用 qemu 模拟 arm 内核

前情

基于手上没有板子，想想试试 qemu 的模拟功能，这里可能并不会有一个流程化的过程，这方面的技术步骤网上还是有很多资源的，没必要再写了，主要是把自己的一些问题，主要的内容有个记录

记录

安装 qemu

ubuntu 系统下用 apt install qemu-xx ，tab 键就可以发现应该安装什么，安装后命令行会有 qemu-开头的命令，qemu-ARCH 是模拟软件运行的，qemu-system-ARCH 是模拟系统运行的，这里主要用 qemu-system-arm, qemu-system-aarch64，其中 arm是对32bit 的模拟，aarch64是对 64bit 的模拟。

编译器

arm的编译器可以直接下载，用 apt install gcc-arm-linux-gnueabi gcc-arm-none-eabi 其中前面一个是用于编译 linux 相关系统的，后一个主要用于编译祼机系统。如果需要 g++ 也是一样的安装，只是只有 arm-linux-gnueabi版本

编译 busybox

要编译 static 版本
我没有测试 32bit 版本，选择 64bit 版本，在编译过程中遇到了 32bit 编译失败的问题，现象已经不在了，当时应该是编译器版本低的原因，然后就使用 64bit 的
编译命令 make -j 4 ARCH=arm64 CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabi-
编译完安装默认是在当前目录的 _install 目录下

制作最小文件系统

基于 _install 目录，创建 dev, etc/init.d 目录
dev 下面创建 mknod console c 5 1, mknod null c 1 3
还有几个要准备的文件是 etc/inittab, etc/init.d/rcS, etc/fstab，文件内容参见文后列表

编译内核

下载内核源码
make defconfig，arm64 只有这个选项可以用，不像 arm 里面有很多，当前可以执行后再自己配置
General Setup --> Initial RAM filesytem and RAM disk -> (_install) Initramfs source file(s) 这个要记得加上 busybox 生成的目录位置
make ARCH=arm64 CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabi- 不是最小内核，编译时间有点长
我当时加上 -j4 编译的时候会有错，也没有去找原因，可能并发编译哪里的依赖没控制好吧

运行

qemu 运行的命令 qemu-system-aarch64 -machine virt -cpu cortex-a57 -m 2048 -smp 2 -kernel Image -machine type=virt --nographic --append "rdinit=linuxrc console=ttypAMA0"，运行过程中，我的出现 kernel panic 什么 init= 这个没有指定，最后测试将 _install 目录下的 linuxrc 更名为 init 即可，具体原因还没到内核源码中去查找
其中 --nographic 是为了输出，也可以换成 -serial stdio ，这样为多开一个窗口，将窗口关闭就可以关闭运行中的系统，否则出现 kernel panic 的现象就只能能过 kill 来关闭，麻烦。

用独立文件系统

如果使用上面的方法，文件系统有更新需要重新编译内核，于是换一种方法，把文件系统独立出来
制作文件系统镜像，最简单的方法
dd if=/dev/zero of=rootfs.img bs=1M count=512 我为了把内核模块都放进去，做的比较大一些
mkfs.ext4 rootfs.img 格式化
mount rootfs.img b 挂载后，将 _install 下的内容都放到 b 目录下
使用命令 qemu-system-aarch64 -machine virt -cpu cortex-a57 -m 2048 -smp 2 -kernel Image -machine type=virt --nographic --append "root=/dev/vda rw console=ttypAMA0" -hda rootfs.img 来运行
其中 /dev/vda 可能会不一样，我一开始用的 sda 根据内核的错误提示，发现加载后是 vda 于是用了这个
当有问题时可以用 gdb 来 debug 内核
运行 arm-xxxgdb Image 之后在提示符下输入 target remote localhost:1234 就可以开始调试，具体还没怎么用，就不说了，记得 qemu 命令要加 -s -S 使能调试功能
用这种模式时，在 _install 目录下要先建好 /proc, /tmp /sys 目录，写在脚本中没有效果
当然 gdb 要安装，跟安装 gcc 差不多

测试 u-boot

下载 u-boot 编译
整个过程跟内核差不多
我在编译好之后，qemu-system-aarch64 -M virt -kernel u-boot -serial stdio 来运行，出现了没有打印，用 gdb 调试，调试也看不出什么，再关闭后发现 u-boot 的打印了，具体的以后再研究。
之后 u-boot 编译为 raspberry 版本之后，一直没有提示，调试之后也没有，具体原因还在看，就不说了

文件参考

部分文件内容来自《奔跑吧，Linux 内核》

etc/init.d/rcS

mkdir -p /proc
mkdir -p /tmp
mkdir -p /sys
mkdir -p /mnt
/bin/mount -a
mkdir -p /dev/pts
mount -t devpts devpts /dev/pts
echo /sbin/mdev > /proc/sys/kernel/hotplug
mdev -s

etc/inittab

::sysinit:/etc/init.d/rcS
::respawn:-/bin/sh
::askfirst:-/bin/sh
::ctrlaltdel:/bin/umount -a -r

etc/fstab

proc /proc proc defaults 0 0
tmpfs /tmp tmpfs defaults 0 0 
sysfs /sys sysfs defaults 0 0
tmpfs /dev tmpfs defaults 0 0
debugfs /sys/kernel/debug debugfs defaults