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Qemu 作为一款强大的开源虚拟化软件，为我们提供了一个便捷且经济实惠的方式来模拟各种硬件环境，从而在上面安装和学习 Linux 系统。本文将详细介绍如何使用 Qemu 搭建 Linux 学习环境，
环境准备
- 操作系统：建议使用 Ubuntu 20.04 及以上版本，本文以 Ubuntu 20.04 为例进行介绍。因为 Ubuntu 系统拥有丰富的软件源和开发工具，方便我们进行后续的操作。
- 硬件配置：至少 4GB 内存，以确保 QEMU 模拟的 ARM 系统能够稳定运行。20GB 以上可用磁盘空间，用于存储内核源码、根文件系统等文件。推荐使用双核及以上处理器，以提高编译和模拟的性能。
- 网络连接：确保主机能够正常访问互联网，因为我们需要从网络上下载内核源码、工具链、根文件系统构建工具等资源。
1. 安装 QEMU
1.1 Ubuntu LTS版本与QEMU版本对照（APT方式）
在 Ubuntu 系统中，打开终端并执行以下命令来安装 QEMU 相关工具：
sudo apt-get update
sudo apt-get install qemu-system-arm
| Ubuntu版本 | QEMU版本 | 更新状态 | ARM支持特性 |
|---|---|---|---|
| 18.04 LTS | 2.11.1 | 停止维护 | 基础VExpress支持 |
| 20.04 LTS | 4.2.1 | 安全更新 | 支持Cortex-A9完整外设 |
| 22.04 LTS | 6.2.0 | 长期支持 | 支持TPM、安全启动 |
| 24.04 LTS | 8.1.2 | 最新版本 | 支持RISC-V、LoongArch |
1.2 指定版本安装
wget https://download.qemu.org/qemu-6.2.0.tar.xz
tar xvf qemu-6.2.0.tar.xz
cd qemu-6.2.0# 2. 配置编译选项
./configure --target-list=arm-softmmu --prefix=/opt/qemu-6.2.0# 3. 编译安装
make -j12
sudo make install
安装完成，查看版本号
2. 选择合适的 Linux 内核和 BusyBox 版本
- Linux 内核：建议选择 4.x 或 5.x 系列的内核版本，因为这些版本对 ARM 架构有较好的支持，并且稳定性和性能都比较不错。例如，Linux 内核 5.15 版本是一个广泛使用且稳定的版本。
- BusyBox：可以选择较新的稳定版本，如 1.33.x 或 1.34.x 系列，这些版本包含了丰富的工具，能满足根文件系统的基本需求。
3. 编译 Linux 内核
3.1 下载内核源码
可以从 Linux 内核官方网站（https://www.kernel.org/）下载所需版本的内核源码，以 5.15.18 版本为例：
wget https://cdn.kernel.org/pub/linux/kernel/v5.x/linux-5.15.18.tar.xz
tar xvf linux-5.15.18.tar.xz
cd linux-5.15.18
3.2 安装交叉编译工具链
sudo apt-get install gcc-arm-linux-gnueabi
3.3 配置内核
make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabi- vexpress_defconfig
此命令使用 VExpress 开发板的默认配置。如果需要自定义配置，可以执行：
make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabi- menuconfig
3.4 编译内核
make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabi- zImage dtbs -j$(nproc)
编译完成后，在 arch/arm/boot 目录下会生成 zImage 内核镜像文件，在 arch/arm/boot/dts 目录下会生成设备树文件 vexpress-v2p-ca9.dtb。
4. 准备根文件系统（使用 BusyBox）
4.1 下载 BusyBox 源码
从 BusyBox 官方网站（https://busybox.net/downloads/）下载所需版本的源码，以 1.36.1 版本为例：
wget https://busybox.net/downloads/busybox-1.36.1.tar.bz2
tar xvf busybox-1.36.1.tar.bz2
cd busybox-1.36.1
4.2 配置 BusyBox
make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabi- defconfig同样，如果需要自定义配置，可以执行：
make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabi- menuconfig
在配置界面中，确保选择 “Build BusyBox as a static binary”（将 BusyBox 编译为静态二进制文件），这样可以避免动态链接库的依赖问题。
4.3 编译并安装 BusyBox
make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabi-
make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabi- install
编译完成后，会在 _install 目录下生成根文件系统的基本结构和工具。
4.4 完善根文件系统
创建必要的目录和文件：
cd _install
mkdir -p dev proc sys etc etc/init.d
sudo mknod -m 666 dev/null c 1 3
sudo mknod -m 666 dev/console c 5 1 # 控制台设备
创建 /etc/init.d/rcS 启动脚本：
#!/bin/sh
mount -t proc none /proc
mount -t sysfs none /sys
echo "Welcome to QEMU VExpress-A9!"
exec /bin/sh
赋予脚本执行权限：
chmod +x etc/init.d/rcS
4.5 生成initramfs
find . | cpio -H newc -ov --owner root:root > ../initramfs.cpio
cd ..
gzip initramfs.cpio
5. 启动模拟环境
使用以下 QEMU 命令启动 VExpress - A9 模拟环境：
qemu-system-arm \-M vexpress-a9 \-m 512M \-kernel linux-5.15.18/arch/arm/boot/zImage \-dtb linux-5.15.18/arch/arm/boot/dts/vexpress-v2p-ca9.dtb \-append "console=ttyAMA0 root=/dev/ram rdinit=/sbin/init" \-initrd busybox-1.36.1/initramfs.cpio.gz \-nographic
-M vexpress-a9：指定模拟的开发板型号为 VExpress - A9。-m 512M：为虚拟机分配 512MB 的内存。-kernel：指定内核镜像文件的路径。-dtb：指定设备树文件的路径。- -initrd ：初始内存文件系统 需使用gzip压缩的cpio归档
-nographic：以无图形界面模式启动。-append：传递内核启动参数，指定控制台设备和根文件系统的挂载信息。
启动成功后，你将看到 Linux 系统的启动信息，最终会进入一个简单的 shell 环境。
成功显示：Welcome to QEMU VExpress-A9! 恭喜，环境搭建成功！
