如何在MIPS64 Release 6 CPU上運行QEMU的Linux SMP - 全文

在發表第一篇關于QEMU的文章之后，許多人都紛紛詢問如何在QEMU上運行MIPS64 Release 6 CPU(MIPS64r6)的軟件以及QEMU中實施MIPSr6多線程模塊的現狀。

本文我將針對這一系列的疑問進行解答。我將以教程的形式展示如何從零開始配置及構建64位Linux并使之在QEMU模擬器上運行。此外，我將使用支持VP（虛擬處理器）的MIPS64r6處理器，其是MIPSr6多線程的組成部分。

MIPS相干處理系統(CPS)是QEMU模擬所需的關鍵功能之一，其允許Linux 啟用VP。盡管該功能的實現工作仍在進行中，但我們可以進行一個早期試驗。

這個簡短的教程所描述的配置和構建過程非常簡單，使用臺式電腦半個小時內便可以完成。我們將使用Linux內核的4.7 rc1版 (一旦v4.7最終版本可用，建議使用最終版本)及穩定的Buildroot 2016.02版，以此來生成根文件系統及可以早期使用的Codescape MIPS SDK QEMU。

設置QEMU

首先,我們需要在平臺上運行操作系統。我們將使用QEMU建立涵括MIPS CPU的虛擬硬件平臺:

$ wget https://github.com/prplfoundation/qemu/archive/rel/2.5.0.2.0.tar.gz
$ tar -zxf 2.5.0.2.0.tar.gz
$ mkdir build && cd build
$ ../qemu-rel-2.5.0.2.0/configure --target-list=mips64el-softmmu
$ make -j8

如果一切運行良好，則會出現./mips64el-softmmu/qemu-system-mips64el 二進位。這時，平臺一切準備就緒。

Buildroot生成的根文件系統

有了Buildroot，嵌入式系統中Linux的構建過程將非常簡單。它是高度可配置的，但我們使用僅僅只為生成最小的根文件系統。

$ wget https://buildroot.org/downloads/buildroot-2016.02.tar.gz
$ tar -zxf buildroot-2016.02.tar.gz && cd buildroot-2016.02
$ make qemu_mips64el_malta_defconfig
$ make menuconfig

我們剛剛申請了Malta開發板的默認配置，并設置了小端字節序MIPS64目標。不過，還需要進行進一步的定制。可以看到的界面如下：

Target options --->
Target Architecture Variant (mips 64r6)
[ ] Use soft-float

Toolchain --->
Toolchain type (External toolchain)
Toolchain (Codescape IMG GNU Linux Toolchain 2015.10)

System configuration --->
[*] Run a getty (login prompt) after boot --->
(tty0) TTY port

Kernel --->
[ ] Linux Kernel

Target packages --->
Debugging, profiling and benchmark --->
[*] stress-ng
Shell and utilities --->
[*] screen
System tools --->
[*] htop

我篩選了一個目標及一個外部工具鏈并改變了TTY端口。同時，我禁止了內核的構建(這部分將單獨完成)，并添加了三個目標包用于最后的測試。最后的測試將進行系統壓力測試并觀察當前的負載情況。配置完成后，便可以開始構建：

$ make

Buildroot可以下載及構建任何你想要的東西。幾分鐘后，便可以在 ./output/images/rootfs.ext2.中使用rootfs圖像。

Linux內核

下載內核并設置所需的環境變量(我們將使用Buildroot下載的工具鏈):

$ git clone git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/torvalds/linux.git
$ cd linux && git checkout v4.7-rc1
$ export ARCH=mips
$ export CROSS_COMPILE=/output/host/opt/ext-toolchain/bin/mips-img-linux-gnu-
$ make malta_defconfig
$ make menuconfig

這里我進行了一些額外的變更：
CPU selection --->
CPU type (MIPS64 Release 6)

Kernel type --->
Kernel code model (64-bit kernel)
[*] MIPS Coherent Processing System support
[*] Support for the MIPS SIMD Architecture

Device Drivers --->
Generic Driver Options --->
[*] Automount devtmpfs at /dev, after the kernel mounted the rootfs
Graphics support --->
<*> Direct Rendering Manager (XFree86 4.1.0 and higher DRI support) --->
<*> DRM Support for bochs dispi vga interface (qemu stdvga)
Console display driver support --->
[*] VGA text console
[*] Bootup logo --->
Virtio drivers --->
<*> PCI driver for virtio devices
<*> Virtio input driver

我篩選了一些CPU功能，并激活了用于鍵盤的VGA本文控制臺和Virtio。最后生成的是：

$ make –j8

接下來便是耐心的等待。幾分鐘后，vmlinux圖像便產生了。

是否會正常工作？

此時，操作系統的運行一切準備就緒。我們可以跳過引導裝載程序的構建工作。但如果沒有提供引導裝載程序，那么QEMU將確定內核的入口地址，并在用戶啟用前用偽靜態引導裝載程序填滿Malta的閃存。本質上來說，這是跳轉至內核。

以下展示的是如何啟動系統：

$ qemu-system-mips64el -cpu I6400 -M malta -smp 8 -vga std –serial stdio -device virtio-keyboard-pci -kernel vmlinux -drive file=rootfs.ext2,format=raw -append "root=/dev/sda clocksource=GIC console=tty0"