign —include=qemu-user-static —arch armhf kali-rolling /mnt/ http://http.kali.org/kali . Параметр —include указывает дополнительно установить некоторые пакеты, я указал статически собранный эмулятор QEMU. Он позволяет выполнять chroot в ARM-окружение. Смысл остальных опций можно посмотреть в man debootstrap . Не забудьте, что не любая ARM-плата поддерживает архитектуру armhf .
  3. Из-за разницы архитектур debootstrap выполняется в два этапа, второй выполняется так: chroot /mnt/ /debootstrap/debootstrap —second-stage
  4. Теперь нужно зачрутиться: chroot /mnt /bin/bash
  5. Заполняем /etc/hosts и /etc/hostname целевой ФС. Заполните по аналогии с содержимым на вашем локальном компьютере, не забудьте только заменить имя хоста.
  6. Можно донастроить всё остальное. В частности я доустанавливаю locales (ключи репозитория), перенастраиваю локали и часовой пояс ( dpkg-reconfigure locales tzdata ). Не забудьте задать пароль командой passwd .
  7. Задаём пароль для root командой passwd .
  8. Приготовления образа для меня завершаются заполнением /etc/fstab внутри /mnt/ .
Читайте также:  Модельный ряд видеокарт радеон

Загружать буду в соответствии с созданными ранее метками, поэтому содержимое будет таким:

LABEL=ROOTFS / auto errors=remount-ro 0 1
LABEL=BOOT /boot auto defaults 0 0

Наконец, можно примонтировать загрузочный раздел, он нам понадобится для ядра: `mount /dev/mmcblk0p1 /mnt/boot/`

Сборка Linux

Для сборки ядра (и загрузчика потом) на Debian Testing надо установить стандартный набор из GCC, GNU Make и заголовочных файлов GNU C Library для целевой архитектуры (у меня armhf ), а также заголовки OpenSSL, консольный калькулятор bc , bison и flex : apt install crossbuild-essential-armhf bison flex libssl-dev bc . Так как загрузчик по умолчанию ищет файл zImage на файловой системе загрузочного раздела, пора разбивать флешку.

  1. Клонировать ядро слишком долго, поэтому просто скачаю: wget https://cdn.kernel.org/pub/linux/kernel/v5.x/linux-5.9.1.tar.xz . Распакуем и перейдём в директорию с исходниками: tar -xf linux-5.9.1.tar.xz && cd linux-5.9.1
  2. Конфигурируем перед компиляцией: make ARCH=arm KBUILD_DEFCONFIG=imx_v6_v7_defconfig defconfig . Конфиг находится в директории arch/arm/configs/ . Если такового нет, вы можете попробовать найти и скачать готовый и передать название файла в этой директории в параметр KBUILD_DEFCONFIG . В крайнем случае сразу переходите к следующему пункту.
  3. Опционально можно докрутить настройки: make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- menuconfig
  4. И кроскомпилируем образ: make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf-
  5. Теперь можно скопировать файлик с ядром: cp arch/arm/boot/zImage /mnt/boot/
  6. И файлы с DeviceTree (описание имеющегося на плате железа): cp arch/arm/boot/dts/*.dtb /mnt/boot/
  7. И доустановить собранные в виде отдельных файлов модули: make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabi- INSTALL_MOD_PATH=/mnt/ modules_install

Ядро готово. Можно всё отмонтировать: umount /mnt/boot/ /mnt/

Das U-Boot

Так как загрузчик интерактивный, для проверки его работы достаточно самой платы, запоминающего устройства и опционально устройства USB-to-UART. То есть, можно ядро и ОС отложить на потом.

Абсолютное большинство производителей предлагают использовать Das U-Boot для первичной загрузки. Полноценная поддержка обычно обеспечивается в собственном форке, но и в апстрим контрибьютить не забывают. В моём случае плата поддерживается в мейнлайне, поэтому форк я проигнорировал.

Cобираем сам загрузчик:

  1. Клонируем стабильную ветку репозитория: git clone https://gitlab.denx.de/u-boot/u-boot.git -b v2020.10
  2. Переходим в саму директорию: cd u-boot
  3. Готовим конфигурацию сборки: make mx6ull_14x14_evk_defconfig . Это работает только если конфигурация есть в самом Das U-Boot, в ином случае вам потребуется найти конфиг производителя и положить его в корень репозитория в файл .config , или собрать иным рекомендованным производителем образом.
  4. Собираем сам образ загрузчика кросс-компилятором armhf : make CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- u-boot.imx

В результате мы получаем файл u-boot.imx , это готовый образ, который можно записывать на флешку. Записываем на SD-карту, пропустив первые 1024 байта. Почему я выбрал таргет u-boot.imx ? Почему пропустил именно 1024 байта? Так предлагают сделать в документации. Для других плат процесс сборки образа и записи может немного отличаться.

Готово, можно загрузиться. Загрузчик должен сообщить собственную версию, некоторую информацию о плате и попытаться найти образ ядра на разделе. В случае неудачи будет пытаться загрузиться по сети. В целом вывод довольно подробный, можно найти ошибку в случае проблемы.

Вместо заключения

А вы знали, что лоб у дельфина не костистый? Это буквально третий глаз, жировая линза для эхолокации!

Источник