核心流程
首先，本文主要讲述如何编译Linux内核并在qemu虚拟机上运行。这里针对的架构是aarch64。
本文的实验平台是Ubuntu 16.04。
为了达成目标，我们需要有qemu、buildroot和linux安装包或源码。
首先确保qemu-system-aarch64命令可用，可以通过在命令行执行qemu-system-aarch64 --version判断。
下载buildroot源码，链接见下文平台工具。假设其绝对路径保存在变量BUILD_ROOT_PATH中。执行以下命令
cd $BUILD_ROOT_PATH
make menuconfig
在弹出的配置界面中，设置Target option ---> Target Architecture为AArch64 (little endian)；设置Toolchain ---> Toolchain type为External toolchain，这时我们可以看到Toolchain ---> Toolchain的值为linaro AArch64 xxxx.xx；设置System configuration ---> Enable root login with password开启，并设置System configuration ---> Root password为xxxx（任意的你喜欢的密码）；设置System configuration ---> Run a getty (login prompt) after boot ---> TTY port的值为ttyAMA0（这一条非常重要，不然虚拟机可能启动不了）；设置Target packages ---> Show packages that are also provided by busybox开启；设置Target packages ---> Debugging, profiling and benchmark ---> strace开启；设置Filesystem images ---> cpio the root filesystem开启。
在配置完成之后，执行
make
注意：这里可能需要配置wget代理。
生成的rootfs.cpio在目录$BUILD_ROOT_PATH/output/images下面。
下载Linux内核源码，链接见下文平台工具。假设其绝对路径保存在变量LINUX_KERNEL_PATH中。执行以下命令
cd $LINUX_KERNEL_PATH
ARCH=arm64 CROSS_COMPILE=aarch64-linux-gnu- make defconfig
vim .config
在打开的文件中，找到CONFIG_CMDLINE这个配置选项，设置其值为console=ttyAMA0；找到CONFIG_INITRAMFS_SOURCE这个配置选项，设置其值为$BUILD_ROOT_PATH/output/images/rootfs.cpio（注意，这里要自己展开变量BUILD_ROOT_PATH）；设置CONFIG_DEBUG_INFO配置项为y。
配置结束后，执行以下命令
ARCH=arm64 CROSS_COMPILE=aarch64-linux-gnu- make -j16
执行结束后，我们可以看到生成了一些文件，其中包括$LINUX_KERNEL_PATH/vmlinux和$LINUX_KERNEL_PATH/arch/arm64/boot/Image
为了能在 QEMU 里面使用网络功能，这里使用 tap 作为后端网络设备。在主机中，创建tap_linux设备，命令如下：
$ sudo ip tuntap add dev tap_linux mod tap
$ sudo ifconfig tap_linux up
$ sudo ifconfig tap_linux 192.168.10.10 netmask 255.255.255.0
在当前目录创建一个shell脚本，避免重复输入指令。其文件名为start.sh，其内容为
qemu-system-aarch64 -machine virt -cpu cortex-a57
-machine type=virt -nographic -smp 1
-m 2048
-kernel ./arch/arm64/boot/Image
--apend "console=ttyAMA0"
-netdev tap,id=mynet1,script=no,downscript=no,ifname=tap_linux
-device virtio-net-device,netdev=mynet1,mrg_rxbuf=off,csum=off,guest_csum=off,gso=off,guest_tso4=off,guest_tso6=off,guest_ecn=off,guest_ufo=off
$1 $2
执行./startup.sh，这是可以用qemu启动linux内核。在进入命令行之前，需要输入buildroot login: 的值，其值为root，然后需要输入Password: ，这是前文构建rootfs.cpio的时候，配置项System configuration ---> Root password的值。然后就可以进入命令行执行以下常用命令了。（注意，需要先cd /）。使用网络功能需要先给网卡配置 ip，例如ifconfig eth0 192.168.10.11。
如果要退出qemu，可以先按Ctrl + A，然后按X。
为了在主机和qemu虚拟机之间共享文件，我们可以创建一个目录，其绝对路径为SHARED_FILE_PATH。然后执行以下命令
cd $BUILD_ROOT_PATH
vim .config
修改BR2_ROOTFS_OVERLAY配置项的值为$SHARED_FILE_PATH（注意，自行展开变量）。
保存后执行以下命令重新创建 rootfs.cpio。
rm $BUILD_ROOT_PATH/output/images/rootfs.*
make
然后需要重新编译内核，即
cd $LINUX_KERNEL_PATH
ARCH=arm64 CROSS_COMPILE=aarch64-linux-gnu- make -j16
依然通过./start.sh启动虚拟机跑linux内核，进入命令行后，执行cd /; ls，我们可以看到$SHARED_FILE_PATH目录下的文件。
重新执行./start.sh -s -S进入qemu的调试状态，然后开一个新的shell，输入命令
cd $LINUX_KERNEL_PATH
aarch64-linux-gnu-gdb ./vmlinux -ex "target remote :1234"
现在，可以像以往一样使用gdb进行调试了……
下面介绍如何编译一个linux内核模块。
cd $SHARED_FILE_PATH
vim hello.c
hello.c的内容为
#include <linux/module.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/seq_file.h>
#include <linux/proc_fs.h>
#include <linux/sched.h>
int helloinit(void)
{
printk(KERN_DEBUG "hello world !!
");
return 0;
}
void helloexit(void)
{
printk(KERN_DEBUG "goodbye world !!
");
}
module_init(helloinit);
module_exit(helloexit);
MODULE_LICENSE("GPL");
然后在当前目录创建Makefile内容如下
ifneq (${KERNELRELEASE},)
obj-m := hello.o
else
KERNEL_SOURCE := $LINUX_KERNEL_PATH # 注意自行展开变量LINUX_KERNEL_PATH
PWD := $(shell pwd)
default:
${MAKE} -C ${KERNEL_SOURCE} M=${PWD} modules
clean:
${MAKE} -C ${KERNEL_SOURCE} M=${PWD} clean
endif
然后执行交叉编译命令
ARCH=arm64 CROSS_COMPILE=aarch64-linux-gnu- make
OK，重新编译rootfs.cpio和linux内核，然后运行qemu。在进入linux命令行后，执行以下命令
cd /
insmod hello.ko
dmesg | tail # 可以看到打印信息 hello world !!
rmmod hello.ko
dmesg | tail # 可以看到打印信息 goodbye world !!
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