教你在QEMU上运行RISC-V Linux

今天教大家在QEMU模拟器上运行一个RISC-V Linux。

一个RISC-V Linux包括：

• opensbi
• linux
• 根文件系统

1、下载RISC-V工具链

自己下载工具链源码进行编译容易配错选项，我们使用编译好的工具链即可。

网址：https://toolchains.bootlin.com

这个网站提供了一些已经编译好的工具链，我们从中下载即可。

arch选择riscv64-lp64d，libc选择glibc，然后点击下载。

stable是稳定版，bleeding-edge是最新的，可根据需要选择，这里我们选择bleeding-edge。

下载后解压：

tar -jxvf riscv64-lp64d--glibc--bleeding-edge-2022.08-1.tar.bz2 

将riscv64-lp64d--glibc--bleeding-edge-2022.08-1/bin路径添加到PATH环境变量中：

export PATH=/home/yjx/workspace/toolchain/riscv64-lp64d--glibc--bleeding-edge-2022.08-1/bin:$PATH

2、安装QEMU

QEMU官网：https://www.qemu.org/

下载安装：

wget https://download.qemu.org/qemu-7.1.0.tar.xz
tar xvJf qemu-7.1.0.tar.xz
cd qemu-7.1.0
./configure
make

3、编译opensbi

下载opensbi：

git clone https://github.com/riscv-software-src/opensbi.git

编译：

export CROSS_COMPILE=riscv64-linux-
make PLATFORM=generic

编译完后生成的固件在build/platform/generic/firmware/目录下：

生成的固件有三种类型：dynamic、jump和payload

• dynamic：带有动态信息的固件
• jump：指定下一级的boot地址跳转
• payload：包含下一级boot的二进制内容，通常是uboot/linux

这里我们使用jump类型固件，OpenSBI运行后，可以直接跳转到kernel运行。

因为opensbi本身就是一个bootloader，因此可以不使用uboot引导kernel，通过opensbi的jump固件，可以直接跳转到kernel启动。

4、编译kernel

Linux内核官网：www.kernel.org

选择当前稳定版5.19.16下载

解压kernel：

tar -xf linux-5.19.16.tar.xz
cd linux-5.19.16

编译：

export ARCH=riscv
export CROSS_COMPILE=riscv64-linux-

make defconfig
make -j8

编译完成后，在arch/riscv/boot下生成Image：

5、制作rootfs

文件系统可以用busybox、buildroot等工具制作，busybox需要自己一步一步的做出来，过程比较麻烦。更便捷的做法是使用buildroot，它可以自动帮我们完成。

下载地址：https://buildroot.org/download.html下载后解压：

 tar -xvf buildroot-2022.02.6.tar.gz

进入buildroot菜单配置界面：

cd buildroot-2022.02.6
make menuconfig

选择RISC-V架构

Target options  --->
   Target Architecture (i386)  --->
      (X) RISCV

选择ext文件系统类型：

Filesystem images  --->
  [*] ext2/3/4 root filesystem 

保存后编译：

make -j8

编译需要花一些时间，buildroot前期大部分时间去编译工具链了。编译完后，生成文件在output/images目录下：

rootfs.ext2是我们需要用到的。

6、运行

将fw_jump.elf、Image、rootfs.ext2拷贝到当前目录下：

新建start-qemu.sh脚本，输入以下内容：

#!/bin/sh

qemu-system-riscv64 -M virt \
-bios fw_jump.elf \
-kernel Image \
-append "rootwait root=/dev/vda ro" \
-drive file=rootfs.ext2,format=raw,id=hd0 \
-device virtio-blk-device,drive=hd0 \
-netdev user,id=net0 -device virtio-net-device,netdev=net0 -nographic

修改权限：

chmod 777 start-qemu.sh

运行start-qemu.sh启动RISC-V Linux：

输入root回车登录：

成功进入Linux！

7、buildroot搭建环境

前面我们用buildroot制作了文件系统，但buildroot其实可以帮我们搭建一套完整环境，包括工具链、opensbi、linux、文件系统等等，只需要简单配置一下，即可自动帮我们完成，非常方便。下面教大家使用buildroot搭建一个qemu riscv64 linux系统。

使用默认的qemu_riscv64配置进行编译：

cd buildroot-2022.02.6
make qemu_riscv64_virt_defconfig
make -j

接下来就是漫长的等待，可能需要几个小时。编译完后，生成文件在output/images目录下：

可以看到opensbi、Image、rootfs都做好了，包括qemu的下载编译也会帮我们自动完成。可以直接运行start-qemu.sh：

使用buildroot搭建环境，几乎什么都不需要做，非常方便！要注意的就是确保网络畅通，网络不流畅buildroot可能会中断。

8、总结

学习RISC-V Linux搭建环境是第一步，有了环境才能更好的去跟踪源码调试，当然如果有开发板更好。以上是我在qemu上搭建RISC-V Linux的总结，希望能对大家有帮助。