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手把手教你把 Linux 系统从 x64 成功迁移到 ARM64：不只是“换个架构”那么简单

你有没有遇到过这样的场景？公司新项目要用树莓派 4 或者飞腾服务器跑边缘 AI 推理，但手头的代码和系统全是在 x86_64 上开发的。你想直接拷过去运行——结果连./a.out都报错：“无法执行二进制文件：可执行文件格式错误”。

这不是权限问题，也不是脚本没写对。这是架构鸿沟。

今天我们就来干一件“硬核”的事：把一个完整的 Linux 系统，从 x64 完整地移植到 ARM64 平台。这不仅是换个 CPU 跑程序那么简单，而是一次从编译工具链、内核配置、设备驱动到用户空间的全流程重构。

别担心，我会带你一步步走完这个过程，让你真正理解“为什么不能直接复制”，以及“到底该怎么正确迁移”。

为什么不能直接“复制粘贴”？

我们先打破一个常见的误解：很多人以为只要操作系统是 Linux，那在 x64 上能跑的程序，在 ARM64 上也能跑。毕竟都是“Linux”嘛。

错。

x86-64 和 ARM64 是两种完全不同的指令集架构（ISA）：

• x86-64属于 CISC（复杂指令集），历史悠久，寄存器少，指令长度不固定。
• ARM64（AArch64）则是 RISC（精简指令集），设计现代，31 个通用 64 位寄存器，指令长度统一为 32 位。

这意味着：同一个 C 程序编译出来的机器码完全不同。你在 x64 上生成的.o文件或可执行文件，拿到 ARM64 设备上根本看不懂。

所以，跨架构迁移的本质不是“部署”，而是“重建”——我们需要用一套针对目标架构的工具链，重新构建整个软件栈。

第一步：搭建交叉编译环境 —— 在 x64 上“造”出 ARM64 的程序

既然不能直接运行，那就得提前“预编译”。这就是交叉编译（Cross Compilation）的核心思想：在宿主机（Host）上，生成能在目标机（Target）上运行的二进制文件。

我们的宿主机是 x86_64，目标平台是 aarch64。

安装工具链（以 Ubuntu 为例）

sudo apt update sudo apt install -y \ gcc-aarch64-linux-gnu \ g++-aarch64-linux-gnu \ binutils-aarch64-linux-gnu \ gdb-multiarch

这些包提供了：
-aarch64-linux-gnu-gcc：专用于 ARM64 的 GCC 编译器
-gdb-multiarch：支持调试多种架构的 GDB

验证一下是否安装成功：

aarch64-linux-gnu-gcc --version

你应该看到类似输出：

aarch64-linux-gnu-gcc (Ubuntu 9.4.0-1ubuntu1~20.04.1) 9.4.0

写个测试程序，看看能不能“跨架构”编译

// hello.c #include <stdio.h> int main() { printf("Hello from ARM64!\n"); return 0; }

现在用交叉编译器来编译它：

aarch64-linux-gnu-gcc -o hello_arm64 hello.c

然后检查这个文件的类型：

file hello_arm64

输出应该是：

hello_arm64: ELF 64-bit LSB executable, ARM aarch64, version 1 (SYSV), ...

✅ 成功！这是一个可以在 ARM64 上运行的可执行文件。

⚠️ 注意：你现在还不能在本地运行它（除非启用 QEMU 模拟）。但它已经具备了“去 ARM 板子上跑”的资格。

第二步：准备内核与设备树 —— 让系统真正“认得”你的硬件

有了用户态程序还不够，你还得有一个能启动的 Linux 内核。而 ARM 平台最大的特点就是：没有 BIOS，没有 ACPI 自动识别硬件。

怎么办？靠设备树（Device Tree）。

什么是设备树？

你可以把它想象成一张“硬件地图”。它告诉内核：“我在地址 0x7e200000 有个 UART 控制器，时钟频率是 48MHz，中断号是 55。”

如果没有这张图，内核就不知道怎么初始化串口、GPIO、I2C……自然也就没法启动。

获取并配置内核源码

我们使用主线稳定版内核：

git clone https://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/stable/linux.git cd linux

接下来进行默认配置（适用于大多数 ARM64 开发板）：

make ARCH=arm64 CROSS_COMPILE=aarch64-linux-gnu- defconfig

这里的两个关键参数：
-ARCH=arm64：指定目标架构
-CROSS_COMPILE=：指定交叉编译前缀

（可选）定制设备树：添加一块 OLED 屏幕

假设你要在树莓派 4 上接一个 I2C 接口的 SSD1306 OLED 屏幕。你需要修改对应的.dts文件。

编辑arch/arm64/boot/dts/broadcom/rpi-4-b.dts，加入以下内容：

&i2c1 { status = "okay"; clock-frequency = <100000>; oled: oled@3c { compatible = "ssd1306"; reg = <0x3c>; width = <128>; height = <64>; }; };

保存后，编译内核和设备树：

make ARCH=arm64 CROSS_COMPILE=aarch64-linux-gnu- Image dtbs modules -j$(nproc)

编译完成后你会得到：
-arch/arm64/boot/Image：内核镜像
-arch/arm64/boot/dts/**/*.dtb：设备树二进制文件（如rpi-4-b.dtb）

这些文件将被 U-Boot 加载，并由 SoC 的 BootROM 启动流程引导执行。

第三步：构建根文件系统 —— 给系统“安家”

光有内核还不行，就像电脑只有 BIOS 和操作系统内核，没有硬盘上的/bin,/etc,/home，还是没法用。

我们需要一个完整的rootfs（根文件系统）。

方法一：使用 debootstrap 快速创建最小 Debian/Ubuntu 系统

推荐初学者使用debootstrap，它是 Debian 提供的官方工具，可以无痛构建基础 rootfs。

首先安装必要组件：

sudo apt install debootstrap qemu-user-static binfmt-support

其中qemu-user-static允许我们在 x86 主机上模拟运行 ARM 程序，这对后续 chroot 配置至关重要。

开始构建 Ubuntu Focal 的 ARM64 根文件系统：

mkdir rootfs sudo debootstrap --arch=arm64 --foreign focal rootfs http://ports.ubuntu.com/

--foreign表示这是跨架构构建，第一阶段只是下载包，第二阶段需要在目标架构环境下完成。

所以我们把 QEMU 的静态模拟器复制进去：

sudo cp /usr/bin/qemu-aarch64-static rootfs/usr/bin/

然后进入 chroot 环境完成第二阶段安装：

sudo chroot rootfs /debootstrap/debootstrap --second-stage

此时，rootfs目录下已经有了一个完整的 Linux 文件系统骨架。

配置基本服务

继续在 chroot 中设置主机名、网络、密码等：

sudo chroot rootfs /bin/bash << 'EOF' echo "arm64-system" > /etc/hostname echo "nameserver 8.8.8.8" > /etc/resolv.conf # 设置 root 密码 passwd root << PASSWD_INPUT your_password your_password PASSWD_INPUT # 更新源并安装常用工具 apt update && apt install -y openssh-server net-tools iproute2 sudo EOF

这样你就拥了一个带 SSH 登录能力的基础系统。

第四步：制作可启动镜像 —— 把所有部件打包烧录

现在我们手里有三样东西：
1. 内核镜像Image
2. 设备树文件rpi-4-b.dtb
3. 根文件系统rootfs

下一步是把它们整合成一张 SD 卡可用的启动镜像。

创建 ext4 镜像文件

dd if=/dev/zero of=rootfs.img bs=1M count=2048 mkfs.ext4 rootfs.img mkdir mount_point sudo mount rootfs.img mount_point sudo cp -a rootfs/. mount_point/ sudo umount mount_point

这张 2GB 的镜像就可以写入 SD 卡，作为根分区挂载。

SD 卡分区建议（典型布局）

U-Boot 或 Raspberry Pi 的固件会先加载 FAT32 分区中的内核和设备树，再挂载 ext4 分区作为/。

常见问题与调试技巧

即使一切都按步骤来，也难免遇到启动失败的情况。以下是几个高频“踩坑点”及应对方法：

🔴 问题1：卡在 U-Boot，提示 “FDT not found” 或地址错误

原因：设备树加载地址不对，或者fdt_addr_r设置错误。

解决：
检查 U-Boot 环境变量：

printenv fdt_addr_r

确保其值与你实际加载.dtb的地址一致，例如：

setenv fdt_addr_r 0x20000000 load mmc 0:1 ${fdt_addr_r} rpi-4-b.dtb

🔴 问题2：Kernel Panic，提示 “VFS: Unable to mount root fs”

原因：内核找不到根分区。

检查项：
-root=参数是否正确？比如root=/dev/mmcblk0p2
- 文件系统类型是否匹配？ext4 还是 squashfs？
- 分区是否存在且已格式化？

启动参数示例：

console=ttyAMA0,115200 root=/dev/mmcblk0p2 rootwait earlyprintk

🔴 问题3：SSH 登不上，但系统似乎已启动

可能原因：
- SSH 服务未开机自启
- root 用户不允许远程登录
- 防火墙拦截

修复方式：
在 chroot 中启用 SSH 并允许 root 登录：

systemctl enable ssh sed -i 's/#PermitRootLogin prohibit-password/PermitRootLogin yes/' /etc/ssh/sshd_config

记得改完重启服务。

性能与生态对比：x64 vs ARM64，谁更适合你？

✅ 结论：如果你做的是云服务器、桌面应用、传统工控，x64 仍是首选；但若涉及边缘计算、AI 推理盒子、国产替代、低功耗网关，ARM64 已成为不可忽视的技术方向。

实战经验总结：移植成功的五个关键点

1. 永远不要假设二进制兼容
   所有程序都必须重新编译，包括你自己写的、第三方库、甚至 Python 模块（如果有 native extension）。

2. 设备树是灵魂
   很多“外设不工作”的问题，根源都在.dts文件里某个节点status = "disabled"。务必仔细核对每一条总线、每一个引脚复用配置。

3. 善用 QEMU 模拟调试
   在没有真实硬件时，可以用 QEMU 模拟 ARM64 环境：
   bash qemu-system-aarch64 -machine virt -cpu cortex-a57 -nographic \ -kernel Image -append "console=ttyAMA0" \ -dtb rpi-4-b.dtb -drive file=rootfs.img,format=raw,if=none,id=hd0 \ -device virtio-blk-device,drive=hd0
   可大大加快前期验证速度。

4. 优先选择已有发行版镜像
   初学者不必从零构建。可先用官方 Ubuntu Core for Raspberry Pi 镜像测试功能，再逐步替换内核或 rootfs。

5. 保留串口调试信息
   使用 TTL 串口模块连接 UART0，观察从 BootROM 到 Kernel 的每一行输出。这是定位早期崩溃的唯一手段。

写在最后：ARM64 不是未来，它已经是现在

华为鲲鹏、飞腾、Ampere、Apple M 系列芯片……越来越多的关键基础设施正在转向 ARM 架构。这场变革不只是“换颗 CPU”，更是整个软件生态的重构。

掌握 Linux 从 x64 到 ARM64 的完整移植能力，意味着你能：
- 快速适配国产化硬件平台
- 构建轻量级边缘容器节点
- 优化嵌入式系统的启动时间与资源占用
- 深入理解操作系统与硬件交互的本质

技术浪潮不会等待任何人。当你还在犹豫要不要学的时候，第一批吃螃蟹的人早已完成了产品落地。

所以，不妨今天就动手试一次：找一块树莓派，搭个交叉编译环境，试着把你写的 Helloworld 移植过去。

你会发现，原来“跨架构”也没那么难。

如果你在实现过程中遇到了其他挑战，欢迎在评论区分享讨论。