qemu模拟器下编译运行基于riscv指令集的Linux操作系统

 

基本原理:

在物理服务器Ubuntu14.04上安装qemu模拟器，模拟器中运行基于riscv指令集编译的linux镜像文件。

用到的工具包括：

riscv-qemu（模拟器，可以模拟运行riscv指令集的程序或镜像）

riscv-tools（基于riscv指令集的交叉编译工具）

riscv-pk（用于包装内核文件vmlinux）

busybox(用于给linux镜像安装基本命令，如ls，cat，mv等等)

以上工具安装路径在我们的物理服务器里分别为：

一、安装toolchain

1.下载交叉编译工具：

$ git clone --recursive https://github.com/riscv/riscv-gnu-toolchain

2.安装运行库

$ sudo apt-get install autoconf automake autotools-dev curl libmpc-dev libmpfr-dev libgmp-dev gawk build-essential bison flex texinfo gperf libtool patchutils bc zlib1g-dev

3.配置安装路径

$ ./configure --prefix=/opt/riscv

4.编译(linux版本)

$ make linux

5.验证交叉编译工具：

编译hello.c到hello 注:要加上-static 静态编译选项

riscv64-unknown-linux-gnu-gcc -static hello.c -o hello

在x86环境下执行hello(x86下的gcc无法执行hello,因为格式为riscv)

./hello

无法执行不要紧，因为还没有安装qemu模拟器，我们继续操作

二、安装qemu

1.安装运行库

$ sudo apt-get install gcc libc6-dev pkg-config bridge-utils uml-utilities zlib1g-dev libglib2.0-dev autoconf automake libtool libsdl1.2-dev

2.下载master分支的qemu

$ git clone https://github.com/riscv/riscv-qemu

$ cd riscv-qemu $ git submodule update --init pixman

3.配置qemu,riscv-64-linux-user为用户模式，可以运行基于riscv指令集编译的程序文件,softmmu为镜像模拟器，可以运行基于riscv指令集编译的linux镜像，为了测试方便，这两个我都安装了

$ ./configure --target-list=riscv64-linux-user,riscv64-softmmu [--prefix=INSTALL_LOCATION]

4.编译qemu

$ make

5.安装qemu

$ [make install] # if you supplied prefix above

6.测试qemu用户模式：

6.1使用交叉编译器编译一个helloword程序

$ riscv64-unknown-linux-gnu-gcc hello.c -o hello

6.2使用qemu的用户模式运行riscv指令集的hello二进制文件

$ ./riscv64-linux-user/qemu-riscv64 -L $RISCV/sysroot hello

7.测试qemu镜像模式：

启动qemu，载入bbl示例镜像文件，下载地址：bblvmlinuxinitramfs_dynamic

$ riscv-qemu/riscv64-softmmu/qemu-system-riscv64 -kernel /home/tank/bblvmlinuxinitramfs_dynamic -nographic

出现riscv图案并且可以使用镜像，代表qemu镜像模拟器安装正常。

三、安装riscv-pk

1.下载对应分支的riscv-pk工具

$ git clone -b bigbuf https://github.com/riscv/riscv-pk

2.创建build目录，用于存放镜像bbl

$ cd riscv-pk

$ mkdir build $ cd build

3.配置交叉编译工具路径，$RICSV代表交叉工具的路径 第一步中设置为了/opt/riscv

$ ../configure --prefix=$RISCV --host=riscv64-unknown-linux-gcc

4.编译

$ make

5.安装pk

$ make install

注：耗时较长,验证pk工具的方法是用pk包装镜像文件vmlinux成bbl，qemu启动bbl的时候出现如下图案，代表pk工具没有问题

四、安装busybox

1.下载对应版本的busybox

$ curl -L http://busybox.net/downloads/busybox-1.26.2.tar.bz2 > busybox-1.26.2.tar.bz2

2.解压缩文件

$ tar xvjf busybox-1.26.2.tar.bz2

$ cd busybox-1.26.2

3.清空其它所以配置(这样可以自己添加需要的命令组件)

$ make allnoconfig

4.进入菜单页面配置

$ sudo apt-get install libncurses5-dev

$ make menuconfig

下图中这几项为核心项，配置完成后只能使用ash init等几个命令

如果想使用ls，cat等命令，参考配置链接https://wenku.baidu.com/view/5d25420602020740be1e9b0b.html

5.采用16线程的速度进行编译

$ make -j16

编译完成后会在busybox-1.26.2目录下生成busybox二进制执行文件

6.测试busybox，使用qemu的镜像模式载入busybox文件，启动模拟器

$ ./riscv64-linux-user/qemu-riscv64 -L $RISCV/sysroot busybox ash

如果出现以下界面代表busybox安装成功(即可以使用busybox的一些命令)

五、编译linux内核

1.下载对应分支的内核

$ git clone -b fix-gcc-flags https://github.com/riscv/riscv-linux.git

$ cd linux-4.6.2

2.配置内核信息

$ make ARCH=riscv defconfig

3.在内核目录下新建initramfs.txt文件，并保存以下内容

$ vi initramfs.txt

4.在内核目录下新建inittab文件，并保存以下内容

$ vi inittab

5.进入菜单页面配置

$ make ARCH=riscv menuconfig

注:更改下面两个选项

"General setup -> Initial RAM Filesystem..." (CONFIG_BLK_DEV_INITRD=y)

"General setup -> Initramfs source files = initramfs.txt" (CONFIG_INITRAMFS_SRC=initramfs.txt)

6.编译内核，生成vmlinux文件

$ make -j4 ARCH=riscv vmlinux

注：编译完成在linux4-6.2文件夹下出现vmlinux

六、使用pk包装vmlinux

1.进入pk工具的build目录

$ cd /path/to/risv-tools/riscv-pk/build

$ rm -rf *

2.配置要编译的内核文件以及使用的指令集路径及名称

$ ../configure --prefix=$RISCV --with-payload=/path/to/linux-4.6.2/vmlinux --host=riscv64-unknown-linux-gnu

3.包装生成bbl镜像文件

$ make bbl

七、qemu模拟运行镜像bbl

$ riscv-qemu/riscv64-softmmu/qemu-system-riscv64 -kernel /home/tank/old3/riscv-pk/build/bbl -m 1024M -nographic

可以使用ls cat等命令，代表运行成功