rpi-image-gen：树莓派软件镜像构建的终极神器！

在树莓派设备上，软件的多样性令人印象深刻。树莓派操作系统虽然适用于许多场景，但我们深知它并非万能，尤其在一些特定用途的产品中更是如此。如果您正在开发嵌入式系统或工业控制器，您需要对设备上的软件拥有绝对的掌控权；而家庭用户可能希望自行构建操作系统，并根据个人偏好进行预配置。对于需要定制软件镜像的开发者和组织来说，拥有一个灵活且透明的构建系统至关重要。为此，树莓派推出了 rpi-image-gen，这是一款功能强大的全新工具，旨在让您完全掌控树莓派镜像的构建。

rpi-image-gen 是 pi-gen 的替代品，pi-gen 是用于创建和部署树莓派操作系统发行版的工具。rpi-image-gen 专为生成高度定制化的树莓派软件镜像而设计，能够为您提供对文件系统构建和软件镜像创建的极其细致的控制。

我们为何打造 rpi-image-gen：为顾客量身定制的解决方案

目前，已经有许多由社区维护的、支持树莓派设备的构建系统。它们提供了多种定制选项，如今许多树莓派用户仍在使用。您可能好奇树莓派为何要另起炉灶。rpi-image-gen 的诞生绝非出于“非我发明”的心态，而是因为树莓派的顾客可以从一个从零设计、满足其部署产品软件所需灵活性的工具中获益。

通过支持一个具有树莓派操作系统发行包优势的构建系统，只需维护一套源码。这意味着，一旦某处软件得到改进或修复，它便会自动在所有地方生效。围绕集中式的基于包的软件及更新交付进行整合，意义非凡。此外，能够减少软件构建时间、提供对支持的所有内容的所有权、复用标准方法以确保软件真实性，也是为树莓派设备打造全新本土构建工具的关键考量。

rpi-image-gen 的运作方式：构建镜像的新思路

与 pi-gen 类似，rpi-image-gen 也借助了为设备安装 Debian Linux 系统的强大、可靠与可信之力。然而，与 pi-gen 不同，rpi-image-gen 引入了一些新概念，用于规定构建占用空间和安装过程。

指定您的镜像：配置文件、镜像布局和配置文件

配置文件实际上是一组描述性图层的集合，它们将 Debian 软件包和安装操作组合在一起。这些集合可以被选择性地挑选并进一步定制，构成了软件镜像的基础。镜像布局描述了输出软件二进制镜像将如何在磁盘上创建和布局，以便编程到设备中，包括文件系统类型、分区表条目、镜像格式等。配置文件是一个“顶层”文本文件，采用易于理解的 .ini 语法，用于定义 rpi-image-gen 构建设备镜像时所使用的配置文件和镜像布局。

配置文件通常与底层设备硬件和产品相关联，因此它可以相应地指定适用的属性：例如，定义各个分区镜像的大小以匹配板载 eMMC 的大小，或使用特定布局，该布局使用特定文件系统的挂载选项、微调低层暴露的选项，或选择特定的树莓派设备类别作为目标。同样，不同派生的配置文件可用于根据产品的功能需求定制安装。例如，您可以利用蓝牙音频层来引入设备支持；或使用特定层来添加一个在 kiosk 模式下运行的最小 Wayland 桌面，以安装一组默认容器，为第三方开发者分发默认环境，等等。可能性无穷无尽。

示例构建：定制镜像在行动

在代码树中有一些示例，展示了 rpi-image-gen 的不同用例。它们都创建了可引导的磁盘镜像，展示了如何使用 rpi-image-gen 为特定目的创建量身定制的镜像。随着时间的推移，示例数量将会增加，让我们挑选其中两个来仔细看看：slim 和 webkiosk。

slim：创建小型轻量级镜像

slim 是一个极其简单的示例，展示了如何创建一个包含少量基本软件包的轻量级镜像，该镜像将在您的树莓派上引导。此镜像本身并非特别有用，但它展示了如何创建和构建自定义配置，以保持文件系统的最小化。配置文件引入了一些图层（例如 Debian 基础、核心实用工具、Linux 内核和引导固件），然后创建了一个树莓派操作系统风格的磁盘镜像，并留出了一些空间来运行 apt update 和安装一些软件包。

webkiosk：创建一个引导至浏览器 kiosk 模式的镜像

webkiosk 在一个配置文件之上进行构建，该配置文件再次引入了最少的组件。然后，它通过自定义钩子添加了其他软件包，以支持在 Wayland 下以 kiosk 模式运行 Chromium 网浏览器。此镜像使用自定义 systemd 服务自动引导至浏览器，并全屏运行，禁用了 VT 切换。所使用的 Wayland 合成器（Cage）是一个单实例合成器，非常适合需要防止用户通过键盘或鼠标进行干预的部署；例如，用户不应能够通过标准键盘快捷键从一个窗口切换到另一个窗口。

使用树莓派成像器将其安装到 SD 卡上；这里有一个我们之前做好的示例

除了能够以您想要的方式配置构建和设备映像之外，能够从基于包的安装中排除原本会作为配置文件的一部分安装的东西也很重要。实现这一点的一种方法是通过 dpkg 选项，这由支持 rpi-image e-gen 的工具支持。mmdebstrap 引擎驱动设备文件系统的创建，它上面的 bdebstrap 提供了一个高度可定制的框架和层的描述性文本表示。图层是用 YAML 编写的，这是人类可读且易于理解的。从包安装中排除资产就像在 YAML 中为配置文件拉入的特定图层使用 dpkg—— 路径 —— 排除和 / 或 —— 路径 —— 包含选项一样简单。

安全性、信任与合规性：这对我们的顾客意味着什么

审计软件以及能够生成已部署设备的安全漏洞列表至关重要。任何软件构建系统都应将采用标准化格式的软件物料清单（SBOM）作为输出工件之一。rpi-image-gen 为每次构建生成 SBOM，并为用户提供了一个可自定义输出格式的选项，以便用户将其输入到其他系统中 —— 例如，生成 CVE 列表。通过提供 SBOM 和跟踪安全漏洞，有助于增强消费者对部署在其设备上的软件的信心。在不久的将来，这一领域将有立法要求，我们相信树莓派在行业中处于有利地位，能够为顾客提供他们所需之物。

结语

从零开始创建一件事的优势在于能够随心所欲地塑造它 —— 拥有它并随时间推移对其进行调整。树莓派自认为很了解顾客的需求，并且努力将他们置于相当一部分软件开发工作的核心位置。

访问 rpi-image-gen GitHub 仓库开始使用。在那里，您会找到文档和示例，指导您创建定制的树莓派镜像。我们鼓励您探索该仓库并提供反馈，以帮助我们进一步改进该工具。