支持 11 代英特尔核显硬解的黑群晖 SA6400 开发历程（附测试启动镜像）

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# 置顶信息

推荐我的黑群晖 **i225&i226** 驱动：https://github.com/jim3ma/synology-igc

**捐赠群有共享最新的 SA6400 7.2 引导，欢迎捐赠，二维码见文章末尾。**

独家支持的功能：

* 支持常见的 LSI 2308&3008 直通卡
* 支持英特尔处理器虚拟化
* 支持 VideoStation 硬解
* 支持 12&13 代核显硬解、SR-IOV
* 支持 ESXi 直接引导黑群晖
* 支持 NVMe&U2 纯固态启动

## 更新记录

> 群晖已经发布了 DSM 7.2，本文发布的 SA6400 引导只支持 7.1，不支持升级到 7.2，请务必不要手动升级。

* 2023-02-15: 更新 PVE 创建虚拟机需要的配置
* 2023-02-15: 更新支持的核显设备 ID 列表
* 2023-02-17: 更新 igc 驱动，支持 i226 网卡
* 2023-02-18: 更新 usb 键盘驱动
* 2023-02-18: 更新螃蟹网卡驱动
* 2023-02-20: 新增 vmware 虚拟显卡 vmwgfx 驱动，VirtIO GPU 驱动
* 2023-02-24: 更新默认配置，强制开启 SHR 模式支持
* 2023-03-06: 更新 arpl 到 1.1-beta2a，支持 NVMe SSD 缓存，可在存储页面直接添加缓存
* 2023-03-20: 修复 r8168 驱动因为 oob 被群晖自动卸载的问题

> 实测 NVMe SSD 支持添加为存储池，具体方法请自行研究

## 已知问题

* 公开版本目前不支持 DSM 7.2。

* 目前 DSM 7.1 部分 HBA 不可用，例如：Adaptec HBA 系列，包括 HBA 1000-8i，由于群晖修改了加载硬盘的逻辑，逆向后已修复。需要 HBA 卡的，可选择 LSI 系列的卡，同时 DSM 7.1 不支持 expander（内核代码问题，加 expander 会宕机），DSM 7.2-64561 支持 expander。

* VMM 无法运行，原因是群晖官方没有编译 kvm-intel 模块。目前已经移植了 kvm-intel 模块，主要适配 9 代以后的消费级 CPU，年末公开。

* PVE + N5105 下虚拟机概率性直接退出，无明显异常

目前群友推测可能是 CPU BUG 所致，可以自行在 PVE 下安装微码补丁，参考英特尔官方文档：https://github.com/intel/Intel-Linux-Processor-Microcode-Data-Files/tree/main#late-load-update，或者这里：https://blog.lucien.ink/archives/536/

* 某些网卡无法获取 IP，可能是驱动不全导致的，请自行检查 arpl 的驱动，并手动添加一下

* 部分机器因为兼容性或者性能问题，/dev/console 建立的比较晚，导致 redpill.ko 加载失败，最终导致无法找到硬盘

有发现新问题可留言，或者加 arpl 汉化群（https://github.com/wjz304/arpl-zh_CN/releases），或者捐赠后加内部群咨询均可。

# 导言

常见的群晖机器，例如 **DS920+**，**DS918+**，系统内核一直是 **4.4** 的，而这个内核自带的核显驱动最高支持到 **9** 代，魔改后可以支持 **10** 代，这是极限了，**11** 代以后的核显一直无解。

去年 10 月，曙光出现了，群晖更新了 **SA6400** 的工具链（https://archive.synology.com/download/ToolChain/toolchain/7.1-42661）和安装包（https://archive.synology.com/download/Os/DSM/7.1.1-42962），从工具链来看，支持的系统为：**AMD x86 Linux Linux 5.10.55 (epyc7002)** ，是新的 **5.10** 内核，而 **5.10** 内核做为 LTS 版本，最高支持到英特尔 **11** 代核显，不过可惜的是由于是 **AMD** 的机器，群晖就没有开启关于核显相关的所有驱动。

# 开发工作

从上面的描述来看，想要 **11** 代核显硬解的话，就需要做到一下两步：
1. 移植 **redpill lkm**，支持 **SA6400** 的 **5.10** 内核
2. 重新编译关于所有核显相关的驱动

## redpill-lkm5

那先解决第一步，移植 **redpill lkm**，主流的 loader 是 **popopico** 的 `TCRP` 和 **fbelavenuto** 的 `arpl`，在 xpenology 论坛（https://xpenology.com/）有讨论支持 SA6400 开发的事情，也加入了 jumkey 他们的讨论群，经过和各位大哥的共同讨论开发，新开了 **redpill lkm5** 仓库，支持了群晖的 5.10 内核，可以正常安装 SA6400。

移植的代码，主要有：

* hook sys_execve，拦截群晖安装过程中的校验行为
* hook 群晖服务器电源状态获取，总是返回成功

![xpenology.png](/api/file/getAttach?fileId=63eb028740527c000c00076f)

## 核显驱动

这一步就非常繁琐了，在固定配置的内核下，添加没有编译进去的核显驱动，就需要先手动打开所有的依赖，然后把需要固化却没有固化在内核里的代码给重新导出，核显驱动的依赖在内核里应该是最多了，编译起来非常繁琐，这里就跳过了，如果对这方面感兴趣的，可以留言，后面可以添加一下经验之谈。

移植的代码，主要涉及到：

* 重写部分内核函数，补齐核显依赖的代码，安装模块时，自动替换掉原函数
* 强制导出部分内核未导出的函数，并更换名称
* 修改驱动里使用的函数名称，并重新编译各个驱动

看一下具体重新编译和移植的内核模块：

![modules-sa6400.png](/api/file/getAttach?fileId=63eb0e7040527c000c000778)

## 支持的核显列表

理论上 11 代之前的核显默认都支持的，以下是当前支持的 11 代核显列表

| 代号 | 设备 ID | 代号 | 设备 ID | 代号 | 设备 ID | 代号 | 设备 ID |
| --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- |
| Jasper Lake | 4E51 | Elkhart Lake | 4541 | Tiger Lake | 9A60 | Rocket Lake | 4C80 |
| Jasper Lake | 4E55 | Elkhart Lake | 4551 | Tiger Lake | 9A68 | Rocket Lake | 4C8A |
| Jasper Lake | 4E57 | Elkhart Lake | 4555 | Tiger Lake | 9A70 | Rocket Lake | 4C8B |
| Jasper Lake | 4E61 | Elkhart Lake | 4557 | Tiger Lake | 9A40 | Rocket Lake | 4C8C |
| Jasper Lake | 4E71 | Elkhart Lake | 4571 | Tiger Lake | 9A49 | Rocket Lake | 4C90 |
| | | | | Tiger Lake | 9A59 | Rocket Lake | 4C9A |
| | | | | Tiger Lake | 9A78 | | |
| | | | | Tiger Lake | 9AC0 | | |
| | | | | Tiger Lake | 9AC9 | | |
| | | | | Tiger Lake | 9AD9 | | |
| | | | | Tiger Lake | 9AF8 | | |

## 启动镜像

在测试 **redpill-lkm5** 的时候就制作过测试镜像，不过为了更通用，后面重新整理并优化了一下，这里基于 **fbelavenuto** 的 `arpl` 来做启动盘，附上相关优化和变动：

* 内置 SA6400 默认配置
* 内置常见的网卡驱动
* 内置虚拟机下常见的键盘驱动（用于终端控制）
* 内置 USB 键盘和鼠标驱动（用于终端控制）
* 升级 SA6400 到 7.1.1 Update 4
* 自动加载显卡驱动（包括 pve 里面默认的显卡）
* 支持显示终端直接操作（使用 **fbelavenuto** 的 arpl-addons：console）
* ~~默认开启 dbgutils，正常安装后，请自行去除后，重新构建 loader~~
* addon 中新增 shr，支持 SHR 模式

# 镜像下载与安装

## 下载地址

> 仅供测试，不对任何系统损坏、数据丢失负责。
> 请注意官方 SA6400 是不支持 SHR 模式，本文章内的镜像通过参数，开启了 SHR 模式，实测可正常使用，具体情况请自测。官方文档显示 SHR 和 RAID 之间不支持相互迁移，真实是否支持迁移请自测。
> 推荐虚拟机直通核显测试，稳定后再尝试物理机安装。

### 1. 镜像下载地址

所有镜像打包一起，请自行选择最新的版本测试。

下载链接见文章最后。

> * 默认终端可用，输入 root，直接回车即可操作，方便查看问题，群晖的日志基本上都在 /var/log 目录下。
> * 默认开启 dbgutils addon，此工具会复制启动日志到启动盘并开启 telnet，方便排查问题，包括：无法获取 IP，无法找到硬盘等等，成功安装后，可取消该 addon，arpl 下具体日志文件夹路径为：/mnt/p1/logs/dsm，有需要排查问题的请打包发送此文件夹下所有日志。
> * 无法找到 IP 的问题，大概率是网卡驱动的问题，默认驱动使用 https://github.com/fbelavenuto/arpl-modules/tree/main/epyc7002-5.10.55，请自行编译替换相关驱动。

### 2. 系统下载地址

下载链接见文章最后。

## PVE 安装步骤

注意：默认编译的 **redpill-lkm5** 没有 sata 启动盘的支持。请选择 U 盘或者模拟 U 盘启动。

模拟 U 盘的虚拟机需要的特殊配置：
1. 选择机型为 q35
2. 启用 SeaBIOS，或者选择 UEFI 后进入 BIOS 关闭安全启动
3. 选项 (Options) 下的启动顺序（Boot Order）全部取消
4. 在 `/etc/pve/qemu-server/虚拟机id.conf` 里添加下面这行（注意修改镜像路径）:

```
args: -device 'nec-usb-xhci,id=usb-bus0,multifunction=on' -drive 'file=/path/to/arpl-sa6400.img,media=disk,format=raw,if=none,id=drive-disk-bootloader' -device 'usb-storage,bus=usb-bus0.0,port=1,drive=drive-disk-bootloader,id=usb-disk-bootloader,bootindex=999,removable=on'
```

~~安装的时候，可以先不直通显卡，等正常安装好后，再关机，添加直通显卡。这样的好处是，可以虚拟机界面直接敲命令去 debug。~~

不出意外，显卡可以正常驱动，USB 键盘也可以使用，如果都无法使用，可添加串口查看日志，参考：https://www.openos.org/threads/pve.3673/

其他请参数 arpl 的构建步骤。

这里内置了 e1000、e1000e、igb、igc、ixgb、ixgbe、ixgbevf、r8152、r8168 驱动，如果网卡是这些驱动支持的话，进入菜单后，直接选择构建（“Build the loader”），然后启动（“Boot the loader”）即可。

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