前言

最近翻閱笨叔的《奔跑吧Linux內核》卷2，發現了一個非常好用的ARM64的實驗平臺，這里對部署流程做一個記錄。

一、實驗平臺介紹

該平臺使用Debian的根文件系統構造了一個小巧且好用的實驗平臺，可以在線安裝豐富的軟件包，如Kdump、Crash、SystemTap等，這個平臺具有如下特點：

• 使用“O0"來編譯內核。
• 在主機中編譯內核。
• 使用QEMU來加載系統。
• 使用GDB單步調試內核和Debian系統。
• 使用ARM64版本的Debian系統的根文件系統。
• 在線安裝Debian軟件包。
• 支持在虛擬機里動態編譯內核模塊。
• 支持主機和虛擬機共享文件。

二、安裝步驟

2.1 安裝工具

首先，在Linux主機中安裝如下工具。

sudo apt-get install qemu libncurses5-dev gcc-aarch64-linux-gnu build-essential git bison flex libssl-dev qemu-system-arm

安裝完成之后，檢查qemu版本。

qemu-system-aarch64 --versionQEMU emulator version 8.0.2
Copyright (c) 2003-2022 Fabrice Bellard and the QEMU Project developers

2.2 下載倉庫

從Github下載runninglinuxkernel_5.0倉庫并切換到rlk_5.0分支

git clone https://github.com/figozhang/runninglinuxkernel_5.0.git
cd runninglinuxkernel_5.0/
git checkout rlk_5.0 

2.3 編譯內核并制作根文件系統

./run_debian_arm64.sh build_kernel  
sudo ./run_debian_arm64.sh build_rootfs

編譯內核，制作根文件系統的流程比較繁瑣，這里倉庫中提供了一個腳本簡化了上述流程。

2.4 運行剛才編譯好的ARM64版本的Debian系統

sudo ./run_debian_arm64.sh run

最后，登錄Debian系統。

• 用戶名：root或者benshushu
• 密碼：123

2.5 在線安裝軟件包

QEMU虛擬機可以通過Virtio-net技術來生成虛擬網卡，通過NAT技術和主機進行網絡共享。

benshushu:~# ifconfig
enp0s1: flags=4163<UP,BROADCAST,RUNNING,MULTICAST>  mtu 1500inet 10.0.2.15  netmask 255.255.255.0  broadcast 10.0.2.255inet6 fe80::c86e:28c4:625b:2767  prefixlen 64  scopeid 0x20<link>inet6 fec0::ce16:adb:3e70:3e71  prefixlen 64  scopeid 0x40<site>ether 52:54:00:12:34:56  txqueuelen 1000  (Ethernet)RX packets 18  bytes 2772 (2.7 KiB)RX errors 0  dropped 0  overruns 0  frame 0TX packets 44  bytes 5967 (5.8 KiB)TX errors 0  dropped 0 overruns 0  carrier 0  collisions 0lo: flags=73<UP,LOOPBACK,RUNNING>  mtu 65536inet 127.0.0.1  netmask 255.0.0.0inet6 ::1  prefixlen 128  scopeid 0x10<host>loop  txqueuelen 1000  (Local Loopback)RX packets 2  bytes 78 (78.0 B)RX errors 0  dropped 0  overruns 0  frame 0TX packets 2  bytes 78 (78.0 B)TX errors 0  dropped 0 overruns 0  carrier 0  collisions 0

可以看到生成了一個名為enp0s1的網卡設備，分配的IP地址為10.0.2.15（此IP地址知識NAT內部的一個IP地址）

2.6 在QEMU虛擬機和主機之間共享文件

在QEMU虛擬機和主機之間可以通過NET_9P技術進行文件共享，這需要QEMU虛擬機和主機的Linux內核都能使能NET_9P的內核模塊，該實驗平臺已經支持主機和QEMU虛擬機共享文件，可以通過如下簡單的方法來測試。

cp test.c runninglinuxkernel_5.0/kmodules

啟動QEMU虛擬機后，檢查/mnt目錄下是否有test.c文件。

root@benshushu:/# ls /mnt
README test.c

三、單步調試ARM64 Linux內核

在Ubuntu 20.04上安裝gdb-multiarch，該版本支持多種不同的處理器架構。

sudo apt install gdb-multiarch
sudo ./run_debian_arm64.sh run debug

$ cd runninglinuxkernel_5.0
$ gdb-multiarch --tui vmlinux
(gdb) set architecture aarch64 // 設置aarch64架構
(gdb) target remote localhost:1234 // 通過1234端口遠程連接到QEMU虛擬機
(gdb) b start_kernel   // 在內核start_kernel 處設置斷點

參考資料

1. 《奔跑吧Linux內核》–笨叔
2. 詳解 Linux RootFS

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