如何构建带5.10 PREEMPT RT自定义内核的Raspbian及解决启动黑屏

我正在尝试为Linux 5.10内核启用PREEMPT_RT（完全抢占模型），但使用自定义内核镜像启动时出现黑屏，暂未定位到问题原因，以下是我的全部操作步骤：
所有相关文件可在对应仓库获取，只需克隆仓库后运行make即可执行构建。

• 步骤1：使用Docker完成构建，所用Dockerfile内容如下：

FROM ubuntu:20.04

ENV TZ=Europe/Copenhagen
RUN ln -snf /usr/share/zoneinfo/$TZ /etc/localtime && echo $TZ > /etc/timezone

RUN apt-get update
RUN apt-get install -y git make gcc bison flex libssl-dev bc ncurses-dev kmod
RUN apt-get install -y crossbuild-essential-arm64
RUN apt-get install -y wget zip unzip fdisk nano

WORKDIR /rpi-kernel
RUN git clone https://github.com/raspberrypi/linux.git -b rpi-5.10.y --depth=1
RUN wget https://mirrors.edge.kernel.org/pub/linux/kernel/projects/rt/5.10/patch-5.10.59-rt52.patch.gz

WORKDIR /rpi-kernel/linux/
ENV KERNEL=kernel8
ENV ARCH=arm64
ENV CROSS_COMPILE=aarch64-linux-gnu-

RUN gzip -cd ../patch-5.10.59-rt52.patch.gz | patch -p1 --verbose
RUN make bcm2711_defconfig

ADD .config ./
RUN make Image modules dtbs

WORKDIR /raspios
RUN apt -y install 
RUN wget https://downloads.raspberrypi.org/raspios_lite_armhf/images/raspios_lite_armhf-2021-05-28/2021-05-07-raspios-buster-armhf-lite.zip
RUN unzip 2021-05-07-raspios-buster-armhf-lite.zip && rm 2021-05-07-raspios-buster-armhf-lite.zip
RUN mkdir /raspios/mnt && mkdir /raspios/mnt/disk && mkdir /raspios/mnt/boot
ADD build.sh ./
ADD config.txt ./

• 步骤2：所用build.sh脚本内容如下：

#!/bin/sh

mount -t ext4 -o loop,offset=$((532480*512)) 2021-05-07-raspios-buster-armhf-lite.img /raspios/mnt/disk
mount -t vfat -o loop,offset=$((8192*512)),sizelimit=$((524288*512)) 2021-05-07-raspios-buster-armhf-lite.img /raspios/mnt/boot

cd /rpi-kernel/linux/
make INSTALL_MOD_PATH=/raspios/mnt/disk modules_install
make INSTALL_DTBS_PATH=/raspios/mnt/boot dtbs_install
cd -

cp /rpi-kernel/linux/arch/arm64/boot/Image /raspios/mnt/boot/$KERNEL\_rt.img
cp /rpi-kernel/linux/arch/arm64/boot/dts/broadcom/*.dtb /raspios/mnt/boot/
cp /rpi-kernel/linux/arch/arm64/boot/dts/overlays/*.dtb* /raspios/mnt/boot/overlays/
cp /rpi-kernel/linux/arch/arm64/boot/dts/overlays/README /raspios/mnt/boot/overlays/

cp /raspios/config.txt /raspios/mnt/boot/
touch /raspios/mnt/boot/ssh

umount /raspios/mnt/disk
umount /raspios/mnt/boot

zip 2021-05-07-raspios-buster-armhf-lite.zip 2021-05-07-raspios-buster-armhf-lite.img

• 步骤3：使用自定义的.config文件：在容器内运行make menuconfig启用完全PREEMPT_RT选项后导出得到该文件，为了让完全PREEMPT_RT选项可见先禁用了KVM，该修改符合使用需求，除此之外没有对内核做其他定制。
• 步骤4：最终生成压缩的SD卡镜像，解压后使用以下命令写入SD卡：

sudo dd if=2021-05-07-raspios-buster-armhf-lite.img of=/dev/mmcblk0 bs=1M status=progress

参照官方内核构建指南测试，在config.txt中指定原版kernel8.img可以正常启动，但是启用PREEMPT_RT的自定义内核无法正常运行。请问上述流程中遗漏了什么环节？或者应该从哪些方向排查才能得到可用的自定义Linux内核镜像？

排查与修复方案 #

已确认的流程疏漏 #

1. 架构不兼容：你编译的是arm64架构内核，但使用的根文件系统是32位armhf版本的Raspberry Pi OS，32位用户态默认无法适配64位内核，除非在config.txt中显式添加arm_64bit=1参数，否则内核加载阶段会直接失败，表现为黑屏。
2. 内核启动参数缺失：你生成的自定义内核文件名为kernel8_rt.img，如果没有在config.txt中添加kernel=kernel8_rt.img，树莓派固件会默认加载原版内核，参数冲突就会触发黑屏。
3. Docker构建脚本错误：Dockerfile中存在RUN apt -y install的空执行指令，会直接导致构建过程报错终止，未修正该问题的前提下构建出的镜像本身就不完整。
4. 补丁版本不匹配：你拉取的rpi-5.10.y分支内核小版本不一定是5.10.59，直接打对应版本的RT补丁可能存在部分内容适配失败，补丁不完整的情况下编译出的内核本身存在缺陷，无法正常启动。

排查步骤 #

1. 开启串口调试：在config.txt中添加enable_uart=1，用USB转TTL模块连接树莓派GPIO串口，波特率设置为115200，启动时可获取完整内核打印日志，直接定位启动失败的具体阶段。
2. 验证基础编译流程：先不打RT补丁，使用同一套编译流程、同一份.config（仅关闭PREEMPT_RT选项）编译内核，确认可以正常启动后再打RT补丁编译，排除基础编译流程的问题。
3. 替换64位根文件系统：直接使用arm64版本的Raspberry Pi OS镜像作为基础根文件系统，避免32/64位混合架构的兼容性问题。
4. 验证补丁应用状态：打补丁后检查目录下是否存在.rej后缀的补丁失败文件，确认所有补丁都正常应用后再开始内核编译。
5. 确认SD卡写入完整性：dd命令执行完成后运行sync，确保所有数据完全写入SD卡后再拔出，避免文件缺失导致启动失败。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者remus