qemu搭建arm64 linux kernel环境

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）

Arm GNU Toolchain Downloads – Arm Developer

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

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

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 512m

mkfs.ext4 rootfs.img

合并busybox 到img中

挂载rootfs.img到rootfs目录
mkdir rootfs
sudo 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/*  rootfs
sudo mkdir proc sys dev etc etc/init.d
sudo 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/sh
mount -t proc none /proc
mount -t sysfs none /sys
mount -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 rootfs
sudo umount rootfs

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