如何在MIPS64 Release 6 CPU上运行QEMU的Linux SMP

在发表第一篇关于QEMU的文章之后，许多人都纷纷询问如何在QEMU上运行MIPS64 Release 6 CPU(MIPS64r6)的软件以及QEMU中实施MIPSr6多线程模块的现状。

本文我将针对这一系列的疑问进行解答。我将以教程的形式展示如何从零开始配置及构建64位Linux并使之在QEMU模拟器上运行。此外，我将使用支持VP（虚拟处理器）的MIPS64r6处理器，其是MIPSr6多线程的组成部分。

MIPS相干处理系统(CPS)是QEMU模拟所需的关键功能之一，其允许Linux 启用VP。尽管该功能的实现工作仍在进行中，但我们可以进行一个早期试验。

这个简短的教程所描述的配置和构建过程非常简单，使用台式电脑半个小时内便可以完成。我们将使用Linux内核的4.7 rc1版 (一旦v4.7最终版本可用，建议使用最终版本)及稳定的Buildroot 2016.02版，以此来生成根文件系统及可以早期使用的Codescape MIPS SDK QEMU。

设置QEMU

首先,我们需要在平台上运行操作系统。我们将使用QEMU建立涵括MIPS CPU的虚拟硬件平台:

$ 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

如果一切运行良好，则会出现./mips64el-softmmu/qemu-system-mips64el 二进位。这时，平台一切准备就绪。

Buildroot生成的根文件系统

有了Buildroot，嵌入式系统中Linux的构建过程将非常简单。它是高度可配置的，但我们使用仅仅只为生成最小的根文件系统。

$ 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

我们刚刚申请了Malta开发板的默认配置，并设置了小端字节序MIPS64目标。不过，还需要进行进一步的定制。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

我筛选了一个目标及一个外部工具链并改变了TTY端口。同时，我禁止了内核的构建(这部分将单独完成)，并添加了三个目标包用于最后的测试。最后的测试将进行系统压力测试并观察当前的负载情况。配置完成后，便可以开始构建：

$ make

Buildroot可以下载及构建任何你想要的东西。几分钟后，便可以在 ./output/images/rootfs.ext2.中使用rootfs图像。

Linux内核

下载内核并设置所需的环境变量(我们将使用Buildroot下载的工具链):

$ 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

这里我进行了一些额外的变更：
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

我筛选了一些CPU功能，并激活了用于键盘的VGA本文控制台和Virtio。最后生成的是：

$ make –j8

接下来便是耐心的等待。几分钟后，vmlinux图像便产生了。

是否会正常工作？

此时，操作系统的运行一切准备就绪。我们可以跳过引导装载程序的构建工作。但如果没有提供引导装载程序，那么QEMU将确定内核的入口地址，并在用户启用前用伪静态引导装载程序填满Malta的闪存。本质上来说，这是跳转至内核。

以下展示的是如何启动系统：