RasPiのディスクイメージをPCでカスタマイズしたいとき，QEMUのユーザモードエミュレーションを用いると 手軽に実現できることができます．
以前自作したツールではRasPiのルートファイルシステムに入るために chrootを用いていたのですが， systemd-nspawnを用いるとさらに手順を減らせる事がわかったので， 以下にメモしておきます．なお作業にはUbuntu 22.04を使用しています．
ディスクイメージのカスタマイズ
RasPi OSのイメージをダウンロードして展開します．
$ wget https://downloads.raspberrypi.com/raspios_lite_arm64/images/raspios_lite_arm64-2024-11-19/2024-11-19-raspios-bookworm-arm64-lite.img.xz
$ unxz 2024-11-19-raspios-bookworm-arm64-lite.img.xz
必要なパッケージをインストールします．
$ sudo apt intall -y qemu-user-static kpartx systemd-container
kpartxを用いてイメージ内の各パーティションをループバックマウントします．以下の例では loop3p*
というのがループバックデバイス名です．
$ sudo kpartx -av 2024-11-19-raspios-bookworm-arm64-lite.img
add map loop3p1 (252:1): 0 1048576 linear 7:3 8192
add map loop3p2 (252:2): 0 4325376 linear 7:3 1056768
マウントポイントを作成し，ループバックデバイスをマウントします．
$ sudo mkdir -p /mnt/rpi5
$ sudo mount /dev/mapper/loop3p2 /mnt/rpi5
$ sudo mount /dev/mapper/loop3p1 /mnt/rpi5/boot/firmware
systemd-nspawnを用いてRasPiのルートファイルシステム内に入ります．bashが起動するので，その中で
設定の修正やパッケージのインストールなどのカスタマイズ作業を行います．
$ sudo systemd-nspawn -D /mnt/rpi5
systemdが必要な場合は，以下の通り-bオプション付きで起動します．
事前にpasswdでアカウントのパスワードを設定しておく必要があります．
$ sudo systemd-nspawn -b -D /mnt/rpi5
作業が終わったら，ファイルシステムをアンマウントしてループバクデバイスを削除します．
$ sudo umount /mnt/rpi5/boot/firmware
$ sudo umount /mnt/rpi5
$ sudo kpartx -dv 2024-11-19-raspios-bookworm-arm64-lite.img
ルートファイルシステムの拡張
提供されているディスクイメージはほとんど空き容量がないため，パッケージを色々インストールしようとすると 容量が不足します．その場合は，以下の手順でルートファイルシステムを拡張することができます．
$ sudo apt intall -y parted
ディスクイメージファイルのサイズを拡張します (ここでは5GiB)．
$ fallocate -l 5G 2024-11-19-raspios-bookworm-arm64-lite.img
ルートファイルシステムである2番目のパーティションを最大まで拡張します．
$ parted 2024-11-19-raspios-bookworm-arm64-lite.img resizepart 2 100%
パーティションをループバックマウントします．
$ sudo kpartx -av 2024-11-19-raspios-bookworm-arm64-lite.img
最後にファイルシステムを拡張します．
$ sudo e2fsck -f /dev/mapper/loop3p2
$ sudo resize2fs /dev/mapper/loop3p2