qemu 搭建 arm64 linux kernel 调试环境

作者：无人知晓

2023-12-09
广东
本文字数：1493 字
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一、环境准备

ubuntu 22.04

内核源码：linux-6.6.1 （直接上最新版）下载链接：The Linux Kernel Archives

交叉编译工具链：

sudo apt-get install gcc-12-aarch64-linux-gnu

具体能用的版本 gcc-XX-arch64-linux-gnu 可以按对应的 ubuntu 发行版本查找，当前 22.04 能用的最新版本是 gcc-12；

或者可以到 arm 开发工具链上下载（自己下载的记得 PATH 变量中加一下路径）

https://developer.arm.com/downloads/-/arm-gnu-toolchain-downloads

比如我现在用的 gcc-13（不同的 gcc 版本支持的特性有差异，对编译结果优化也有差异）：

qemu 版本安装：

sudo apt-get install qemu-system-arm

还比较新

二、编译内核

解压 linux 内核后，先设置 config 文件：

make ARCH=arm64 CROSS_COMPILE=aarch64-none-linux-gnu- defconfig

CROSS_COMPILE 这里要注意一点，和交叉编译工具链名字有关，看一下你自己的 arm64 gcc 的前缀（如果是 apt install gcc-12-aarch64-linux-gnu 安装的，前缀可能是 aarch64-linux-gnu- ）

上面使用的 defconfig 文件在目录 arch/arm64/configs/defconfig, 如果需要增减 kernel CONFIG 直接修改这个文件即可。

编译内核：

make ARCH=arm64 CROSS_COMPILE=aarch64-none-linux-gnu- Image -j8

这里的生成物 Image 就是我们的 kernel image, vmlinux 是后面 gdb 调试使用的

编译 module（ko）： //这里并不必要，后续增加 ko 时使用

make ARCH=arm64 CROSS_COMPILE=aarch64-none-linux-gnu- modules -j8

或者简洁点，导一个环境变量

export ARCH=arm64export CROSS_COMPILE=aarch64-none-linux-gnu-make defconfigmake all -j8

三、根文件系统制作

busybox 配置编译

选择 busybox，比较便捷，下载链接：Index of /downloads

使用当前最新版本：busybox-1.36.1.tar.bz2

老套路：

export ARCH=arm64export CROSS_COMPILE=aarch64-none-linux-gnu-

复制代码

make menuconfig

Settings  ---> [*] Build static binary (no shared libs)    //静态编译[*] Build with debug information       //可选，带调试信息，方便后续调试

复制代码

make; make install

busybox 根目录下_install/ 就是根文件系统了

rootfs image 制作

构建 ext4 image

qemu-img create rootfs.img 512mmkfs.ext4 rootfs.img

复制代码

合并 busybox 到 img 中

挂载rootfs.img到rootfs目录mkdir rootfssudo mount rootfs.img rootfs
拷贝busybox的编译结果_install,同时创建关键目录（挂载虚拟文件系统需要）sudo cp -rf _install/*  rootfssudo mkdir proc sys dev etc etc/init.dsudo vim etc/init.d/rcS
rcS中的内容，主要是挂载常使用的虚拟文件系统#!/bin/shmount -t proc none /procmount -t sysfs none /sysmount -t debugfs none /sys/kernel/debug
然后给rcS增加执行权限sudo chmod +x  etc/init.d/rcS
最后umount rootfssudo umount rootfs

复制代码

四、qemu 启动 kernel

qemu 启动时也需要配置一个启动脚本加载 kernel 和 rootfs，前面使用的是 ext4 img 是为了后续做一些实验，保存结果，以及调试 ext4 时都可以使用，简单 mount img 然后往里面拷贝测试程序也比较方便

将前面编译生成的 Image （arch/arm64/boot/Image ; rootfs.img 拷贝到一个目录，创建一个 shell 脚本，记得增加可执行权限）, 脚本内容如下

qemu-system-aarch64 \    -machine virt,virtualization=true,gic-version=3 \    -nographic \    -m size=1024M \    -cpu cortex-a72 \    -smp 2 \     -kernel Image \    -drive format=raw,file=rootfs.img \    -append "root=/dev/vda rw"
gic使用的是v3, 用的是arm64 A72 core （这里可以按自己需要去调整）
最后成功执行