如何使用QEMU模拟Raspberry Pi Raspbian？

Question

我正在尝试使用QEMU使用Raspian OS模拟Raspberry Pi.我尝试过在互联网上描述的几种方法但没有任何成功.

我想我需要修补一个适合所需操作系统的Linux内核.在我的例子中,我选择了带有内核4.4的Rasbian Lite:

wget https://downloads.raspberrypi.org/raspbian_lite/images/raspbian_lite-2016-05-31/2016-05-27-raspbian-jessie-lite.zip
unzip 2016-05-27-raspbian-jessie-lite.zip
rm 2016-05-27-raspbian-jessie-lite.zip

接下来,我从https://www.kernel.org/加载内核:

wget https://www.kernel.org/pub/linux/kernel/v4.x/linux-4.4.16.tar.gz
tar -xzf linux-4.4.16.tar.gz
rm linux-4.4.16.tar.gz

现在交叉编译内核:

export ARCH=arm
export CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabi-
cd linux-4.4.16
make vexpress_defconfig
make all
cd ..

现在我可以将启动映像(即在RAM中自动提取的压缩内核映像)复制到我的工作区:

cp linux-4.4.16/arch/arm/boot/zImage zImage

并运行QEMU

qemu-system-arm -kernel zImage -M vexpress-a9 -m 1024 -cpu cortex-a9 -no-reboot -serial stdio -hda 016-05-27-raspbian-jessie-lite.img -append "root=/dev/sda2 rootfstype=ext4"

但我所看到的只是一个黑色的QEMU窗口.:(

我认为问题是获得正确的内核.从Internet复制某些内核从未取得成功,因为它们不适合操作系统.

如何构建/修补适合操作系统的内核(不下载现有的内核)以及如何正确运行QEMU？

先谢谢
Alex

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第二种方法

我kernel-qemu从这里加载一个https://www.dropbox.com/s/g8u93xblz1v1ly0/kernel-qemu?dl=0并用它运行QEMU:

qemu-system-arm -kernel kernel-qemu -cpu arm1176 -m 256 -M versatilepb -no-reboot -serial stdio -append "root=/dev/sda2" -hda 2016-05-27-raspbian-jessie-lite.img

这给我带来了以下输出: 这对我来说很有意义,因为内核是3.10.25并且比使用内核4.4.16的Raspbian Jessie更老.

使用来自https://github.com/dhruvvyas90/qemu-rpi-kernel/blob/master/kernel-qemu-4.4.12-jessie的qemu内核

qemu-system-arm -kernel kernel-qemu-4.4.12-jessie -cpu arm1176 -m 256 -M versatilepb -serial stdio -append "root=/dev/sda2 rootfstype=ext4 rw" -hda 2016-05-27-raspbian-jessie-lite.img

我得到了类似的结果:

使用新内核-qemu 4.4.16的新尝试:

1. 从https://github.com/dhruvvyas90/qemu-rpi-kernel/tree/master/tools复制build-kernel-qemu 并添加以下行以签出内核4.4.16的版本:

   git checkout b05965f284db3e086022f4e318e46cb5bffb1376
   

2. 运行build-kernel-qemu以构建内核

   sh build-kernel-qemu
   

3. 运行QEMU

   qemu-system-arm -kernel kernel-qemu -m 256 -M versatilepb -serial stdio -append "root=/dev/sda2 rootfstype=ext4 rw" -hda 2016-05-27-raspbian-jessie-lite.img
   

   结果:

Answer 1

您应该在开始之前展开Raspbian Image文件

使用kpartx挂载Raspbian映像文件(可能必须安装kpartx)

$ sudo kpartx -av your-image.img
add map loop0p1 (252:5): 0 117187 linear /dev/loop0 1
add map loop0p2 (252:6): 0 3493888 linear /dev/loop0 118784

$ sudo mount /dev/mapper/loop0p2 /mnt/img1
$ cd /mnt/img1

修改/ etc/fstab并注释掉MMCBLK挂载

$ sudo nano etc/fstab

proc            /proc           proc    defaults          0       0
#/dev/mmcblk0p1  /boot           vfat    defaults          0       2
#/dev/mmcblk0p2  /               ext4    defaults,noatime  0       1
# a swapfile is not a swap partition, no line here
#   use  dphys-swapfile swap[on|off]  for that

修改/etc/ld.so.preload并注释掉行...

$ sudo nano etc/ld.so.preload

#/usr/lib/arm-linux-gnueabihf/libarmmem.so

从kpartx 卸载并销毁循环

$ sudo umount /mnt/img1
$ sudo kpartx -d your-image.img

在这里获取与Raspbian图像匹配的Qemu内核 ...

https://github.com/dhruvvyas90/qemu-rpi-kernel

我用这个命令成功模拟了Raspbian Jessie

qemu-system-arm -kernel kernel-qemu-4.4.12-jessie -cpu arm1176 -m 256 -M versatilepb \
-no-reboot -serial stdio -append "root=/dev/sda2 panic=1 rootfstype=ext4 rw" \
-redir tcp:5022::22 \
-hda 2016-05-27-raspbian-jessie-lite.img

Answer 2

您需要修改内核才能在QEMU中运行,因为QEMU中没有raspberry PI板硬件.这就是你的第一种方法失败的原因.

你的第二种方法是使用适当修补的内核在多功能板上运行(由QEMU支持),所以这很好,但内核3.x对于现代Raspbian来说太旧了.原则上你的最后一种方法应该有效.

我推荐这个更新的指南(2017年2月),我用4.4内核测试它,它可以立即使用.

qemu-system-arm -kernel $KERNEL -cpu arm1176 -m 256 -M versatilepb -net nic,macaddr=$MAC -net tap -no-reboot -append "root=/dev/sda2 panic=1" -drive format=raw,file=$IMG

我不得不使用format=raw,file=$IMG选项来避免QEMU警告.

你不需要注释掉/etc/fstab,你可以添加/etc/udev/rules.d/90-qemu.rules

KERNEL=="sda", SYMLINK+="mmcblk0"
KERNEL=="sda?", SYMLINK+="mmcblk0p%n"
KERNEL=="sda2", SYMLINK+="root"

此外,ld.so.preload的东西很旧,不再适用了

上述指南中提供的脚本为您完成了所有这些操作,并通过与raspbian共享您的网络接口提供对您的raspbian的网络访问.

Answer 3

Ubuntu 16.04 主机，QEMU 2.9.0 -M raspi2，Raspbian 2016-05-27，vanilla 内核

好处：

• 有-M raspi2，我们可以使用香草内核，所以该系统是比较有代表性的

限制：

• -M raspi2是在 QEMU 2.6.0 中添加的，而 Ubuntu 16.04 只有 QEMU 2.5.0，所以我们必须从源代码编译 QEMU。但这并不难。
• GUI 显示但不响应鼠标/键盘，已在 SDL 和 VNC 上测试。但是 CLI 工作得很好。因此，您现在不妨使用具有 go GUI 的 Lite 图像。
• 没有网络

脚步：

1. 从源代码编译 QEMU 2.9.0：

   sudo apt-get build-dep qemu-system-arm
   git clone --recursive git://git.qemu-project.org/qemu.git
   cd qemu
   git checkout v2.9.0
   ./configure
   make `nproc`
   

2. 下载图像并从中提取内核和 dts：

   1. 下载图片并解压：

      wget http://downloads.raspberrypi.org/raspbian/images/raspbian-2016-05-31/2016-05-27-raspbian-jessie.zip
      unzip 2016-05-27-raspbian-jessie.zip
      

   2. 挂载分区的第二个映像。最简单的方法是：

      sudo losetup -f --show -P 2016-05-27-raspbian-jessie.img
      

      这仅适用losetup于 Ubuntu 16.04上的最新版本，其他方法位于：https : //askubuntu.com/questions/69363/mount-single-partition-from-image-of-entire-disk-device/496576#496576

      这将打印一个循环设备，例如：

      /dev/loop0
      

      所以我们这样做：

      sudo mkdir /mnt/rpi
      sudo mount /dev/loop0p1 /mnt/rpi
      cp /mnt/rpi/kernel7.img bcm2709-rpi-2-b.dtb .
      sudo umount /mnt/rpi
      sudo losetup -d /dev/loop0
      

3. 跑：

   ./arm-softmmu/qemu-system-arm \
       -M raspi2 \
       -append "rw earlyprintk loglevel=8 console=ttyAMA0,115200 dwc_otg.lpm_enable=0 root=/dev/mmcblk0p2" \
       -cpu arm1176 \
       -dtb bcm2709-rpi-2-b.dtb \
       -sd 2016-05-27-raspbian-jessie.img \
       -kernel kernel7.img \
       -m 1G \
       -smp 4 \
       -serial stdio \
   ;
   

然后，您可以登录主机终端上显示的终端。

[失败] Ubuntu 17.04、QEMU 2.8.0 -M raspi2、Raspbian 2016-05-27、vanilla 内核

在这个较新的 Ubuntu 上，QEMU 2.8.0 是默认的，所以我们不需要从源代码为-M raspi2. 但是，2.8.0 在出现以下消息后挂起：

Console: switching to colour frame buffer device 100x30

这表明-M raspi2仍然不稳定。

[失败] Ubuntu 16.04、QEMU 2.9.0 -M raspi2、Raspbian 2017-08-16、vanilla 内核

在这个较新的映像上，使用与 2016-05-27 相同的方法，内核在启动时出现以下情况：

Please append a correct "root=" boot option; here are the available partitions:
...
[    4.138114] ---[ end Kernel panic - not syncing: VFS: Unable to mount root fs on unknown-block(0,0)

bztsrc/raspi3-tutorial QEMU 上的 RPI3 裸机

https://github.com/bztsrc/raspi3-tutorial是一组很好的例子，只适用于 QEMU，超快速入门：https ://raspberrypi.stackexchange.com/questions/34733/how-to-do- qemu-emulation-for-bare-metal-raspberry-pi-images/85135#85135