本文详细介绍了如何编译Linux 5.10.3内核，包括选择配置选项如KASLR和NVMExpress支持，以及在qemu中进行rootfs、SCSI和NVMe+F2FS挂载的步骤。教程涵盖了从驱动配置到启动过程，适合Linux内核开发者和系统测试者参考。
一、编译内核
内核源码：linux-5.10.3
root@linux:/home/gsf/linux-5.10.3# export ARCH="x86_64"
root@linux:/home/gsf/linux-5.10.3# make x86_64_defconfig
root@linux:/home/gsf/linux-5.10.3# make menuconfig
| Processor type and features ---> [ ] Randomize the address of the kernel image (KASLR) 不要选 Drevice Drivers ---> NVME Support <*> NVM Express block device [*] NVMe multipath support [*] NVMe hardware monitoring <*> NVM Express over Fabrics FC host driver <*> NVM Express over Fabrics TCP host driver File systems ---> <*> F2FS filesystem support [*] F2FS Status Information (NEW) [*] F2FS extended attributes (NEW) [*] F2FS Access Control Lists (NEW) Network File Systems---> Kernel hacking ---> Compile-time checks and compiler options ---> [*] Compile the kernel with debug info [*] Provide GDB scripts for kernel debugging 注：高版本改成了 Kernel hacking ---> Compile-time checks and compiler options ---> Debug information (Disable debug information) ---> （X）Generate DWARF Version 5 debuginfo [*] Provide GDB scripts for kernel debugging |
root@linux:/home/gsf/linux-5.10.3#make -j4 bzImage
二、启动内核
qemu启动内核后，如果想退出，可以在qemu中执行Ctlr+A，然后按x键。
也可以在ubuntu另一个终端 killall qemu-system-x86_64（不建议）。
1，仅rootfs启动
最简单的启动，资源很少，无disk，无网络。
| qemu-system-x86_64 -kernel arch/x86_64/boot/bzImage -drive file=rootfs.f2fs,if=ide,format=raw -nographic -append "root=/dev/sda console=ttyS0" |
启动完成后，用户名输入root，登录系统查看信息，f2fs已经挂载：
| # cat /proc/mounts /dev/root / f2fs rw,lazytime,relatime,background_gc=on,discard,no_heap,user_xattr,inline_xattr,acl,inline_data,inline_dentry,flush_merge,exte0 devtmpfs /dev devtmpfs rw,relatime,size=48612k,nr_inodes=12153,mode=755 |
2，挂载 scsi disk（格式化成ext4）启动
1）制作ext4镜像
| root@linux:/home/gsf/linux-5.10.3#dd if=/dev/zero of=ext4.img bs=1M count=256 root@linux:/home/gsf/linux-5.10.3# mkfs.ext4 ext4.img |
2）执行qemu命令
| qemu-system-x86_64 -kernel arch/x86_64/boot/bzImage -drive file=rootfs.f2fs,if=ide,format=raw,id=myid0 --nographic -append "root=/dev/sda console=ttyS0" -hdb ext4.img |
系统启动后，输入root用户名登录系统。
3）修改挂载表
| 创建目录 # mkdir /mnt/scsimp 并在/etc/fstab文件中增加一行： /dev/sdb /mnt/scsimp ext4 defaults 0 0 |
4）reboot重新模拟出来的系统（不是自己的电脑系统），可以看到ext4已经挂载
| # cat /proc/mounts …… sysfs /sys sysfs rw,relatime 0 0 /dev/sdb /mnt/scsimp ext4 rw,relatime 0 0 |
3，挂载 scsi disk（格式化成ext4）+ nvme disk（格式化成f2fs）
1）制作ext4镜像
| root@linux:/home/gsf/linux-5.10.3#dd if=/dev/zero of=ext4.img bs=1M count=25 root@linux:/home/gsf/linux-5.10.3# mkfs.ext4 ext4.img |
2）制作nvme的模拟磁盘
| root@linux:/home/gsf/linux-5.10.3#qemu-img create -f raw disk.qcow 1G |
3）执行qemu命令
qemu启动后，红字部分在/dev/目录下生成了nmve0，nvme0n1两个文件（如果没有生成，按第二节设置kenel编译config文件，打开nvme相关配置）。
| qemu-system-x86_64 -kernel arch/x86_64/boot/bzImage -drive file=rootfs.f2fs,if=ide,format=raw,id=myid0 --nographic -append "root=/dev/sda console=ttyS0" -hdb ext4.img -device nvme,drive=nvme1,serial=deadbeaf,num_queues=8 -drive file=disk.qcow,if=none,id=nvme1 -smp 4 |
4）登录启动的linux系统
| 创建目录 # mkdir /mnt/scsimp # mkdir /mnt/nvmemp 并在/etc/fstab文件中增加两行： /dev/sdb /mnt/scsimp ext4 defaults 0 0 /dev/nvme0n1p1 /mnt/nvmemp f2fs defaults 0 0 -------后面会将disk.qcow格式化成f2fs，所以这里按f2fs挂载 |
| 格式化nvme disk # fdisk /dev/nvme0n1 Device contains neither a valid DOS partition table, nor Sun, SGI, OSF or GPT disklabel Building a new DOS disklabel. Changes will remain in memory only, until you decide to write them. After that the previous content won't be recoverable. Command (m for help): n Partition type p primary partition (1-4) e extended p Partition number (1-4): 1 First sector (32-2097151, default 32): ------------回车，默认即可 Using default value 32 Last sector or +size{,K,M,G,T} (32-2097151, desfault 2097151): ------------回车，默认即可 Using default value 2097151 Command (m for help): w The partition table has been altered. Calling ioctl() to re-read partition table [ 131.575409] nvme0n1: p1 格式化成功后，出现/dev/nvme0n1p1设备，这就是刚fdisk新建的分区 |
| 格式化新建的nvme分区 # mkfs.f2fs -l nvmedisk /dev/nvme0n1p1 （-l，是label的首字母） （这里也可以格式化成其他文件系统） 注：如果没有mkfs.f2fs工具，请参考ubuntu20.04 搭建kernel调试环境第二篇--制作rootfs |
5）reboot重启qemu模拟出来的系统（不是自己的电脑系统），登录后，可以看到scsi、nvme disk已经挂载
| # cat /proc/mounts …… sysfs /sys sysfs rw,relatime 0 0 /dev/sdb /mnt/scsimp ext4 rw,relatime 0 0 /dev/nvme0n1p1 /mnt/nvmemp f2fs rw,relatime 0 0 |
另外，还可以看到系统中有5个nvme队列。nvme0q0是管理队列。nvme0q1~4是IO队列每个核一个（我们的qemu命令指定了num_queues=8、smp 4参数）。
| # cat /proc/interrupts # cat /proc/interrupts CPU0 CPU1 CPU2 CPU3 0: 183 0 0 0 IO-APIC 2-edge timer 1: 0 0 9 0 IO-APIC 1-edge i8042 …… 24: 6 0 0 0 PCI-MSI 65536-edge nvme0q0 25: 0 0 0 11 PCI-MSI 65537-edge nvme0q1 26: 0 0 0 0 PCI-MSI 65538-edge nvme0q2 27: 0 0 0 0 PCI-MSI 65539-edge nvme0q3 28: 0 0 0 0 PCI-MSI 65540-edge nvme0q4 |
附一，qemu参数说明
qemu-system-x86_64 -kernel arch/x86_64/boot/bzImage -drive file=rootfs.f2fs,if=ide,format=raw,id=myid0 --nographic -append "root=/dev/sda console=ttyS0" -hdb ext4.img -device nvme,drive=nvme1,serial=deadbeaf,num_queues=8 -drive file=disk.qcow2,if=none,id=nvme1 -smp 4
| -kernel 要运行的内核镜像 -drive 理解成一个虚拟的disk。 drive option之 file：代表该disk的文件，由“qemu-img create -f 格式”生成。 drive option之 if：interface，指定disk的接口，有ide, scsi, sd, mtd, floppy, pflash, virtio, none这些类型。 drive option之 format：format：代码disk的file的格式，创建文件时由qemu-img create -f指定。 drive option之 id：一个字符串标识。有多个dirve时，通过id来识别用哪个drive。 --nographic：关闭图形调试，将打印信息输出到串口。 -append ：kernel的命令行参数。 append之root：rootfs存储设备。 append之console：串口名称。 -hdb：创建一个hard disk。注意，字符串hdb不是/dev/hdb（这个个IDE disk），这里的hdb启动后，是/dev/sdb（scsi disk）。hdb image可以通过mkfs格式化成需要的文件系统。 -device：创建一个总线设备。将子参数drive=id指定的disk挂在总线下。 devie值num_queues：nvme的队列深度。 -smp：多核数量。 |
附二，中文符号导致qemu启动失败
| 错误命令： qemu-system-x86_64 -kernel arch/x86_64/boot/bzImage -drive file=rootfs.ext2,if=ide,format=raw -nographic -append “root=/dev/sda console=ttyS0” 出错信息： 原因： 命令是预先在LibreOfferce writer编辑器中写的，虽然输入法是英文键盘，但输入的双引号依然是中文属性，这个编辑器在我的环境中竟然不能输入英文双引号。 正确命令（注意红字部分）： qemu-system-x86_64 -kernel arch/x86_64/boot/bzImage -drive file=rootfs.ext2,if=ide,format=raw -nographic -append "root=/dev/sda console=ttyS0" |
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