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教你编译一个基于arm的Linux内核,并用qemu模拟器测试

时间:2020-07-16 10:23:20  来源:  作者:

前言:

常见 linux 内核编译有两种方式,一是直接在 Linux 系统上编译得到二进制文件,并对原有 Linux 内核进行替换,即更换 Linux 内核,此方法可能因新内核有 bug 导致系统崩溃,且难以返回原版本内核而不得不重装;第二种方法则是在模拟器中运行新的 Linux 内核,以避免对系统内核的修改。

BusyBox 是一个集成了三百多个最常用 Linux 命令和工具的软件,因为单独的 Linux 内核无任何用于用户交互的 UI,所以需要通过其它工具与新编译的Linux 内核交互。

QEMU 是以 GPL 许可证分发源码的模拟处理器,可用于模拟常见的硬件平台,常用于在 Linux 系统中建立虚拟机。

本文在阿里云 Ubuntu 18.04 64 位操作系统环境下编译 ARM Linux 内核。过程中主要是用交叉编译工具链 gcc-arm-linux-gnueabi 编译系统源码,并使用 QEMU 软件仿真硬件平台测试对象系统。

建议使用 root 用户操作

 

本文所使用的环境:

操作系统:4.15.0-96-generic #97-Ubuntu SMP Wed Apr 1 03:25:46 UTC 2020 x86_64 x86_64 x86_64 GNU/Linux

gcc: 7.5.0

qemu: 2.11.1(Debian 1:2.11+dfsg-1ubuntu7.26)

make:GNU Make 4.1

1.工具准备

Busybox 需手动下载安装,QEMU 等其他工具可在线安装。

Linux内核下载:https://www.kernel.org/

本文使用5.4.45版本的,并使用清华大学镜像

wget https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/kernel/v5.x/linux-5.4.5.tar.gz

Busybox :

wget https://busybox.net/downloads/busybox-1.28.4.tar.bz2

2.环境配置

Linux 内核编译环境需要大量软件包,可提前直接在线安装,或在内核编译的过程中安装,若缺少安装包,内核编译过程中会提示缺失错误。以下是部分需要的软件包,其中部分相同功能的软件包在不同的 Linux 版本下会以不同的名字存在。

apt-get install gcc qemu qemu-system-arm gcc-arm-linux-gnueabi libncurses5-dev build-essential flex bison bc  
教你编译一个基于arm的Linux内核,并用qemu模拟器测试

 

3.编译内核

解压 Linux 内核文件包:


tar -xzvf linux-5.4.5.tar.gz

编译最小文件系统:

解压 busybox,进入目录并编译:

tar -jxvf busybox-1.28.4.tar.bz2
cd busybox-1.28.4
export ARCH=arm
export CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabi-
make menuconfig

以上内容中,“export”后是指定交叉编译工具链,指定芯片框架为 ARM。如下图所示是图形化界面进行内核配置。

教你编译一个基于arm的Linux内核,并用qemu模拟器测试

 

按照以下路径配置成静态编译(回车进入,空格选中) :

Settings ---->

  Build Options        [*]Build static binary(no shared libs)

教你编译一个基于arm的Linux内核,并用qemu模拟器测试

 

配置完毕退出后继续完成编译:

make install  

完成后会在目录中生成“_install”目录,本目录存放了编译好的文件系统需要的命令集合,如下图所示:

教你编译一个基于arm的Linux内核,并用qemu模拟器测试

 

将上一步骤中生成的“_install”目录拷贝至之前解压后的内核目录,进入“_install”目录,分别创建 etc、dev、mnt、etc/init.d 等目录。

cp -r ./busybox-1.28.4/_install ./linux-5.4.5/_install
cd ./linux-5.4.5/_install/
 mkdir etc
 mkdir dev
 mkdir mnt6mkdir -p etc/init.d
教你编译一个基于arm的Linux内核,并用qemu模拟器测试

 

在“_install/etc/init.d”目录下新建“rcS”文件,并写入以下内容:

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 
教你编译一个基于arm的Linux内核,并用qemu模拟器测试

 

在“_install/etc”目录创建“fstab”文件,并写入以下内容:

proc /proc proc defaults 0 0
tmpfs /tmp tmpfs defaults 0 0
sysfs /sys sysfs defaults 0 0
tempfs /dev tmpfs defaults 0 0
debugfs /sys/kernel/debug debugfs defaults 0 0 
教你编译一个基于arm的Linux内核,并用qemu模拟器测试

 

在“_install/etc”目录创建“inittab”文件,并写入以下内容:

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

在“_install/dev”目录中创建如下设备节点 :

mknod console c 5 1
mknod null c 1 3  

完成上述设置后,在内核目录中编译内核 :

export ARCH=arm
export CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabi-
make vexpress_defconfig
make menuconfig 
教你编译一个基于arm的Linux内核,并用qemu模拟器测试

 

在内核目录下编译内核(此步骤时间较长)

make bzImage ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabi-
 make dtbs 

可能会出现“./usr/gen_initramfs_list.sh: 131: local: 1: bad variable name”的错误,原因是以前用的bash执行而现在使用sh。

解决办法:131行改为 :


local dev="`LC_ALL=C ls -l "${location}"`"

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编译完成后会有如下提示,并显示编译后内核的存储路径。

教你编译一个基于arm的Linux内核,并用qemu模拟器测试

 

4.运行 QEMU

如下所示,输入 QEMU 启动命令,成功启动 QEMU,注意需指定 bzImage路径,并注意使用当前命令与 bzImage 路径的关系。

qemu-system-arm -M vexpress-a9 -m 256M -kernel arch/arm/boot/zImage -Append "rdinit=/linuxrc console=ttyAMA0 loglevel=8" -dtb arch/arm/boot/dts/vexpress-v2p-ca9.dtb -nographic  
  • 以上命令中参数含义如下;
  • -M:指定硬件芯片框架
  • -m:指定运行内存大小
  • -kernel:指定运行的内核镜像
  • -dtb:指定具体芯片的配置信息
  • -nographic:指定不使用图形界面

5.完成

如下图可以看到,成功运行了我们刚刚编译的新内核

教你编译一个基于arm的Linux内核,并用qemu模拟器测试

 

头条对markdown太不友好了~辛苦改了格式分享给大家,可能还是有点乱,大家可以点下方链接看我的知乎。



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