[Перевод] Перенос Alpine Linux на RISC-V

После нескольких мучительных месяцев ожидания недавно я получил свой HiFive Unleashed, и это невероятно круто. Для тех, кто не в курсе, HiFive Unleashed — это первый одноплатник на RISC-V с поддержкой Linux, ориентированный на потребителя. Если ещё не понятно, RISC-V — это открытая, свободная архитектура набора команд, а HiFive — открытый процессор, реализующий её. И вот он на моём обеденном столе:

Плата реально классная. В течение ближайших месяцев постараюсь подготовить всё необходимое для сервиса непрерывной интеграции builds.sr.ht, через который будет автоматизирована оставшаяся часть переноса Alpine Linux, а также установка любых других операционных систем (в том числе не-Linux) и пользовательских программ, которые вы захотите портировать на RISC-V. Я вполне уверен, что это будет первый подобный проект на оборудовании RISC-V, открытый для публики.

Есть два этапа портирования операционной системы на новую архитектуру: начальная загрузка (бутстрапинг) и… собственно, портирование. За неимением лучшего термина. Для начальной загрузки нам нужен кросс-компилятор, нужно портировать libc и кросс-компилировать базовые элементы. Начальная загрузка завершается, когда система способна к самохостингу, то есть может скомпилировать себя. Процесс «портирования» включает в себя компиляцию всех пакетов, доступных для вашей операционной системы. Процесс может занять много времени и в целом автоматизирован.

Первым делом кросс-компилятор. Поддержка RISC-V появилась в binutils 2.28 и gcc 7.1 несколько релизов назад, об этом можно не беспокоиться. Достаточно собрать оба компилятора с параметром --target=riscv64-linux-musl. Другая важная часть — стандартная библиотека C или libc. В отличие от компилятора C, этот шаг потребовал некоторых усилий с моей стороны, поскольку Alpine Linux основан на musl libc, а её порт для RISC-V ещё не завершён и не включён в основную ветку.

Но есть патч для поддержки RISC-V, хотя его никогда не тестировали в таком масштабе. Соответственно, я столкнулся с несколькими багами, для которых написал несколько патчей (1, 2, 3). Наличие рабочего дистрибутива, основанного на порте RISC-V — убедительный аргумент в пользу зрелости портированной версии, поэтому я рад, что поймал эти баги. До того времени приходилось вручную добавлять порт и свои патчи в пакет Alpine Linux musl.

Компилятор C и реализация libc открывают двери для переноса на вашу платформу огромного объёма программного обеспечения. Следующий шаг — определить и перенести необходимые пакеты для системы самохостинга. Тут в Alpine есть отличный скрипт, который готовит кросс-компилятор и собирает базовую систему. Многие (если не большинство) из этих пакетов требовали исправления, настройки и ручного вмешательства — это не готовое решение, но невероятно полезный инструмент. Наиболее важные пакеты на данном этапе — нативные инструменты (то есть компилятор не только компилирует, но и сам работает под RISC-V), сам парольный менеджер и разные другие полезные вещи, такие как tar, patch, openssl и так далее.

Как только необходимые пакеты собраны и система может скомпилировать себя, начинается длительный процесс переноса. Здесь обычно разумно отказаться от кросс-компилятора и приступить к нативной сборке, если железо достаточно быстрое. Это компромисс, потому что система RISC-V несколько медленнее, чем моя загрузочная машина x86_64, но многие пакеты требуют много ручных настроек и исправлений для кросс-компиляции. Сэкономленное за счёт этого время компенсирует более медленную сборку (хотя на самом деле я весьма впечатлён скоростью HiFive Unleashed. Основным узким местом является драйвер mmcblk, но как только файлы попадают в кэш ядра, всё становится очень быстро и приятно).

Там тысячи пакетов, поэтому следующий шаг для меня (и всех, кто работает над переносом) — автоматизация оставшейся части процесса. Для меня промежуточным шагом является интеграция с сервисом builds.sr.ht, чтобы организовать собственную работу и сделать циклы доступными для других людей, заинтересованных в RISC-V. Не все пакеты будут портироваться автоматически — но многие будут! Как только вы портируете языки программирования — C, Python, Perl, Ruby (я уже сделал это!) и т. д. — большинство программ с открытым исходным кодом довольно переносимы на разных архитектурах. Одна из моих основных целей в sr.ht — поощрять распространение портируемого программного обеспечения!

Если у кого-то из читателей есть собственное оборудование RISC-V или он хочет попробовать его с qemu, вот репозиторий Alpine Linux для RISC-V. Примерно такая команда установит его в /mnt:

apk add      -X https://mirror.sr.ht/alpine/main/      --allow-untrusted      --arch=riscv64      --root=/mnt      alpine-base alpine-sdk vim chrony

Запустите /bin/busybox --install и apk fix при первой загрузке. Работа ещё продолжается, поэтому настройка остального — упражнение для читателя, пока я не очищу процесс и не сделаю нормальный скрипт установки. Удачи!

---

В заключение: огромное спасибо за помощь участникам сообщества #riscv на Freenode, а также разработчикам Debian и Fedora, которые во многом расчистили дорогу и выпустили патчи для многих программ! Но мне досталась вся радость переноса musl, так что дорога не была полностью чистой 🙂