add xv6-start-on-qemu

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_posts/2023-10-30-23-44-25-xv6-start-on-qemu.md

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+---
+layout: post
+author: 'cola2003'
+title: '在 QEMU 上运行 xv6'
+draft: false
+album: 'RISC-V Linux'
+license: 'cc-by-nc-nd-4.0'
+permalink: /xv6-start-on-qemu/
+description: '在 QEMU 上运行 xv6'
+category:
+  - 开源项目
+  - Risc-V
+tags:
+  - Linux
+  - RISC-V
+---
+
+> Author:    cola2003 <[email protected]>
+> Date:      2022/10/06
+> Revisor:   Falcon <[email protected]>
+> Project:   [RISC-V Linux 内核剖析](https://gitee.com/tinylab/riscv-linux)
+> Sponsor:   SOPHGO
+> Proposal:  <https://gitee.com/tinylab/riscv-linux/issues/I85LJT>
+> Environ:   [Linux Lab Disk](https://tinylab.org/linux-lab-disk)
+
+
+## 前言
+
+xv6 是麻省理工学院开发的经典的教育性操作系统，适合学习操作系统原理和内核开发，它设计简洁，代码清晰，适合深入学习操作系统的内部机制。有助于理解实际操作系统的实现和原理，是学习操作系统的极佳选择。本文将带领大家搭建起 xv6 的 QEMU 实验环境，为进一步的学习与实验打下坚实的基础。
+
+## 环境准备
+
+这里需要准备的工具有：
+- RISC-V 交叉编译工具链
+- QEMU
+
+如果确实是 Linux 新手或不喜欢无聊的安装过程，想节省这些编译各种工具的造轮子时间，更加专注于实验，可以使用我们泰晓社区的自研产品 [泰晓 Linux 实验盘](https://tinylab.org/linux-lab-disk)，在某宝检索 “泰晓 Linux” 即可选购。
+
+### 制作交叉编译工具链
+
+**说明**：如果采用泰晓 Linux 实验盘，该节的所有繁琐步骤可以完全省略，实验盘中的 Linux Lab 环境提供了完整的 RISC-V 交叉编译器。
+
+笔者这里使用的环境是 Ubuntu20.04 LTS x86_64，工具链可以到 GitHub 官网下载源码然后进行编译。
+
+```
+git clone https://github.com/riscv-collab/riscv-gnu-toolchain.git
+cd riscv-gnu-toolchain
+git submodule update --init --recursive
+```
+
+但实际上我们并不建议这样做，因为 RISC-V 全套工具链太大了，而且因为是在 GitHub 上的缘故所以还需要翻墙，往往会卡在拉取子摸块的阶段，这些子模块包括：
+
+- riscv-qemu
+- riscv-newlib(100MB)
+- riscv-binutils(394MB)
+- riscv-gdb(394MB)
+- riscv-dejagnu(3MB)
+- riscv-glibc(155MB)
+- riscv-gcc (1.3GB)
+
+为了解决这个问题，可以拉取码云上的 [riscv-gnu-toolchain 镜像][001]。
+
+```
+git clone  https://gitee.com/mirrors/riscv-gnu-toolchain
+cd riscv-gnu-toolchain
+```
+
+但是码云上的子模块地址仍然是 GitHub 的地址，所以要分别拉取其子摸块在码云上的镜像。
+
+```
+riscv-newlib：https://gitee.com/mirrors/riscv-newlib
+riscv-binutils：https://gitee.com/mirrors/riscv-binutils-gdb
+riscv-gdb：https://gitee.com/mirrors/riscv-binutils-gdb（riscv-gdb 和 riscv-binutils 为同一个仓库下的不同分支）
+riscv-dejagnu：https://gitee.com/mirrors/riscv-dejagnu
+riscv-glibc：https://gitee.com/mirrors/riscv-glibc
+riscv-gcc：https://gitee.com/mirrors/riscv-gcc
+```
+
+进行子模块的拉取。
+
+```
+git clone https://gitee.com/mirrors/riscv-dejagnu
+git clone -b riscv-gcc-10.2.0 https://gitee.com/mirrors/riscv-gcc
+git clone -b riscv-glibc-2.29 https://gitee.com/mirrors/riscv-glibc
+git clone https://gitee.com/mirrors/riscv-newlib
+git clone -b riscv-binutils-2.35 https://gitee.com/mirrors/riscv-binutils-gdb  riscv-binutils
+git clone -b fsf-gdb-10.1-with-sim https://gitee.com/mirrors/riscv-binutils-gdb  riscv-gdb
+
+```
+
+我们使用的是 64 位的工具，直接使用下面的命令即可默认生成 64 位的编译工具：
+
+```
+# 安装依赖库
+sudo apt-get install autoconf automake autotools-dev curl libmpc-dev libmpfr-dev libgmp-dev gawk build-essential bison flex texinfo gperf libtool patchutils bc zlib1g-dev libexpat-dev
+
+# riscv64-unknown-elf-***
+../configure --prefix=$RISCV
+make -j4
+
+# 安装至设定的 $RISCV 路径
+make install
+#所需时间较长，请耐心等待
+```
+
+最后在 ~/.bashrc 中添加环境变量，也可以使用 export，只是使用 export 环境变量的生效期只为当前终端。
+
+```
+# 在 ~/.bashrc 中添加
+export RISCV=".your.path./riscv-gnu-toolchain"
+export PATH=$PATH:$RISCV/bin
+```
+
+完成之后输入 `riscv64-unknown-elf-gcc  -v`，若能出现类似如下的界面，则说明编译安装的工具链没有问题。
+
+![start-lab-disk](/wp-content/uploads/2022/03/riscv-linux/images/20231006-xv6-start-on-qemu/test-riscv-tool-chain.png)
+
+### 准备 QEMU
+
+**说明**：如果采用泰晓 Linux 实验盘，该节的很多繁琐步骤可以完全省略，实验盘中的 Linux Lab 环境提供了完整的 RISC-V QEMU 模拟器，也可以通过一条 `make qemu` 轻松编译出 QEMU，详细用法可以查看 [第四讲：QEMU 实验 - RISC-V Linux系统开发公开课](https://www.bilibili.com/video/BV1kz4y1K7fW)。
+
+本次实验我们使用 qemu7.0.0，要下载 qemu-7.0.0.tar.xz，可以到 [qemu 官网][002] 上去下载，也可以使用下面的 wget 方式下载。
+
+![start-lab-disk](/wp-content/uploads/2022/03/riscv-linux/images/20231006-xv6-start-on-qemu/chose-qemu.jpg)
+
+```
+wget https://download.qemu.org/qemu-7.0.0.tar.xz
+# 对其进行解压缩
+tar -xf qemu-7.0.0.tar.xz
+# 安装依赖
+sudo apt-get install libglib2.0-dev ninja-build  build-essential zlib1g-dev pkg-config libglib2.0-dev  \
+binutils-dev libboost-all-dev autoconf libtool libssl-dev  libpixman-1-dev libpython-dev  \
+ virtualenv libmount-dev   libpixman-1-dev
+# 然后按照步骤编译安装
+./configure --target-list=riscv64-softmmu
+make
+sudo make install
+```
+
+### 准备 xv6 代码
+
+克隆官网的代码，进入 xv6-riscv 目录，执行 `make qemu`。
+
+```
+git clone https://github.com/mit-pdos/xv6-riscv.git
+cd xv6-riscv && make qemu
+```
+
+![start-lab-disk](/wp-content/uploads/2022/03/riscv-linux/images/20231006-xv6-start-on-qemu/my-xv6-start.png)
+
+可以看到我们已经进入 xv6 的 console 了。
+
+## 使用泰晓实验盘
+
+可以从 [泰晓开源小店](https://shop155917374.taobao.com/) 选购一枚即插即跑的 Linux Lab Disk。它也叫 “泰晓 Linux 实验盘”，可以在淘宝手机 App 内搜索 “泰晓 Linux” 后购买。
+
+泰晓 Linux 实验盘的具体使用方法见 [Linux Lab Disk][003]。
+
+按照使用方法进入之后界面如下。
+
+![start-lab-disk](/wp-content/uploads/2022/03/riscv-linux/images/20231006-xv6-start-on-qemu/start-lab-disk.png)
+
+双击 Linux Lab Shell 即可进入实验环境。
+
+![start-lab-disk](/wp-content/uploads/2022/03/riscv-linux/images/20231006-xv6-start-on-qemu/enter-linux-lab.png)
+
+Linux Lab 里集成了绝大多数我们要用的工具链，具体支持的工具链参见桌面上的手册，输入 RISC-V 后使用 tab 自动补全功能，可以看到我们可以直接使用这些工具，QEMU 也是如此。
+
+![start-lab-disk](/wp-content/uploads/2022/03/riscv-linux/images/20231006-xv6-start-on-qemu/show-tool-chain.png)
+
+克隆 xv6 代码，进入 xv6-riscv 目录，执行 `make qemu`。
+
+
+```
+git clone https://github.com/mit-pdos/xv6-riscv.git
+cd xv6-riscv && make qemu
+```
+
+可以看到我们已经进入 xv6 的 console 了。
+
+![start-lab-disk](/wp-content/uploads/2022/03/riscv-linux/images/20231006-xv6-start-on-qemu/xv6-start.png)
+
+## 总结
+
+本篇文章主要是带大家搭建起 xv6 的 QEMU 实验环境，并且尝试使用了我们泰晓社区的自研产品泰晓 Linux 实验盘，为我们进一步的学习打下了坚实的基础。
+
+## 参考资料
+
+- [riscv-mcu/riscv-gnu-toolchain][001]
+- [https://www.qemu.org][002]
+- [Linux Lab Disk 使用方法][003]
+- [RISCV GNU 编译环境搭建与运行实践][004]
+
+[001]: https://gitee.com/riscv-mcu/riscv-gnu-toolchain
+[002]: https://www.qemu.org/
+[003]: https://tinylab.org/linux-lab-disk/
+[004]: https://blog.csdn.net/ALLap97/article/details/112373544