riscv linux在qemu上仿真

经过几天的斗争，终于在qemu上，成功跑通了linux。下面将整个流程，记录下。

大致分为如下几步：

1. 编译工具链

2. 编译linux kernel

3. 编译bootloader

4. 编译跟文件系统

5. 编译qemu

6. 使用qemu，仿真kernel

看是有这么多步，挺麻烦的。如果真要自己做，那中间会有很多坑。

在这里，我们要感谢sifive工具的开源项目，freedom-u-sdk。该开源项目，把上面的几个步骤，全部都包括了。只需要2个命令，即可。

该项目的githu地址如下：https://github.com/sifive/freedom-u-sdk

首先，先clone该项目，执行make。

执行make命令之后，就会自动的下载工具和代码，然后开始自动编译工具，如交叉编译工具链，跟文件系统等。

最后安装的工具，在版本库根目录下的 work/buildroot_initramfs/bost 目录下：

其实，这一套自动化下载，编译工具的流程，是根据buildroot这个工具来做的。官方地址是：https://buildroot.org。

下面是该官网的介绍。

下载，安装完成之后，要修改下makefile，将以下代码全部注释掉：

注释掉如下的target：

• $(buildroot_initramfs_wrkdir)/.config

• $(buildroot_initramfs_tar)

• buildroot_initramfs-menuconfig

• $(buildroot_rootfs_wrkdir)/.config

• (buildroot_rootfs_ext)

• buildroot_rootfs-menuconfig

• $(buildroot_initramfs_sysroot_stamp)

注释掉的目的是，防止之后执行make命令误操作，把下载的文件和编译好的工具删除，又重新下载和编译工具。

 下载，安装之后。就可以启动qemu仿真linux kernel。执行如下命令：

makefile中，对于qemu target实现如下：

.PHONY: qemu
qemu: $(qemu) $(bbl) $(vmlinux) $(initramfs)
    $(qemu) -nographic -machine virt -bios $(bbl) -kernel $(vmlinux) -initrd $(initramfs) \
        -netdev user,id=net0 -device virtio-net-device,netdev=net0

qemu工具，依赖于如下：

• bbl：riscv的bootloader

• vmlinux：linux的可执行程序

• initramfs：跟文件系统

make命令，首先是编译qemu，得到qemu可执行程序，接着编译riscv-pk，得到bbl。最后编译linux，得到vmlinux。initramfs之前的make阶段已经生成，因此这里不重新生成。

makefile最后，执行如下命令，启动qemu：

cd /home/lujun/work/sifive/freedom-u-sdk/work/linux && \
    /home/lujun/work/sifive/freedom-u-sdk/linux/usr/gen_initramfs_list.sh \
    -o /home/lujun/work/sifive/freedom-u-sdk/work/initramfs.cpio.gz -u 1000 -g 1000 \
    /home/lujun/work/sifive/freedom-u-sdk/conf/initramfs.txt \
    /home/lujun/work/sifive/freedom-u-sdk/work/buildroot_initramfs_sysroot
/home/lujun/work/sifive/freedom-u-sdk/work/riscv-qemu/prefix/bin/qemu-system-riscv64 -nographic -machine virt -bios /home/lujun/work/sifive/freedom-u-sdk/work/riscv-pk/bbl -kernel /home/lujun/work/sifive/freedom-u-sdk/work/linux/vmlinux -initrd /home/lujun/work/sifive/freedom-u-sdk/work/initramfs.cpio.gz \
    -netdev user,id=net0 -device virtio-net-device,netdev=net0

这里要注意，qemu，一定要用这个freedom-u-sdk开源项目，编译得到的qemu，不能使用官方提供的最新的qemu（目前最新是4.0.0）。-machine virt： 指定qemu模拟平台是virt

• -bios： 指定bootloader

• -kernel： 指定kernel

• -initrd： 指定份文件系统

这里使用的qemu版本是 3.1.50。用官方提供最新的qemu，会启动不了kernel。

下图是bbl执行的结果，打印logo，然后启动kernel。

最后出现登录界面，输入用户名和密码即可登录到linux。

这里，用户名是root，密码是 sifive。

以上就是在qemu上，跑riscv kernel的流程。要感谢sifive，将工作封装得这么简单与完美。

至于为什么需要几天，才在qemu上成功执行kernel，是以为之前就是按照本文开始的流程来做的，然后遇到了各种各样的问题。直到后面发现了sifive的这个开源项目。

其中遇到最大的问题，就是qemu工具版本的选择，不同版本的qemu，硬件描述不一样，使用选项也不一样，造成网上说的一些流程，在自己本机上却跑不起来。因此选择合适的qemu版本很重要。

后面说一下，怎么使用eclipse + riscv gdb，来连接qemu，调试kernel程序。