为树莓派 4 安装 arm64 的 Debian
树莓派 4 也出来好久了，最近有攒下来的零花钱可以买了，于是就买了一块。但因为我是 Debian Puriest, 所以不是很喜欢 Raspbian ，刚巧树莓派 4 也有了 64 位内核，就准备折腾为它安装一个纯净的 Debian 。话不多说，立即开始。
本文适用于想折腾的用户，需要一定的 Linux 基础知识。并且已经有其它方法来达到同样的目标。
本文参考了：https://david.wragg.org/blog/2020/01/installing-64-bit-debian-on-rpi.html
前期准备
为了达成这个目标，你需要：
- 一台树莓派 4B。
- 一台 Linux 机器，保存临时备份的文件（虚拟机或许也行）。
debootstrap程序，你可以在大多数发行版中的软件包仓库中找到。- 一个显示器和一套键鼠，用于第二阶段安装（如果没有多余的，可以使用串口连接到电脑）。
- 一张已经刷入了 Raspbian 的 SD 卡（你可以将 Debian 直接与现有系统替换）。
- 稳定的网络连接。
- 一双灵巧的手、清醒的大脑。
如果你要安装其他发行版的 Linux，大致步骤也许是差不多的，不过在安装前请仔细阅读相应的发行版的安装手册。
接下来请浏览一遍大致步骤，然后再做决定；你也可以浏览文章最后的 FAQ 一节来了解更多细节。
大致步骤
文章通过在另一台 Linux 机器上执行 debootstrap 来替换当前的 Raspberry Pi OS，保留之前使用的内核、固件和模块。
整个过程可以概括为：
- 刷入 Raspbian 并设置 WiFi 基本设置。
- 更新树莓派的内核和固件。
- 启用 64 位内核并使用该内核启动系统。
- 将树莓派的启动介质挂载在 Linux 上。
- 备份重要设置、内核模块（
/lib/modules）、固件（/lib/firmware）到 Linux。 - 擦除分区，使用
debootstrap安装新系统。 - 启动树莓派并进行第二阶段的安装。注意，在该阶段需要显示器和键盘，或串口控制台。
- 手动设置新安装好的 Debian。
注意事项
- 尽管是使用 Raspbian 内核，3D 和硬件加速也许不可用（因为我并没有试过安装桌面）。
- 此操作会升级你的固件。
- 安装过程中无法使用 SSH ！在进行第二阶段安装以及安装后联网之前你只能使用显示器和键盘，或串口控制台操作你的树莓派。
debootstrap是一个可以在某个文件系统中部署最小 Debian 系统的工具，是 Debian 安装器的一部分。它可以运行在当前运行的 Linux 上，支持跨架构安装。它分为两个步骤，第一个步骤负责下载软件包并准备安装环境；第二阶段负责安装基本系统和软件包。
让我们开始吧！
0x00 Raspbian 安装和配置
首先，前往下载 Raspbian。使用你喜欢的工具将其写入 SD 卡并安装在树莓派上。
将网线连接至树莓派。如果没有，则可以在配置之后手动连接 Wi-Fi。
待树莓派启动后，立即运行配置工具。
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sudo raspi-config
你一定需要做的事情就是设置 Wi-Fi 区域。Wi-Fi 区域如果不被设置，在安装完系统之后很可能无法工作:
- 选择
Network Settings - 选择
Wireless LAN - 此时它会提示你设置 Wi-Fi 区域。
你也可以进行你想做的其他配置，比如配置声音输出等。
如果你没有连接以太网，请使用 raspi-config 配置好你的 Wi-Fi 连接！
配置完毕，接下来更换镜像源（如果需要），然后升级系统：
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sudo apt update && sudo apt upgrade
现在你需要将树莓派的内核和固件升级到最新测试版：
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sudo rpi-update
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*** Raspberry Pi firmware updater by Hexxeh, enhanced by AndrewS and Dom
*** We're running for the first time
*** Backing up files (this will take a few minutes)
*** Backing up firmware
*** Backing up modules 4.19.97-v7l+
#############################################################
WARNING: 'rpi-update' updates to pre-releases of the linux
kernel tree and Videocore firmware.
'rpi-update' should only be used if there is a specific
reason to do so - for example, a request by a Raspberry Pi
engineer.
DO NOT use 'rpi-update' as part of a regular update process.
##############################################################
Would you like to proceed? (y/N)
在这里输入 y 并回车，开始更新。更新可能需要等待较长时间。 在内核升级完之后，你需要以 root 身份编辑 /boot/config.txt 以启用 64 位内核：
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sudo -s
echo arm_64bit=1 >> /boot/config.txt
exit
在更换新内核之前可以查看一下 uname 的输出：
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pi@raspberrypi:~ $ uname -a
Linux raspberrypi 4.19.97-v7l+ #1294 SMP Thu Jan 30 13:21:14 GMT 2020 armv7l GNU/Linux
cat /proc/cpuinfo :
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processor : 0
model name : ARMv7 Processor rev 3 (v7l)
BogoMIPS : 108.00
Features : half thumb fastmult vfp edsp neon vfpv3 tls vfpv4 idiva idivt vfpd32 lpae evtstrm crc32
CPU implementer : 0x41
CPU architecture: 7
CPU variant : 0x0
CPU part : 0xd08
CPU revision : 3
time echo 'scale=2000;4*a(1)' | bc -l 计算圆周率（仅供娱乐）:
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real 0m3.827s
user 0m3.798s
sys 0m0.014s
现在关闭你的树莓派，拔下 SD 卡，将其插入读卡器，连接到另一台 Linux 机器。
0x01 备份重要文件
在正式安装之前，我们需要备份一些重要的配置文件。
Debian 原生不提供（？）适用于树莓派 4 的内核模块和固件，所以我们只能使用现成的。
fstab文件也需要备份，因为debootstrap并不会自动生成这些文件。/etc/wpa_supplicant/wpa_supplicant.conf也需要备份，因为里面包含有 Wi-Fi 配置信息。
找一个临时文件夹，然后进入 root Shell。假设你的 rootfs 设备为 /dev/sda2 ，挂载在 /mnt/sdroot :
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sudo -s # 进入 root Shell
export TMPDIR=/tmp # 设置临时文件夹，当然你可以手动新建一个文件夹
mkdir /mnt/sdroot # 创建目录
mount /dev/sda2 /mnt/sdroot # 挂载根文件系统
# 备份内核模块和固件
cp -a /mnt/sdroot/lib/firmware /mnt/sdroot/lib/modules $TMPDIR/
# 备份 fstab 和 wpa_supplicant.conf
cp -a /mnt/sdroot/etc/fstab $TMPDIR/fstab
cp -a /mnt/sdroot/etc/wpa_supplicant/wpa_supplicant.conf $TMPDIR/wpa_supplicant.conf
# 卸载文件系统
umount /mnt/sdroot
exit
- 如果你需要在安装完成之后立即获得网络连接，你可能需要提前写一个
interfaces文件。下面是示例：1 2 3
auto eth0 allow-hotplug eth0 iface eth0 inet dhcp
0x02 安装 Debian
备份完成，我们可以抹除之前的数据了：
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sudo mkfs.ext4 -L debian /dev/sda2
现在请挂载你的文件系统，执行 debootstrap 来安装一个最小的 Debian Buster 系统：
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sudo mount /dev/sda2 /mnt/sdroot
sudo debootstrap --include=wpasupplicant,dbus --arch=arm64 --foreign buster /mnt/sdroot
相应地，如果你想用 sid 分支，将 buster 改为 sid 即可。
如果你需要镜像源来获得更快的下载速度，请执行：
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sudo debootstrap --include=wpasupplicant,dbus --arch=arm64 --foreign buster /mnt/sdroot http://mirrors.ustc.edu.cn/debian/
如果中途失败，你可以重新执行本条命令。
等待安装完成，然后来做一些配置。首先我们需要挂载启动分区（即那个 100M 大小，名称为 boot 的 FAT32 分区）。
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sudo mkdir /mnt/boot
sudo mount /dev/sda1 /mnt/boot
之后我们需要恢复之前备份的文件，假设备份的文件在 /tmp ：
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sudo -s
export TMPDIR=/tmp
# 恢复备份的模块和固件
cp -a $TMPDIR/firmware /mnt/sdroot/lib/firmware
cp -a $TMPDIR/modules /mnt/sdroot/lib/modules
# 恢复 fstab 和 wpa_supplicant.conf
cp -a $TMPDIR/fstab /mnt/sdroot/etc/fstab
cp -a $TMPDIR/wpa_supplicant.conf /mnt/sdroot/etc/wpa_supplicant
这时候请不要着急，我们还有一些工作要做。要在本地网络上区别你的树莓派，你需要重新指定主机名：
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echo yourhostname > /mnt/sdroot/etc/hostname
- 如果你准备提前写好
interfaces文件，请在此时写入到目标分区。
接下来你需要检查 fstab 文件以及 /mnt/boot/cmdline.txt 中的 root 参数，根文件系统的标识点必须与 blkid 中相应分区的的输出结果 PARTUUID 一致。否则你的树莓派将无法进入系统。
- 如果你使用串口，请编辑
/mnt/boot/cmdline.txt，将console=tty1改为console=ttyS0。之后你可以以115200, 8N1的参数连接串口。
在上述步骤全部完成之后，卸载文件系统，将安装了 Debian 的 SD 卡插入树莓派启动。
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sudo umount /mnt/sdroot /mnt/boot ; sync ; sync
0x03 第二阶段
如果你连接了显示器或串口，你应看到输出的内核消息。等屏幕不再滚动，敲一下回车，一个非常简陋的 Shell 就会被激活。这个 Shell 的简陋程度是：它不支持命令历史记录，不支持 Tab 补全，你仅仅能按下的其他按键只有退格键和回车。所以每一条命令都要小心执行。
现在我们需要挂载一些必要的文件系统，然后进行 debootstrap 的第二阶段。第二阶段会解包基本系统，安装核心组件。
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mount /proc
mount -o remount,rw /dev/root /
/debootstrap/debootstrao --second-stage
此阶段同样需要等待一段时间。如果你没有连接显示器或串口，你需要等待至少 5 分钟或直到 ACT LED 不再亮起或闪动。 接下来的步骤非常重要，我们需要设置 root 用户的密码，否则重启后你无法登录。
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passwd
输入你的 root 密码，敲回车，再输入一遍密码敲回车。密码设置完成后，卸载文件系统，同步写入并重启：
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mount -r -o remount -f /dev/root ; sync ; sync ; reboot -f
0x04 配置 Debian
到此时我们的纯 Debian 就安装好了，尽管它还是个最小安装，我们依然可以通过软件包来增加功能来满足基本需求。
首先配置网络（如果你之前备份了 interfaces 文件并恢复了它，或者你已经提前写好了该文件，可以跳过）：
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nano /etc/network/interfaces
对于一个连接了有线网络，并且网络内有 DHCP 的系统，你可以这样填写：
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auto eth0
allow-hotplug eth0
iface eth0 inet dhcp
对于无线网络：
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auto wlan0
allow-hotplug wlan0
iface wlan0 inet dhcp
wpa-conf /etc/wpa_supplicant/wpa_supplicant.conf
保存文件，执行 ifup 来使设置生效：
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ifup eth0
过几秒，你的树莓派应该连接到了网络：
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ip addr
连接到了网络，你现在可以直接像以前一样操作 Debian 了：
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apt update && apt upgrade
配置本地化、时区和键盘布局：（一般情况下我们需要 American English 作为键盘布局）
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dpkg-reconfigure tzdata
apt install locales
dpkg-reconfigure locales
apt install console-setup
dpkg-reocnfigure keyboard-configuration
然后安装基本系统工具：
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apt update
tasksel install standard ssh-server
apt install accountsservice bash-completion ca-certificates curl git htop perl sudo dnsutils net-tools openssl neofetch cowsay bc
添加用户：
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adduser user
usermod -aG sudo user # 将其添加至 sudo 组中
重启你的树莓派，恭喜你，大功告成，你的 Debian 基本系统已经安装好了。 接下来看看它的信息：
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$ neofetch
_,met$$$$$gg. user@hostname
,g$$$$$$$$$$$$$$$P. ------------------
,g$$P" """Y$$.". OS: Debian GNU/Linux 10 (buster) aarch64
,$$P' `$$$. Host: Raspberry Pi 4 Model B Rev 1.2
',$$P ,ggs. `$$b: Kernel: 4.19.113-v8+
`d$$' ,$P"' . $$$ Uptime: 17 mins
$$P d$' , $$P Packages: 721 (dpkg)
$$: $$. - ,d$$' Shell: bash 5.0.3
$$; Y$b._ _,d$P' Terminal: /dev/pts/0
Y$$. `.`"Y$$$$P"' CPU: (4) @ 1.500GHz
`$$b "-.__ Memory: 193MiB / 3755MiB
`Y$$
`Y$$.
`$$b.
`Y$$b.
`"Y$b._
`"""
uname -a :
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Linux hostname 4.19.113-v8+ #1300 SMP PREEMPT Thu Mar 26 17:04:40 GMT 2020 aarch64 GNU/Linux
cat /proc/cpuinfo :
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processor : 0
BogoMIPS : 108.00
Features : fp asimd evtstrm crc32 cpuid
CPU implementer : 0x41
CPU architecture: 8
CPU variant : 0x0
CPU part : 0xd08
CPU revision : 3
再次娱乐一下，计算圆周率 time echo 'scale=2000;4*a(1)' | bc -l :
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real 0m11.069s
user 0m11.053s
sys 0m0.014s
后日谈
我不会告诉你这个词从哪里学到的（ Debian 算是装完了，但是想要的东西还是没有，怎么办？不同的人有不同的需求，我可以把我遇到的问题一一列出：
Q: 我想输出声音，怎么办？
A：你可以安装声音支持包。但是仍然需要一些配置。
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sudo apt install alsa-base pulseaudio alsa-utils
然后确认 /boot/config.txt 中有该项内容并且并没有被注释掉：
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dtparam=audio=on
重启树莓派，执行 aplay -lL 看看是否有 3 个输出设备。
接下来执行 pactl list sinks，如果你得到了一个单声道（Mono）输出，请按照以下步骤执行：
编辑
/usr/share/pulseaudio/alsa-mixer/profile-sets/default.conf，将[Mapping analog-mono]一节全部使用分号;注释掉：1 2 3 4 5 6 7
104 ;[Mapping analog-mono] 105 ;device-strings = hw:%f 106 ;channel-map = mono 107 ;paths-output = analog-output analog-output-lineout analog-output-speaker analog-output-headphones analog-output-headphones-2 analog-output-mono 108 ;paths-input = analog-input-front-mic analog-input-rear-mic analog-input-internal-mic analog-input-dock-mic analog-input analog-input-mic analog-input-linein analog-input-aux analog-input-video analog-input-tvtuner analog-input-fm analog-input-mic-line analog-input-headset-mic 109 ;priority = 7 110
- 重启你的设备，再次执行
pactl list sinks你应该会得到双声道输出。
- 重启你的设备，再次执行
Q：如何切换输出设备？
通过执行 amixer cset numid=3 1 可以将输出切换到 3.5mm 端口。 类似的，将值 1 改为 2 即可切换到 HDMI1，3 则为 HDMI2。
Q：我的输出没有声音 / 太小了！
A：你的输出设备可能被静音或者输出级别太低。
- 运行
alsamixer。 - 按下 F6，选择声卡，回车。检查有没有设备被静音（竖条下面显示
MM即被静音）。 - 如果有，按 ← → 键将高亮移动到那个输出，按下 M 。
- 如果你看到了白色条很低的设备，移动到它上面，按 ↑ ↓ 调整音量。 待调整到合适的音量后，按 ESC 退出。
Q：我想把声音强制输出到 3.5mm 口，如何操作？
A：确实可以做到。对内核模块 snd_bcm2835 指定参数即可让声卡只有一个输出设备。
- 按照论坛页面的指引，编辑
/boot/cmdline.txt（注意，该文件只能有一行），在文件尾部追加以下内容：1
snd_bcm2835.enable_headphones=1 snd_bcm2835.enable_hdmi=1 snd_bcm2835.enable_compat_alsa=0
- 重启树莓派，执行
aplay -lL，你会发现输出设备变成了一个。
Q: 蓝牙在哪里呀？怎么才能让蓝牙工作呢？
A: 关于蓝牙的更多信息，请浏览这篇后续文章。
Q：树莓派 4B 的千兆网卡是真的么？
A：的确是真的！你真的可以跑出至少 990Mbps 的下载速度。
以下是台式机和树莓派之间
iperf3的结果。1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
$ iperf3 -c 192.168.1.4 -p 2333 Connecting to host 192.168.1.4, port 2333 [ 5] local 192.168.1.254 port 49212 connected to 192.168.1.4 port 2333 [ ID] Interval Transfer Bitrate Retr Cwnd [ 5] 0.00-1.00 sec 113 MBytes 949 Mbits/sec 0 246 KBytes [ 5] 1.00-2.00 sec 112 MBytes 942 Mbits/sec 0 246 KBytes [ 5] 2.00-3.00 sec 112 MBytes 942 Mbits/sec 0 280 KBytes [ 5] 3.00-4.00 sec 112 MBytes 942 Mbits/sec 0 291 KBytes [ 5] 4.00-5.00 sec 112 MBytes 944 Mbits/sec 0 291 KBytes [ 5] 5.00-6.00 sec 112 MBytes 944 Mbits/sec 0 310 KBytes [ 5] 6.00-7.00 sec 112 MBytes 938 Mbits/sec 0 310 KBytes [ 5] 7.00-8.00 sec 113 MBytes 946 Mbits/sec 0 310 KBytes [ 5] 8.00-9.00 sec 112 MBytes 939 Mbits/sec 0 310 KBytes [ 5] 9.00-10.00 sec 112 MBytes 943 Mbits/sec 0 310 KBytes - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - [ ID] Interval Transfer Bitrate Retr [ 5] 0.00-10.00 sec 1.10 GBytes 943 Mbits/sec 0 sender [ 5] 0.00-10.04 sec 1.10 GBytes 938 Mbits/sec receiver iperf Done.
以下是树莓派与台式机之间
iperf3的结果。1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
$ iperf3 -c 192.168.1.254 -p 2333 Connecting to host 192.168.1.254, port 2333 [ 5] local 192.168.1.4 port 54788 connected to 192.168.1.254 port 2333 [ ID] Interval Transfer Bitrate Retr Cwnd [ 5] 0.00-1.00 sec 70.4 MBytes 590 Mbits/sec 0 373 KBytes [ 5] 1.00-2.00 sec 67.7 MBytes 568 Mbits/sec 0 373 KBytes [ 5] 2.00-3.00 sec 68.6 MBytes 575 Mbits/sec 0 373 KBytes [ 5] 3.00-4.00 sec 68.6 MBytes 575 Mbits/sec 0 373 KBytes [ 5] 4.00-5.00 sec 68.2 MBytes 572 Mbits/sec 0 373 KBytes [ 5] 5.00-6.00 sec 69.3 MBytes 582 Mbits/sec 0 373 KBytes [ 5] 6.00-7.00 sec 69.5 MBytes 583 Mbits/sec 0 373 KBytes [ 5] 7.00-8.00 sec 68.4 MBytes 573 Mbits/sec 0 373 KBytes [ 5] 8.00-9.00 sec 68.7 MBytes 576 Mbits/sec 0 373 KBytes [ 5] 9.00-10.00 sec 68.2 MBytes 573 Mbits/sec 0 373 KBytes - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - [ ID] Interval Transfer Bitrate Retr [ 5] 0.00-10.00 sec 688 MBytes 577 Mbits/sec 0 sender [ 5] 0.00-10.04 sec 686 MBytes 573 Mbits/sec receiver iperf Done.
在文章的最后，希望大家能多多支持原文章作者和我！Enjoy your Pure Debian experience with your Raspberry Pi!
Copyright (C) Cyanoxygen, published under CC BY-SA NC 3.0.