如何使用 se.py 在 gem5 系统调用模拟模式下编译和运行可执行文件？

Question

有许多可能的错误和解决方法分散在不同的地方，任何人都可以提供至少一种详细的工作设置，以及确切的 gem5 和编译器版本，希望在 Ubuntu 上吗？

Answer 1

最小的 Ubuntu 设置

首先要注意一件事：动态链接的可执行文件首先运行动态加载器，这意味着除了静态 ELF 的 pre main 内容之外还有更多的启动指令。因此，如果您有一个小型用户区测试，并且这种时间差恰好发生在“5 秒到 50 秒”的范围内，那么当您使用该测试用例迭代模拟器/测试用例补丁时，它可能会破坏您的生产力。例如，我观察到一个 C++ hello world 调试版本，其中 DerivO3CPU 在 6 秒内运行一个静态可执行文件，在 150 秒内运行一个动态可执行文件！

自 2018 年 10 月起 gem5 8162e0da0285d346046151b2a45ceeb1baf63b8f开始，适用于所有 x86、arm 和 aarch64 的 C hello world 只能在 Ubuntu 16.04 和 18.04 上运行。x86 之前可以工作，但该提交最终完成了一些必要的 arm 更改，以使 glibc int 代码在正常工作之前运行main。

给定 gem5 版本和 Ubuntu 版本之一，您可以运行以下 C 程序：

主程序

#include <stdio.h>

int main(int argc, char **argv) {
    size_t i;
    for (i = 0; i < (size_t)argc; ++i)
        printf("%s\n", argv[i]);
    return 0;
}

简单地说：

sudo apt-get install gcc
gcc -O0 -ggdb3 -std=c99 -static -o x86.out main.c
build/X86/gem5.opt \
  configs/example/se.py \
  -c x86.out \
  -o 'asdf qwer' \
;

sudo apt-get install gcc-arm-linux-gnueabihf
arm-linux-gnueabihf-gcc -O0 -ggdb3 -std=c99 -static -o arm.out main.c
build/ARM/gem5.opt \
  configs/example/se.py \
  -c arm.out \
  -o 'asdf qwer' \
;

sudo apt-get install gcc-aarch64-linux-gnu
aarch64-linux-gnu-gcc -O0 -ggdb3 -std=c99 -static -o aarch64.out main.c
build/ARM/gem5.opt \
    configs/example/se.py \
    -c aarch64.out \
    -o 'asdf qwer' \
;

并且在所有情况下都会产生正确的输出：

asdf
qwer

-static在 ARM 上是必需的，如以下所述：How to run adynamically linkedexecutivesyscall emulation mode se.py in gem5? 尽管不再需要它，但它仍然需要更少的 CLI 选项并且更易于使用。

Ubuntu 交叉编译器安装也提到：How to compile and run anexecutive in gem5 syscall emulation mode with se.py?

还有一些 gem5 树内用户示例，其中一些具有适当的交叉编译支持，位于tests/test-progs.

如果有人在较新的 gem5 版本或 Ubuntu 版本中发现这样的最小 C 程序无法在前面提到的架构之一中正确执行的设置，请发送一封电子邮件，详细描述您的系统设置到邮件列表并抄送给我。

缺少系统调用

当然，当您尝试运行更复杂的用户态程序时，您将不可避免地遇到未实现的系统调用，因为其中有很多。

请不要将这些报告为错误，除非它们出现在最小 C 示例的 glibc 设置代码中，因为我们已经有了源代码本身缺少的系统调用的列表。

相反，不要犹豫，尝试修补程序！

许多系统调用的实现都很简单，例如8162e0da0285d346046151b2a45ceeb1baf63b8f。

另外，您也可以将系统调用标记为忽略ignoreFunc，如果您认为跳过它们不会显着影响执行，请参阅例如： https: //github.com/gem5/gem5/blob/8162e0da0285d346046151b2a45ceeb1baf63b8f/src/arch/arm/ linux/process.cc#L161

只有这样，如果您尝试了补丁但失败了，请开始向邮件列表中的人员发送 ping 消息，并寻求有关如何使您的补丁发挥作用的指导。

有关的：

• gem5 系统调用模拟 OpenBLAS cblas_dgemm 失败并显示“致命：系统调用 mbind (#237) 未实现”
• gem5 系统调用模拟 arm C hello world 失败并显示“致命：系统调用 gettid (#224) 未实现”

多线程

TODO 这是一个已知的主要痛点。我不知道状态如何，但我听说它很不稳定。

最近使 ARM 正常工作的修复

由于事情不可避免地会再次出现问题，您也许可以从我们所做的以下修复中获得一些灵感，并可能自己修复问题：

• FATAL: kernel too old:在系统调用模拟 SE 模式下运行 gem5 时如何解决“FATAL: kernel too old”？修复者：260b0fc5381a47c681e7ead8e4f13aad45069665
• openat未实施。Ubuntu 18.04上的glibc ARM启动代码开始使用它，这打破了hello world。修复者：8162e0da0285d346046151b2a45ceeb1baf63b8f
• panic: Attempted to execute unimplemented instruction 'mrs'。修复者：6efe7e1abf9d289859eb23b52b3a319f15f2736a。通过手动解码，执行的指令是mrs x0, midr_el1。

交叉工具-NG

使用 crosstool-NG 启用 ulibc 而不是 glibc 有时可以作为 glibc 初始化代码的解决方法，因为 ulibc 比 glibc 更精简，执行的代码更少。它并不理想，但如果您确实无法修补 gem5，则可能会起作用。描述于：在系统调用模拟 SE 模式下运行 gem5 时如何解决“致命：内核太旧”？

如果您还需要从头开始生成完整的系统映像，另一种可能性是使用 Buildroot 构建的交叉编译器，请参阅此示例。

还有一些树内脚本可以跨编译器构建：util/build_cross_gcc但我只会使用 crosstool-NG，它可以排除与其他项目的交叉编译器的维护。