KVM在嵌入式Linux上的移植 - 全文

 

　　本文以uCLinux嵌入式操作系统为例，介绍移植KVM的过程。分以下部分进行介绍：

　　uCLinux及KVM简介

　　获取并安装交叉开发工具

　　获取KVM源代码

　　修改KVM的Makefile

　　编译uCLinux版本的KVM

　　测试KVM

　　小结

　　1 uCLinux及KVM简介

　　uCLinux是一款优秀的嵌入式Linux操作系统，是micro-Conrol-Linux的缩写，同时也是开放源码的嵌入式Linux的典范之作。uCLinux主要是针对目标处理器没有存储管理单元MMU(Memory Management Unit) 的嵌入式系统而设计的，它已经被成功地移植到了很多平台上。它秉承了标准Linux的优良特性，经过各方面的小型化改造，形成了一个高度优化的、代码紧凑的嵌入式Linux。虽然它的体积很小，却仍然保留了Linux的大多数优点：稳定、良好的移植性、优秀的网络功能、对各种文件系统完备的支持和标准丰富的API。它专为嵌入式系统做了许多小型化的工作，目前已支持多款CPU。其编译后的目标文件可控制在几百KB数量级，并已被成功地移植到很多平台上。

　　KVM是一种专门为嵌入式设备使用的JAVA虚拟机，它主要为J2ME CLDC使用。KVM可以理解为K Virtual Machine或者是 KJava Virtual Machine。是一种精简，可移植的，专门为小设备，有内存，CPU等资源限制(例如：手机，PDA，POS机等嵌入式设备)设计的JAVA虚拟机。

　　KVM的目的是创造一个尽可能小的且尽可能完整的JAVA虚拟机，使开发者不用像开发C语言一样关心硬件，而通过JAVA语言来进行开发，达到一次编译，各种平台使用的目的。

　　2 获取并安装交叉开发工具

　　从http://sourceforge.net/project/showfiles.php?group_id=58162&package_id=54041获取arm-elf-tools交叉编译安装包。这里笔者曾经使用arm-elf-tools-20030314.sh编译KVM，但遇到编译错误。所以建议各位读者下载arm-elf-gcc3.0以上的版本进行编译。

　　3. 获取KVM源代码

　　从http://www.sun.com/software/communitysource/j2me/cldc/download.xml获取KVM的源代码文件。

　　4. 修改KVM的Makefile

　　下载并且解压CLDC后，下面讲述KVM具体的移植过程：

　　修改j2me_cldc/kvm/VmUnix/build/Makefile文件

　　该Makefile是编译KVM所用到的，因为KVM是用C语言实现的，所以从理论上来讲，也只要使用针对不同体系结构CPU的编译器编译KVM即可，这样也就是如何实现交叉编译KVM的问题了。

　　修改Makefile文件需要熟悉makefile的语法规则，这里不对该语言规则详细讲述，只对修改Makefile过程中涉及的内容做解释，请读者参阅关于makefile语法规则方面的相关资料。所涉及的Makefile修改部分如下：

　　ifeq ($(PLATFORM), linux)

　　# 注释掉原有LIBS = -lm -lnsl

　　# LIBS = -lm –lnsl

　　# 添加如下一行

　　LIBS =

　　# 注释掉原有CPPFLAGS = -DUNIX -DLINUX -D$(ARCH)

　　# CPPFLAGS = -DUNIX -DLINUX -D$(ARCH)

　　# 修改CPPFLAGS 定义如下：

　　CPPFLAGS = -D$(ARCH)

　　-I$(TOP)/kvm/VmCommon/h -I$(TOP)/kvm/VmUnix/h

　　-I$(TOP)/kvm/VmExtra/h -I$(TOP)/jam/h -I$(TOP)/kvm/VmCommon/src

　　endif

　　BUILD_ROOT=/usr/local

　　lib1=${BUILD_ROOT}/lib/gcc-lib/arm-elf/3.0

　　lib=${BUILD_ROOT}/arm-elf/lib

　　include=${BUILD_ROOT}/arm-elf/include/

　　# 用arm-elf-gcc定义CC，并指明包括的头文件路径和编译选项

　　CC=arm-elf-gcc -I$(include) -D__uClinux__ -D__USE_BSD=1

　　# 用arm-elf-ld定义LD，连接目标文件时使用

　　LD=arm-elf-ld

　　WEC_LDFLAGS=-L./ -L${lib} -L${lib}/lib -L${lib}/libc -L${lib1} -T${lib}/elf2flt.ld

　　EXTLIBS= -lc -lgcc -lc

　　LDFLAGS =

　　ifeq ($(GCC), true)

　　# 注释掉CC = gcc， 事实上由于ifeq ($(GCC), true) 不成立，该处不会执行到。

　　# CC = gcc

　　CFLAGS = -Wall $(CPPFLAGS) $(ROMFLAGS) $(OTHER_FLAGS)

　　DEBUG_FLAG = -g

　　OPTIMIZE_FLAG = -O2

　　else

　　# 注释掉CC = cc 一行，这样，系统采用CC=arm-elf-gcc 编译KVM

　　# CC = cc

　　CFLAGS = -Xa $(CPPFLAGS) $(ROMFLAGS) $(OTHER_FLAGS)

　　DEBUG_FLAG = -g -xsb

　　OPTIMIZE_FLAG = -xO2

　　endif

　　DEBUG_FLAG += -DINCLUDEDEBUGCODE=1

　　$(TOP)/tools/jcc/ROMjavaUnix.c $(TOP)/tools/jcc/nativeFunctionTableUnix.c: jcc

　　Unix

　　.PHONY: jccUnix

　　jccUnix:

　　@(cd $(TOP)/tools/jcc; $(MAKE) unix)

　　kvm$(j)$(g): obj$j$g/ $(CLEANUPXPM) $(OBJFILES)

　　@echo "Linking ... $@"

　　# 注释掉@$(CC) $(OBJFILES) -o $@ $(LIBS) $(EXTLIBS) 一行

　　# @$(CC) $(OBJFILES) -o $@ $(LIBS) $(EXTLIBS)

　　# 用arm-elf-ld连接目标文件

　　$(LD) -o kvm.x $(WEC_LDFLAGS) -r -d $(OBJFILES) $(LIBS) $(EXTLIBS) -Map kvm.map

　　5. 编译uCLinux版本的KVM

　　修改Makefile后，切换到j2me_cldc/build/linux目录，执行make命令编译kvm。如果不能通过编译，建议用arm-elf-gcc3.0以上版本的交叉编译工具进行编译。编译完成后，将在j2me_cldc/kvm/VmUnix/build目录下生成kvm.x文件，因为uClinux操作系统上可执行文件都必须为Flat格式，需用elf2flt工具对kvm.x进行转换。在终端提示符下执行如下命令：

　　elf2lft –o kvm kvm.x

　　生成kvm可执行文件，至此，整个kvm编译过程完成。

　　6. 测试KVM

　　这样编译出来的kvm是针对ARM体系结构的，所以在Red Hat Linux 7.3系统上无法运行，读者可以编辑“Hello World”程序。然后在终端提示符下做如下测试：

　　./kvm –classpath j2me_cldc/samples/classes HelloWorld

　　程序报错，这说明当前编译出来的KVM不是针对X86体系结构。接下来下载kvm到运行uClinux操作系统的嵌入式设备上，再测试kvm。

　　拷贝kvm以及HelloWorld.class到 uClinux-dist/romfs/bin目录下执行make image，生成包含kvm及HelloWorld.class的romfs.img

　　下载image.ram和romfs.img到板子上uClinux系统启动后，输入如下命令测试

　　./kvm –classpath /bin HelloWorld

　　7. 小结

　　本文以uCLinux嵌入式操作系统为例讨论了KVM的移植过程，若读者希望在其他体系结构的嵌入式Linux(比如PPC Linux, MIPS Linux)系统上移植KVM，可以根据其编译环境修改KVM的Makefile进行编译。如果为让系统支持更多的功能，如MIDP等，则需要作进一步的研究与探索。