Den Raspberry Pi 3 im 64-Bit-Modus betreiben

Tatsächlich: Breitbit

Es gibt diverse Möglichkeiten, um festzustellen, ob hier ein 64-Bit-Linux läuft: Dmesg beispielsweise gibt Bootmeldungen aus, gleich in den ersten vier Zeilen verrät Linux die Architektur. Das Kommando cat /proc/cpuinfo plaudert zumindest aus, dass es sich um den ARMv8-Befehlssatz handelt, und uname -a zeigt an, dass der Kernel 64-bittig ist.

Möchten Sie ganz sicher gehen, tippen Sie den C-Quellcode aus Listing 1 ab und speichern ihn als hello.c. Dafür steht auf dem Testsystem als Editor allerdings zunächst nur Vim bereit. Möchten Sie einen anderen Editor verwenden, wie etwa Nano oder Joe, müssen Sie erst das Netzwerk aktivieren und dann den Editor nachinstallieren:

# dhclient -i eth0
# apt-get install joe nano

Das modifizierte "Hello World" aus Listing 1 gibt nach dem Start die Bitbreite von Zeigervariablen, den Pointern, aus. Nur auf einem 64-Bit-System sind diese auch 64 Bit breit. Zum Kompilieren des Quellcodes genügt es, im Quellcodeverzeichnis make hello einzugeben; das Binary rufen Sie anschließend mit ./hello auf (Abbildung 3).

Abbildung 3: Anders als es die Foundation vorsieht, lässt sich der Raspberry Pi 3 durchaus als 64-Bit-System nutzen.

Das 64-Bit-Linux für den Raspberry Pi ist zwar abgespeckt, ansonsten aber voll funktionsfähig. Auch die Konfiguration fällt rudimentär aus und aktiviert beispielsweise das Netzwerk nicht per Default. Einmal mit dem Netzwerk verbunden, lässt sich das System jedoch updaten problemlos aktualisieren und beliebig erweitern: Debian hält hierfür bekanntlich einen reichen Schatz an Paketen bereit.

Listing 1

 

/* hello.c */
#include <stdio.h>
int main( int argc, char **argv, char **envp ) {
  printf("Hello World\n");
  printf("Es handelt sich um eine %d-Bit-Architektur\n", sizeof(int *)*8);
  return 0;
}

Kernel selbst herstellen

Wenn Sie es etwas aufregender möchten, kompilieren Sie einen eigenen, aktuellen 64-Bit-Kernel. Auf dem Raspberry Pi 3 selbst ist das allerdings ein zeitraubender Vorgang. Schneller geht es als Cross-Entwicklung von einem PC aus [5]. Auf einem aktuellen Ubuntu lassen sich die dazu benötigten Entwicklungswerkzeuge als Paket gcc-aarch64-linux-gnu problemlos installieren.

Der Quellcode des Linux-Kernels ist ohnehin fürs Crosscompiling vorbereitet. Dafür benötigen Sie die Kernel-Quellen aus dem Raspberry-Pi-Archiv, die sich zwar nur wenig vom Vanilla-Linux-Kernel unterscheiden, aber ein fehlerfreies Übersetzen garantieren. Insbesondere bringt das Archiv der Foundation die für 64 Bit benötigte Default-Konfiguration bcmrpi3_defconfig mit, die dem Original fehlt.

Den Quellcode legen Sie im Verzeichnisbaum beispielsweise mithilfe von git clone unterhalb von /usr/src/arm/ ab. Das Git-Archiv enthält alle Kernel-Versionen, sodass Sie lokal nur noch die aktuelle Kernel-Version (4.8) auschecken müssen. Dann kann es schon losgehen.

Als Erstes setzen Sie zwei Environment-Variablen, die das Kernel-Buildsystem anweisen, statt des Hostcompilers gcc den Crosscompiler aarch64-linux-gnu-gcc zu verwenden. Vor dem Start der Generierung konfigurieren Sie den Kernel für den Raspberry Pi 3, ein make -j 4 Image dtbs modules startet den Build. Die Option -j 4 erlaubt es Make, bis zu vier Prozesse parallel laufen zu lassen.

Das Übersetzen des Kernels, der Module und des Device Tree kann abhängig von der eingesetzten Hardware durchaus eine gute Stunde dauern. Die genauen Kommandos vom Herunterladen des Quellcodes bis zum Generieren aller Komponenten fasst Listing 2 mit Kommentaren versehen zusammen.

Listing 2

 

$ sudo su
// Crosscompiler installieren
# apt-get install gcc-aarch64-linux-gnu
// Kernel-Quellcode fuer den Raspberry Pi downloaden
# mkdir -p /usr/src/arm/
# cd /usr/src/arm
# git clone https://github.com/raspberrypi/linux.git
# cd linux
// im Git-Archiv vorhandene Versionen anzeigen
// und eine aktuelle Version auschecken
# git branch -a
# git checkout rpi-4.8.y
// Cross-Generierung des Kernels
# export CROSS_COMPILE=aarch64-linux-gnu-
# export ARCH=arm64
# make bcmrpi3_defconfig
# make -j 4 Image dtbs modules

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