Linux Kernel 开发环境搭建与 QEMU 入门实践

QEMU 简介

QEMU 是一个开源的机器模拟器（Machine Emulator）和虚拟化器（Virtualizer），广泛用于：

• Linux 内核开发
• 驱动开发
• 嵌入式系统开发
• 操作系统学习
• 虚拟机运行

安装 QEMU

yum install -y qemu-kvm qemu-img

查看版本：

/usr/libexec/qemu-kvm --version

输出：

QEMU emulator version 4.2.0 (qemu-kvm-4.2.0-59.module_el8.5.0+1063+c9b9feff.1)
Copyright (c) 2003-2019 Fabrice Bellard and the QEMU Project developers

安装依赖

sudo yum install bc
sudo yum install busybox

下载Kernel源码

压缩包链接：https://www.kernel.org/pub/linux/kernel/v7.x/linux-7.2.6.tar.gz

下载GCC编译器源码(可选)

gcc-8.3.0/
│
├── gmp -> gmp-6.1.0
├── gmp-6.1.0/
│
├── mpfr -> mpfr-3.1.4
├── mpfr-3.1.4/
│
├── mpc -> mpc-1.0.3
├── mpc-1.0.3/
│
├── isl -> isl-0.18
├── isl-0.18/
│
└── contrib/

编译 Linux Kernel

tar -xf linux-7.2.6.tar.gz
cd linux-7.2.6/
make defconfig
make -j8

输出：

Kernel: arch/x86/boot/bzImage is ready  (#1)

使用 initramfs（推荐）

创建 BusyBox RootFS

mkdir rootfs
mkdir -p rootfs/{bin,sbin,etc,proc,sys,dev}

复制 BusyBox

cp /usr/sbin/busybox rootfs/bin/

建立链接

cd rootfs/bin

for i in $(./busybox --list)
do
    ln -s busybox $i
done

创建 init

vim rootfs/init

赋权限

chmod +x rootfs/init

安装开发环境

yum install kernel-devel kernel-headers

入门程序 hello.c

#include <linux/module.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/init.h>

static int __init hello_init(void)
{
    printk(KERN_INFO "Hello Kernel Module Loaded!\n");
    return 0;
}

static void __exit hello_exit(void)
{
    printk(KERN_INFO "Hello Kernel Module Removed!\n");
}

module_init(hello_init);
module_exit(hello_exit);

MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("ydyong");
MODULE_DESCRIPTION("Hello Linux Kernel Module");
MODULE_VERSION("1.0");

编译脚本 Makefile

obj-m += hello.o

KDIR :=  /path/to/linux-7.2.6
PWD  := $(shell pwd)

all:
        make -C $(KDIR) M=$(PWD) modules

clean:
        make -C $(KDIR) M=$(PWD) clean

编译

make

拷贝 hello.ko

cp hello.ko rootfs

打包

cd rootfs
find . | cpio -o -H newc | gzip > ../rootfs.cpio.gz

启动

/usb/libexec/qemu-kvm \
-kernel arch/x86/boot/bzImage \
-initrd rootfs.cpio.gz \
-append "console=ttyS0" \
-nographic

参数说明：

| 参数 | 说明 |
|--------|--------|
| -kernel | 指定 Linux Kernel |
| -initrd | 指定 Initramfs |
| -append | 传递内核启动参数 |
| console=ttyS0 | 串口输出 |
| -nographic | 不启动图形界面 |

启动后会进入：

Boot OK

/ # insmod hello.ko

输出：

[ 1185.486556] Hello Kernel Module Loaded!

/ # lsmod hello

输出：

Module                  Size  Used by    Tainted: G
hello                  12288  0

/ # rmmod hello

输出：

[ 1205.935551] Hello Kernel Module Removed!

退出 QEMU

ctrl+a
x
quit