什么是ARM64架构及Arch Linux简介

ARM64（也称为AArch64）是ARM架构的64位版本，广泛应用于移动设备、单板计算机（如树莓派、Rockchip设备）以及一些服务器。与传统的x86_64架构不同，ARM64采用精简指令集（RISC），具有低功耗和高效能的特点。Arch Linux作为一个轻量级、灵活的发行版，其ARM64版本（通常称为Arch Linux ARM）为开发者和爱好者提供了强大的自定义能力。

Arch Linux的核心理念是”Keep It Simple”（保持简单），它不提供图形化安装程序，而是通过命令行让用户完全控制系统安装过程。这使得它在ARM64设备上特别受欢迎，因为这些设备往往资源有限，需要优化的系统配置。

准备工作：硬件和软件需求

在开始安装之前，确保你的设备满足以下要求：

硬件需求

  • 支持ARM64的设备：如Raspberry Pi 4/5、Orange Pi、NVIDIA Jetson、AWS Graviton实例或兼容的虚拟机（如QEMU、VMware Fusion的ARM版本）。
  • 存储：至少8GB的SD卡、eMMC或SSD（推荐32GB以上以容纳开发工具）。
  • 网络连接：以太网或Wi-Fi（安装过程中需要下载包）。
  • 电源：稳定的电源供应，避免安装中断。
  • 外围设备：键盘、显示器（如果非无头安装）和USB转串口线（用于调试）。

软件需求

  • 主机系统：任何能运行Linux的x86或ARM机器来准备安装介质（推荐使用另一个Linux发行版，如Ubuntu）。
  • 工具：dd（写入镜像）、pacman（包管理器）或pacstrap（用于引导安装）。
  • 下载镜像：从Arch Linux ARM官网下载最新的ARM64根文件系统（rootfs）tarball，例如aarch64-latest.tar.gz。避免使用过时版本以确保安全更新。

重要提示：备份所有数据！安装过程会格式化存储设备，导致数据丢失。

步骤1：准备安装介质

安装Arch Linux ARM通常不需要完整的ISO镜像，而是使用一个引导加载程序（如U-Boot）和根文件系统。以下是通用步骤，假设你在主机上使用Linux。

1.1 下载并验证文件

# 在主机上下载根文件系统（替换URL为最新版本） wget http://os.archlinuxarm.org/os/aarch64/aarch64-latest.tar.gz # 验证校验和（从官网获取最新SHA256） echo "expected_sha256_sum aarch64-latest.tar.gz" | sha256sum -c -

如果校验失败，重新下载以避免损坏的文件。

1.2 准备目标存储设备

假设你的SD卡设备为/dev/sdX（使用lsblk确认，例如/dev/sdb）。警告：错误的设备选择会擦除主机磁盘！

# 分区设备（使用fdisk或parted） sudo fdisk /dev/sdX # 在fdisk中输入： # o (创建新DOS分区表) # n (新分区，p为主分区，1为分区号，回车默认起始扇区，+200M为boot分区大小) # t (类型，c为W95 FAT32 LBA) # n (新分区，p为主分区，2，回车默认，回车默认剩余空间为根分区) # w (写入并退出) # 格式化分区 sudo mkfs.vfat -F 32 /dev/sdX1 # boot分区 sudo mkfs.ext4 /dev/sdX2 # 根分区

1.3 挂载并解压根文件系统

# 创建挂载点 sudo mkdir -p /mnt/arch/{boot,root} # 挂载分区 sudo mount /dev/sdX1 /mnt/arch/boot sudo mount /dev/sdX2 /mnt/arch/root # 解压根文件系统到根分区 sudo tar -xzf aarch64-latest.tar.gz -C /mnt/arch/root # 复制boot文件（如果设备有特定boot分区，如树莓派） # 对于通用ARM64，可能需要手动安装U-Boot sudo cp -r /mnt/arch/root/boot/* /mnt/arch/boot/

1.4 配置引导加载程序（以U-Boot为例）

对于大多数ARM64设备，需要安装U-Boot。如果设备是树莓派，可跳过此步，使用其内置引导。

# 在chroot环境中安装U-Boot（稍后说明） # 或者手动下载U-Boot二进制文件并写入设备 # 示例：为Raspberry Pi 4下载U-Boot wget https://github.com/u-boot/u-boot/archive/refs/tags/v2023.10.tar.gz tar -xzf v2023.10.tar.gz cd u-boot-2023.10 make rpi_4_defconfig make -j$(nproc) # 然后写入SD卡的特定位置（参考设备文档）

步骤2：安装Arch Linux ARM核心系统

2.1 Chroot进入新系统

# 挂载必要的虚拟文件系统 sudo mount --bind /dev /mnt/arch/root/dev sudo mount --bind /proc /mnt/arch/root/proc sudo mount --bind /sys /mnt/arch/root/sys sudo mount --bind /run /mnt/arch/root/run # 如果有网络 # Chroot进入 sudo chroot /mnt/arch/root /bin/bash

现在你处于新系统的环境中。

2.2 配置基本系统

在chroot中，更新并安装核心包：

# 更新pacman密钥环（首次需要） pacman-key --init pacman-key --populate archlinuxarm # 更新系统 pacman -Syu # 安装基本工具（包括网络管理） pacman -S base-devel linux-aarch64 linux-firmware networkmanager sudo vim

解释：base-devel包含编译工具，linux-aarch64是ARM64内核，networkmanager处理网络连接。

2.3 配置fstab（文件系统表）

编辑/etc/fstab以自动挂载分区：

vim /etc/fstab

添加内容（根据你的分区调整）：

# <file system> <mount point> <type> <options> <dump> <pass> /dev/mmcblk0p1 /boot vfat defaults 0 0 /dev/mmcblk0p2 / ext4 defaults 0 1

注意：使用设备ID（如/dev/mmcblk0p1）而非UUID，以避免硬件变化问题。

2.4 设置主机名、时区和本地化

# 设置主机名 echo "my-arm64-arch" > /etc/hostname # 配置hosts cat > /etc/hosts <<EOF 127.0.0.1 localhost ::1 localhost 127.0.1.1 my-arm64-arch.localdomain my-arm64-arch EOF # 设置时区 ln -sf /usr/share/zoneinfo/Asia/Shanghai /etc/localtime # 替换为你的时区 hwclock --systohc # 配置本地化 echo "en_US.UTF-8 UTF-8" > /etc/locale.gen locale-gen echo "LANG=en_US.UTF-8" > /etc/locale.conf

2.5 设置root密码和创建用户

# 设置root密码 passwd # 创建新用户（推荐非root日常使用） useradd -m -G wheel username # 替换username passwd username # 安装sudo并配置 pacman -S sudo visudo # 取消注释：%wheel ALL=(ALL) ALL

2.6 安装和配置引导加载程序

对于通用ARM64，使用systemd-boot或U-Boot。假设使用systemd-boot（需要EFI支持，但ARM64通常用U-Boot）。

更常见的是U-Boot：

# 安装U-Boot（如果仓库有） pacman -S uboot-tools # 对于树莓派，安装raspberrypi-bootloader pacman -S raspberrypi-bootloader raspberrypi-firmware # 更新内核 mkinitcpio -P

退出chroot：

exit

2.7 卸载并重启

sudo umount -R /mnt/arch sudo reboot

移除安装介质，从SD卡引导。

步骤3：首次启动后的配置

3.1 网络配置

首次登录后，启用网络：

sudo systemctl enable NetworkManager sudo systemctl start NetworkManager nmtui # 文本界面配置Wi-Fi或以太网

3.2 更新系统和安装桌面环境（可选）

sudo pacman -Syu # 安装桌面，例如GNOME（ARM64兼容） sudo pacman -S gnome gnome-tweaks sudo systemctl enable gdm sudo systemctl start gdm

3.3 安装常用软件

sudo pacman -S firefox vim git htop

常见问题解决方案

问题1：引导失败（设备不启动）

原因：引导加载程序不兼容或分区错误。 解决方案：

  • 检查设备特定文档（如树莓派官网）。
  • 使用dd重新写入引导分区：sudo dd if=bootloader.bin of=/dev/sdX1 bs=512 seek=1。
  • 对于QEMU测试：qemu-system-aarch64 -M virt -cpu cortex-a57 -kernel u-boot.bin -drive file=rootfs.img,format=raw -nographic。
  • 调试：连接串口（screen /dev/ttyUSB0 115200）查看U-Boot日志。

问题2：pacman更新失败（密钥或镜像问题）

原因：ARM64镜像可能不完整或网络问题。 解决方案：

  • 更新密钥：sudo pacman-key --refresh-keys。
  • 编辑/etc/pacman.d/mirrorlist，添加可靠镜像如Server = http://mirror.archlinuxarm.org/$arch/$repo。
  • 如果签名无效：sudo pacman -S archlinux-keyring。
  • 示例：如果遇到”invalid or corrupted package”，运行sudo pacman -Scc清理缓存后重试。

问题3：Wi-Fi或硬件驱动缺失

原因：ARM设备需要特定固件。 解决方案：

  • 安装固件包：sudo pacman -S linux-firmware（包含Broadcom、Realtek等）。
  • 对于树莓派Wi-Fi：sudo pacman -S broadcom-wl。
  • 加载模块：sudo modprobe brcmfmac（Wi-Fi驱动），并添加到/etc/modules-load.d/以持久化。
  • 测试：ip link show查看接口，sudo ip link set wlan0 up启用。

问题4：性能问题或内核恐慌

原因：低内存或不匹配的内核。 解决方案：

  • 检查日志：journalctl -xb。
  • 降低内存使用：编辑/boot/config.txt（树莓派）添加gpu_mem=16。
  • 如果内核恐慌，尝试降级内核：sudo pacman -S linux-aarch64=版本号。
  • 对于虚拟机，确保分配足够资源（至少2GB RAM）。

问题5：软件包不兼容（非ARM64原生）

原因：某些包仅支持x86。 解决方案：

  • 使用AUR（Arch User Repository）：安装yay（git clone https://aur.archlinux.org/yay.git && cd yay && makepkg -si），然后yay -S 包名。
  • 编译源代码：git clone https://github.com/项目/项目.git && cd 项目 && makepkg -si。
  • 示例：安装Docker（ARM64支持良好）：sudo pacman -S docker，然后sudo systemctl enable docker。

问题6：存储空间不足

原因：日志或缓存积累。 解决方案：

  • 清理：sudo pacman -Scc删除缓存，sudo journalctl --vacuum-time=2d清理日志。
  • 扩展分区：使用fdisk调整大小（需备份），或使用LVM。

结语

在ARM64上安装Arch Linux需要耐心，但一旦完成，你将拥有一个高度优化的系统。始终参考官方文档（archlinuxarm.org）和设备特定指南。遇到问题时，社区论坛（如Arch Linux ARM论坛或Reddit的r/archlinux）是宝贵资源。保持系统更新以获得最新安全补丁，并享受自定义的乐趣！如果需要特定设备的深入指导，请提供更多细节。