XV6运行环境搭建

大忽悠爱学习

发布于 2023-10-11 08:34:28

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发布于 2023-10-11 08:34:28

XV6源码拉取

获取实验室的xv6源代码并切换到util分支

$ git clone git://g.csail.mit.edu/xv6-labs-2020
Cloning into 'xv6-labs-2020'...
...
$ cd xv6-labs-2020
$ git checkout util
Branch 'util' set up to track remote branch 'util' from 'origin'.
Switched to a new branch 'util'

相关环境准备

安装 GCC/binutils

如果没有提前搭建好运行环境，执行 make qemu 就会报错。

Error: Couldn't find a riscv64 version of GCC/binutils.

根据报错信息，可以知道我们需要 riscv64 版本的 binutils。使用 apt search 命令搜索相关 packages。

apt search binutils  |grep binutils-riscv64

找到 3 个相关的 packages.
- binutils-riscv64-linux-gnu
- binutils-riscv64-linux-gnu-dbg
- binutils-riscv64-unknown-elf
使用 apt install 命令安装上面三个 packages。

sudo apt install binutils-riscv64-linux-gnu
sudo apt install binutils-riscv64-linux-gnu-dbg
sudo apt install binutils-riscv64-unknown-elf

安装成功后，执行 make qemu 命令，提示如下报错。

make: riscv64-unknown-elf-gcc: Command not found

riscv64-unknown-elf-gcc 可以当作是 gcc，但是是 riscv64 版本的。

sudo apt install gcc-10-riscv64-linux-gnu

安装之后得到 riscv64-linux-gnu-gcc-10 文件，进入 /usr/bin 目录，建立软连接。

sudo ln -s riscv64-linux-gnu-gcc-10 riscv64-unknown-elf-gcc

安装 QEMU

除了 GCC/Binutils 需要安装，xv6 需要 RISC-V 版本的 QEMU运行。
QEMU 是开源项目，代码托管在 GitHub 上，可以直接 git clone 下载。

git clone https://github.com/qemu/qemu.git

gitee镜像下载链接: git clone https://gitee.com/mirrors/qemu

更简单快速的方法可以下载qemu源码压缩包:

使用 wget 命令下载 QEMU 的源代码压缩包。你可以从 QEMU 官方网站或其他可靠的源获取适用于 RISC-V 的 QEMU 版本。下面是一个示例命令，用于下载 QEMU 5.2.0 版本的 RISC-V 源代码：

wget https://download.qemu.org/qemu-5.2.0.tar.xz

下载完成后，解压源代码压缩包。使用以下命令解压刚刚下载的压缩包：

tar -xf qemu-5.2.0.tar.xz

进入解压后的 QEMU 目录，执行以下命令：

cd qemu-5.2.0

下载到本地后，目录为 qemu，进入该文件夹。

mkdir build && cd build
../configure --target-list=riscv64-softmmu && make

编译 QEMU，需要依赖其他 packages，如果电脑上缺少，则会报错。

ERROR: Cannot find Ninja

sudo apt install ninja-build

ERROR: pkg-config binary 'pkg-config' not found

sudo apt install pkg-config

ERROR: glib-2.56 gthread-2.0 is required to compile QEMU

sudo apt install libglib2.0-dev

../meson.build:840:11: ERROR: Dependency "pixman-1" not found, tried pkgconfig

sudo apt install libpixman-1-dev

No C++ compiler available; disabling C++ specific optional code

这个提示是因为缺少 C++ 编译器，因为我电脑只装了 gcc，没有安装 g++，所以安装 g++ 即可。

sudo apt install g++

然后继续执行 ../configure --target-list=riscv64-softmmu && make 即可。
xv6 的 Makefile 中指定了 QEMU 命令的名称 QEMU = qemu-system-riscv64,会自动在 PATH 环境变量中寻找命令，因此将编译好的二进制文件 qemu-system-riscv64 （位置在 qemu/build 目录）复制到 /usr/bin 目录中。

sudo cp qemu-system-riscv64 /usr/bin/

小结

xv6 需要依赖两个工具，一个是 GCC/Binutils，一个是 QEMU。

需要注意的是，这两个工具都需要是 RISC-V 版本的，因为 xv6 是依赖 RISC-V 指令集架构的。

启动XV6

进入xv6-labs-2020安装目录
构建并运行xv6

$ make qemu
riscv64-unknown-elf-gcc    -c -o kernel/entry.o kernel/entry.S
riscv64-unknown-elf-gcc -Wall -Werror -O -fno-omit-frame-pointer -ggdb -DSOL_UTIL -MD -mcmodel=medany -ffreestanding -fno-common -nostdlib -mno-relax -I. -fno-stack-protector -fno-pie -no-pie   -c -o kernel/start.o kernel/start.c
...  
riscv64-unknown-elf-ld -z max-page-size=4096 -N -e main -Ttext 0 -o user/_zombie user/zombie.o user/ulib.o user/usys.o user/printf.o user/umalloc.o
riscv64-unknown-elf-objdump -S user/_zombie &gt; user/zombie.asm
riscv64-unknown-elf-objdump -t user/_zombie | sed '1,/SYMBOL TABLE/d; s/ .* / /; /^$/d' &gt; user/zombie.sym
mkfs/mkfs fs.img README  user/xargstest.sh user/_cat user/_echo user/_forktest user/_grep user/_init user/_kill user/_ln user/_ls user/_mkdir user/_rm user/_sh user/_stressfs user/_usertests user/_grind user/_wc user/_zombie 
nmeta 46 (boot, super, log blocks 30 inode blocks 13, bitmap blocks 1) blocks 954 total 1000
balloc: first 591 blocks have been allocated
balloc: write bitmap block at sector 45
qemu-system-riscv64 -machine virt -bios none -kernel kernel/kernel -m 128M -smp 3 -nographic -drive file=fs.img,if=none,format=raw,id=x0 -device virtio-blk-device,drive=x0,bus=virtio-mmio-bus.0

xv6 kernel is booting

hart 2 starting
hart 1 starting
init: starting sh
$

如果你在提示符下输入 ls，你会看到类似如下的输出:

$ ls
.              1 1 1024
..             1 1 1024
README         2 2 2059
xargstest.sh   2 3 93
cat            2 4 24256
echo           2 5 23080
forktest       2 6 13272
grep           2 7 27560
init           2 8 23816
kill           2 9 23024
ln             2 10 22880
ls             2 11 26448
mkdir          2 12 23176
rm             2 13 23160
sh             2 14 41976
stressfs       2 15 24016
usertests      2 16 148456
grind          2 17 38144
wc             2 18 25344
zombie         2 19 22408
console        3 20 0

这些是mkfs在初始文件系统中包含的文件；大多数是可以运行的程序。你刚刚跑了其中一个：ls。

xv6没有ps命令，但是如果您键入Ctrl-p，内核将打印每个进程的信息。如果现在尝试，您将看到两行：一行用于init，另一行用于sh。

退出 qemu : Ctrl-a x。