软件环境：

平台：ubuntu20.04
kernel版本：linux 4.14.221
qemu版本：6.2.92
qemu模拟环境：ARM64
gcc version ：9.4.0
交叉编译工具链：aarch64-linux-gnu-

本文记录了在ubuntu20.04上，使用QEMU搭建arm64 的开发环境。

1、安装aarch64交叉编译工具链

2、根文件系统制作（以后考虑用busybox制作）

2.1 使用debootstrap命令创建文件系统

2.1.1 使用debootstrap命令下载软件包

2.1.2 安装软件包

2.1.3 配置用户信息

3、制作ext4文件系统

4、编译Linux内核

5、使用qemu运行刚刚制作的Debian系统

6、测试--应用测试

1、安装aarch64交叉编译工具链

搭建QEMU的模拟环境首先需要下载安装对应架构的交叉编译工具链(这里是arm64架构):

$ sudo apt-get install gcc-aarch64-linux-gnu

安装完成之后查看版本说明安装完成：

$ aarch64-linux-gnu-gcc -v

2、根文件系统制作（以后考虑用busybox制作）

这一部分参考：Ubuntu 20.04使用qemu搭建ARM64 Linux系统_525小白菜的博客-CSDN博客

$ sudo apt-get install debian-archive-keyring bison flex bc build-essential libncurses* libssl-dev
$ sudo apt-get install  qemu-user-static binfmt-support debootstrap

2.1 使用debootstrap命令创建文件系统

使用debootstrap制作根文件系统会分成两个阶段。

2.1.1 使用debootstrap命令下载软件包

debootstrap命令基本格式：

$ sudo debootstrap --arch [平台] [发行版本代号] [构建目录] [镜像地址]

当前debootstrap支持的发行版本可以在/usr/share/debootstrap/scripts查看。

在自己创建的工作目录下执行以下命令：

$ sudo su
$ debootstrap --arch=arm64 --foreign buster linux_rootfs http://mirrors.ustc.edu.cn/debian/

–arch：指定要制作文件系统的处理器体系结构，比如arm64

buster：：指定Debian的版本。buster是Debian 10系统。

linux_rootfs：本地目录，最后制作好的文件系统会在此目录。本实验使用“linux_rootfs”目录作为根文件系统目录。

–foreign：只执行引导的初始解包阶段，仅仅下载和解压

http://mirrors.ustc.edu.cn/debian/：国内debian镜像源地址

2.1.2 安装软件包

因为主机跑在x86架构上，而我们要制作的文件系统是跑在ARM64上，因此可以使用qemu-aarche64-static来模拟arm64环境的执行环境。

$sudo cp /usr/bin/qemu-aarch64-static ./linux_rootfs/usr/bin/

下面使用debootstrap命令进行软件包的安装和配置

chroot(更改 root 目录)

$ sudo chroot linux_rootfs/ debootstrap/debootstrap --second-stage

显示“I：Base system installed successfully.”说明第二阶段完成。

使用chroot命令切换到刚才制作的根文件系统

$ chroot linux_rootfs/

2.1.3 配置用户信息

配置root用户密码

# 先设置root用户的密码

输入
$ passwd root

注：输入passwd root 后，系统会提示输入密码，按照要求操作即可

添加用户及设置密码

$ useradd -G sudo -m -s /bin/bash lanjun
$ passwd lanjun

注：lanjun为自己添加的用户名

设置主机名

$ echo lanjunPC > /etc/hostname

注：lanjunPC为你想要设置的主机名

设置网络

$ echo "auto lo" > /etc/network/interfaces
$ echo "iface lo inet loopback" >> /etc/network/interfaces
$ echo "allow-hotplug enp0s1" > /etc/network/interfaces
$ echo "iface enp0s1 inet dhcp" >> /etc/network/interfaces

按照需求安装一些依赖

$ apt update
$ apt install net-tools

以上全部完成后，我们的根文件系统就制作好了，输入exit退出

exit

3、制作ext4文件系统

首先使用dd命令来创建一个image文件，bs=1M表示block大小，count=2048，表示该image大小为2GB，读者可以根据主机磁盘空间，适当调整该大小，建议不小于2GB。

$ dd if=/dev/zero of=linux_rootfs.ext4 bs=1M count=2048

Linux dd 命令用于读取、转换并输出数据。

dd 可从标准输入或文件中读取数据，根据指定的格式来转换数据，再输出到文件、设备或标准输出。

/dev/zero文件代表一个永远输出 0的设备文件，可以用它来初始化文件。使用它作输入可以得到全为空的文件。因此可用来创建新文件和以覆盖的方式清除旧文件。

使用mkfs.ext4命令来格式化

$ mkfs.ext4 linux_rootfs.ext4

挂载ext4文件系统并拷贝内容

$ mkdir -p tmpfs
$ sudo mount -t ext4 linux_rootfs.ext4 tmpfs/ -o loop
$ sudo cp -af linux_rootfs/* tmpfs/
$ sudo umount tmpfs
$ sudo chmod 777 linux_rootfs.ext4

4、编译Linux内核

在官网(Index of /pub/linux/kernel/)下载Linux内核文件，我下载的版本是4.14.221，解压后执行以下命令：

$ cd linux-4.14.221/
$ export ARCH=arm64
$ export CROSS_COMPILE=aarch64-linux-gnu-
$ make defconfig
$ make -j4

make -j

用make -j带一个参数，可以把项目并行编译，比如在一台双核的机器上，完全可以用make -j4，让make最多允许4个编译命令同时执行，可以更有效利用CPU资源

编译成功会在linux-4.14.221目录下生成vmlinux，在arch/arm64/boot/目录下生成Image文件。

5、使用qemu运行刚刚制作的Debian系统

以上步骤执行完毕，工作目录下的文件如图所示：

在工作目录下执行：

sudo qemu-system-aarch64 -m 1024 -cpu cortex-a57 -M virt -nographic -smp 4 -kernel linux-4.14.221/arch/arm64/boot/Image -append "noinintrd sched_debug root=/dev/vda rootfstype=ext4 rw crashkernel=256M loglevel=8" -drive if=none,file=linux_rootfs.ext4,id=hd0 -device virtio-blk-device,drive=hd0

其中：

-m 1024 指定内存大小为１Ｇ；

-cpu指定了模拟的cpu为 cortex-a57；

-M machine选择模拟的机器；

-nographic禁止所有的图形输出；

-smp 4指定模拟的系统为４核处理器；

-kernel指定启动的内核镜像；

--append指定传递的命令行参数；

后面的“-drive if=none,file=myrootfs_arm64.ext4,id=hd0 -device virtio-blk-device,drive=hd0”添加根文件系统支持

成功进入系统，使用root登录

测试内核版本

6、测试--应用测试

在文件夹 linux_rootfs下新建hello.c，内容如下：

#include <stdio.h>int main(int argc, char **argv){printf("Hello World, TianXue!\n");return 0;}

然后使用交叉编译工具链动态编译：

$ aarch64-linux-gnu-gcc hello.c -o hello

然后在当前目录可以看到有一个hello.c和一个hello文件：

接下来执行：

$ sudo mount -t ext4 linux_rootfs.ext4 tmpfs/ -o loop
$ sudo cp -af linux_rootfs/* tmpfs/
$ sudo umount tmpfs
$ sudo chmod 777 linux_rootfs.ext4

进入系统，进入根目录

cd /

可以看到hello文件，运行：

./hello

可以发现被成功执行了，说明模拟出来的系统可以运行应用程序，而且可以使用动态链接库！！！

最后，退出：开启另一个终端，执行：

ps -a

执行kill -9 进程号

sudo kill -9 22089

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