千呼万唤始出来：ArchLinux for Espressobin
前言
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前文刚吐槽完官方没有一个友好的操作系统镜像，连第一次开机上电都这么折腾，虽然陆续提供了buildroot、Yocto、OpenWrt的预编译镜像，但是基本上不包含必要的软件包，需要自己设置，体验并不好。而这次，终于有了开箱即用（out of the box）的ArchLinux，并且archlinuxarm官网支持，可以方便地升级。
0. ArchLinux
估计大家用的最多的就是Debian系、Arch系和RedHat系的Linux发行版，前两者用得较多，但还是期待基于Debian的专为嵌入式设备优化的Armbian系统早日正式适配espressobin。
1. Archlinux简介及其优点
- 小、快、可定制，安装完默认没有图形环境，可以根据自己的喜好进行配置，也因此对新手不甚友好。
- 相对于Debian的稳定，Arch使用滚动升级，拥有较新的内核与软件版本，虽然操作不慎也会滚死。
- ArchWiki知识库太强大了！
- 拥有aur包，有很多热心网友打包各种软件包
2. 为Espressobin 安装ArchLinux
在ArchLinuxARM页面可以下载到最新的镜像，并查看安装指南，国内可能有地方访问该网站打开速度较慢，移步Espressobin相关页面也一样。
- 软件需求：alarm镜像；Linux主机系统（虚拟机或者其他装有linux的开发板都行）
- 硬件需求：MicroSD存储卡+读卡器 或者 U盘
2.1 在SD卡上创建文件系统
插入MicroSD卡后，使用lsblk命令查看存储设备的名称，比如sdb，务必不能选错，否则可能会破坏宿主机上的数据：
-
清空SD卡：
dd if=/dev/zero of=/dev/sdX bs=1M count=8 -
创建新分区：
(echo n; echo p; echo 1; echo ''; echo ''; echo w) | sudo fdisk /dev/sdb -
格式化新分区为EXT4文件系统：(e2fsprogs < 1.43)
sudo mkfs.ext4 /dev/sdb1; (e2fsprogs >= 1.43)mkfs.ext4 -O ^metadata_csum,^64bit /dev/sdX1，和官方指南不同，推荐后者。 -
创建目录并挂载新分区：
sudo mkdir -p /mnt/sdcard && sudo mount /dev/sdb1 /mnt/sdcard -
解压预下载的ArchLinuxARM镜像root文件系统（使用root而非sudo）：
cd /mnt/sdcard sudo su bsdtar -xpf /PATH/TO/ArchLinuxARM-espressobin-latest.tar.gz -C . # tar -xzf /PATH/TO/ArchLinuxARM-espressobin-latest.tar.gz -C . sync # 由于多达上万个文件，为避免缓存没有完全写入SD卡，可以强制同步一次，否则有可能启动失败。注意，espresso使用tar，解压时会有错误提示，虽然不影响最后使用？但这里推荐bsdtar。
-
弹出SD卡：
umount /mnt/sdcard
2.2 更改U-boot设置
参考官方关于串口的设置，DC供电，MicroUSB线接电脑USB口，使用minicom（Linux）或XShell（Windows）打开串口，稍等片刻回车可以看到Marvell>>界面。
输入以下命令：
mmc dev 0
ext4load mmc 0 $loadaddr /boot/uEnv.txt
env import -t $loadaddr $filesize
saveenv
boot
即可启动，并且自动记住设置，不用像Yocto或者buildroot那样手动输入run bootmmc。
2.3 默认系统设置
- 默认账户密码：alarm:alarm，root:root。alarm是ArchLinuxARM的意思吗，不过也有警告的意思~默认SSH无法以root用户登录，Serial可以。没有自带sudo，可以用su切换。
- 所有网卡由
systemd-networkd进行管理，配置文件位于/etc/systemd/network - USB 3.0接口旁的网口是WAN口（带红点的），用来配置为连接网络。通过wan.network进行配置。The eth0.network file is required to bring up the link on the eth0 interface to bring up all three ports.
- 余下两个以太网接口是lan0和lan1，合并为br0接口，使用静态IP 10.0.0.1，通过lan.network、br0.network和br0.netdev进行配置。
- br0用于与WAN接口进行网络地址转换，默认启用IP地址转发。
- 开机自动启动dnsmasq服务，可以为br0接口提供DHCP服务，分配IP地址范围：10.0.0.5-10.0.0.250。
3. 配置使用ArchLinux
由于手头木有路由器，仅有USB无线网卡两个：Edimax EW-7711UTn (RT3070芯片) 和 小米随身wifi (mt7601u芯片)，以及一根网线。初步设想是一根网线连接与笔本直连，然后共享无线网，然而因为有三个网口，方案失败，准备后续折腾。第二种方案就是使用无线网卡啦，由于没有那种mini PCI-e接口的，就用手头现有的就成。buildroot和Yocto默认都没有编译进无线网卡驱动，想要使用需要自己重新编译。但是这次的ArchLinux算是比较完整的操作系统，真正开箱即用，插上无线网卡就能识别。以下命令大多需要root权限，可以su后输入密码root以获得相关权限，后期使用sudo。
3.1 连接无线网络
3.1.1手动连接无线网络
由于没有路由器插不了网线，初始只能使用MicroUSB数据线进行串口登录，我们插上RT3070发现可以直接识别，连接我们的无线网络。具体请参考ArchWiki | Wireless network configuration。
基本的网络控制工具如下，这些用户空间工具可以对无线连接进行完整控制。
- iw - 仅支持 nl80211 标准，不支持老的 WEXT (Wireless EXTentions) 标准。如果 iw 没有显示网卡，可能是这个原因。
- wireless_tools - 已经过时，但是依然广泛使用。WEXT 设备使用此工具。
- wpa_supplicant - 提供 WPA/WPA2 加密支持，同时支持 nl80211 和 WEXT。
lsusb # 查看是否识别设备，如果没有，可以进一步dmesg或lsmod查找相关问题
ip link # 查看是否识别无线网接口，这里可以看到wlan0,。也可以iwconfig命令
ip link set dev wlan0 up # 默认没有自动启用wlan0，也可以使用ifconfig wlan0 up
iw dev wlan0 scan # 扫描周围无线SSID，确认无线网卡是否可以正常运行。也可以使用iwlist wlan0 scanning
wpa_supplicant -i wlan0 -c <(wpa_passphrase [your_SSID] [your_key]) # 连接无线网络，注意替换无线网名称与密码。查看调试信息后，如果成功连接，可以用Ctrl+C停止运行，并增加-B参数以使wpa_supplicant后台运行。
dhcpcd wlan0 # 向DHCP服务器为wlan0获取IP地址。、
iw dev wlan0 link # 查看无线网卡连接状态，也可iwconfig
ping -c 2 www.baidu.com # 确认是否连接到互联网
以上3、5、6步是必须的。经过以上步骤，即可以正常连接到无线网络。
3.1.2 自动设置无线网络
现在无线网基本都是wpa2加密，很少见到wep这种容易被破解的加密方式了，所以需要使用wpa_suppliant。ArchLinux目前使用Netctl来管理网络。除此之外还有Connman、NetworkManager、Wicd、Wifi Radar等，但是注意它们是互斥的，不能同时运行两个守护进程。其中Netctl使用控制台工具netctl和wifi-menu，netctl 与 systemd 一起工作。基于配置文件，可以检查和连接多种网络类型。使用简单，并不比图形工具难。 参阅： Netctl (简体中文)。
使用wifi-menu -o命令来自动扫描无线网络并生成配置文件，生成的配置文件在/etc/netctl/目录下，-o参数避免明文保存密码。
输入相关信息后，可以看到生成的配置文件，且非明文存储密码：
此时一般已经可以直接连接到互联网，无需手动获取IP地址，如果不行，用方法一手动联网一次，再使用方法二。
如果想要开机自动启用无线并进行连接，可以运行如下命令：
netctl enable [profile_name] # 上面生成的配置文件，如wlan0-FAST_XXXX
netctl reenable [profile_name]
重启看看，是不是开机自动连上网啦。以上方法仅能固定连接某一个无线网，当然，因为Espressobin一般不会移动便携使用，位置固定，连接的无线网也相对固定，所以问题不大，如果你想在多个无线网络之间自动切换，可以参考ArchWiki。
3.2 增加sudo用户
你可以将alarm用户添加进sudo许可用户组，也可以新建一个自己喜欢的用户。
useradd xin
passwd xin
mkdir /home/xin
chown xin:xin /home/xin
pacman -S sudo
nano /etc/sudoers # 或者运行visudo，在最后增加如下一行：
xin ALL=(ALL) NOPASSWD: ALL
Ctrl+O保存更改，Ctrl+X退出nano。此时新用户即拥有root权限，且切换时不需要密码。去掉NOPASSWD: 则每次需要输入密码。
3.3 安装管理软件
ArchLinux的软件包管理软件是pacman，类似apt 之于Debian, yum之于RH等。基本用法包括：
pacman -Syu && sync # 更新整个系统，新安装好要运行一次
pacman -Ss [软件包名称] # 搜索某个软件包信息
pacman -S [软件包名称] # 安装软件包
pacman -R [软件包名称] –nosave # 完全删除某个软件包
pacman -Scc # 完全清理软件包缓存
更多用法请参考ArchWiki | Pacman
3.3.1 更新软件源
和Windows不同，Linux系统安装软件一般只需要简单执行命令，就可以从软件服务器（软件仓库）把软件包拖回来自动安装，就像是从亚马逊或者京东购物一样。同样的，离家近，储量大、服务好的仓库配送货也快，我们选择最优的软件仓库，也可以加速软件包下载安装的速度。一般使用ustc的软件仓库，（PS：ustc源真的非常全，比清华还全）。
打开源列表，类似于Debian的/etc/apt/sources.list，该文件会告诉系统优先从哪里下载安装包：
sudo nano /etc/pacman.d/mirrorlist
注释掉原来的，增加如下内容并保存：
Server = https://mirrors.ustc.edu.cn/archlinuxarm/$arch/$repo
后面一句莫名喜感，想起朝鲜误认为奥地利（Austria）是澳大利亚（Australia）并与后者断交的梗：
1976年8月18日，美韩小分队16人来到联合警备区内，准备砍倒一棵遮挡侦察哨视线的白杨树，结果朝鲜士兵夺走了美方的斧头，并砍死美军士兵二 人。美方立即指责朝鲜“蓄意谋杀”，要求驻韩、日和关岛等地的美国战略空军三级戒备，召回全部休假人员。而金日成也立即发布“北风1号”战争动员令，陆海 空三军进入战争状态。这就是著名的“白杨树事件”，或“斧头事件”。
充分部署后，美军派出64人，在36架武装直升机和700名韩军士兵的支援下，前往警备区强行砍倒那棵白杨树，并且泄恨般捣毁了数所朝军哨所。但全副武装的朝军士兵在金正日的要求下，一枪不发，使得一场大规模冲突迅速化解。
不过，朝方夺来的“美方凶器”——斧头上，写着“Made in Austria”(奥地利制造)，却被翻译误译作“澳大利亚制造”。朝鲜因此愤然与澳大利亚断交。澳大利亚人当时一头雾水，直到2000年两国重新建交时才得以真相大白。
—— Via 铁血网
更改完毕后保存，使用sudo pacman -Syu完整更新一次系统，重启生效。
PS：更新过程中看到一个linux-espressobin软件包，搜索一下：
有三个相关包，自带头文件方便编译，还可以自动升级uboot，不错~
更新之后可以看到内核版本更新了：
最新的是2017年5月20号的版本，但是内核是4.4.69而非Espressobin官网的4.4.8。
默认开放端口如上图，也就是DHCP服务器和SSH服务器了。
3.3.2 加速pacman下载软件
参考Improve pacman performance，有点像aptfast。使用第三方下载工具加速软件包下载。其实更换国内软件源之后速度可以接受，而且多线程会增加服务器负担，所以如果不是速度慢的受不了，建议正常下载就ok。
3.3.3 爽歪歪的Arch用户软件仓库（Arch User Repository，AUR）
Arch用户软件仓库（Arch User Repository，AUR）是为用户而建、由用户主导的Arch软件仓库。创建AUR的初衷是方便用户维护和分享新软件包，并由官方定期从中挑选软件包进入community仓库。好处是很多软件、驱动由其他用户打包上传，处理完各种依赖关系了。缺点是由于第三方打包，可能程序包质量良莠不齐。
更多信息及用法可以查看ArchWiki | AUR。
3.4 设置语言格式(locale)和时区(timezone)
Locales 被 glibc 和其它需要本地化的应用程序和库用来解析文本(或正确的显示当前区域的某些文字样式,如货币,时间,日期,特殊字符和其他的区域格式)。有些程序需要指定语言，我们一般用en_US.UTF-8。
locale -a # 生成可用locales列表，保存在/etc/locale.gen中。我们反注释en_US.UTF-8 UTF-8一行。
locale-gen # 生成locale，保存在/etc/locale.conf中，重启生效。
localectl set-locale LANG=en_US.UTF-8 # 方法2，更简单一些。
使用date命令可用查看当前时间日期，默认使用的是UTC时间，我们需要进行更改。
timedatectl status # 检查当前时区
timedatectl set-timezone Asia/Shanghai # 修改时区
ArchLinux联网后会自动更新时间，我们只需要更改时区即可。更多详细信息请查看：ArchWiki Time和ArchWiki
