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[RISC‐V 64] 1. Linux 개발환경 구축
sudo apt-get install qemu-system 명령으로 qemu 설치가 가능했지만, 해당 패키지 설치 방식으로 설치한 qemu의 버전은 6.x 버전으로 설치된다.
따라서, 테스트가 필요하긴 하지만 문제가 없다면 패키지 설치 방식도 사용 가능하며 여기서는 항상 시도하는 시점의 최신 버전 QEMU를 설치하기 위해 소스 컴파일 방식을 진행하였다.
해당 내용을 조금 더 깔끔하게 보고자 한다면 [Linux] RISC-V 크로스 컴파일 환경 구축.pdf PDF 파일을 다운로드 하여 봐도 된다.
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아래의 명령을 사용하여 시스템 패키지들을 최신으로 업데이트하고, qemu 빌드 시 필요한 의존성 패키지들을 설치한다.
$ sudo apt-get update $ sudo apt-get upgrade $ sudo apt-get install git libglib2.0-dev libfdt-dev libpixman-1-dev zlib1g-dev ninja-build acpica-tools libsdl2-dev libgcrypt-dev libvde-dev libvdeplug-dev libvte-dev libtasn1-6-dev libssh-dev liblzo2-dev libsnappy-dev sparse libaio-dev libzstd-dev libslirp-dev
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빌드 시 사용되는 경로를 일치시켜 설명하기 편하기 위한 부분이기 때문에 이미 사용중인 작업 디렉토리가 있다면 해당 디렉토리를 사용해도 된다.
$ mkdir ~/workdir $ cd ~/workdir
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QEMU 프로젝트는 Github이 아닌 Gitlab에서 관리되는 것으로 보이지만, github에 존재하는 저장소 또한 공식 QEMU Mirror이기 때문에 가져와서 사용하는데는 문제가 없다.
$ git clone https://github.com/qemu/qemu $ cd qemu
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./configure명령 실행 시--target-list에 사용하고자 하는 타겟 아키텍처 시스템을 적으면 윈도우에서 설치하는 것과 같이 여러 타겟 아키텍처 시스템을사용 가능하지만, 여기서는 risc-v 64bit만 필요하기 때문에 risc-v 64bit만 사용하였다.-
make의-j옵션은 빌드 시 사용할 코어 수를 의미하며,$(nproc)는 현재 시스템에 할당된 CPU의 논리적인 코어 수를 반환하기 때문에 최대로 사용 가능한 코어를 사용해 빠르게 빌드할 수 있다. -
다만, 의존성으로 인해 순차적으로 빌드가 필요하는 등의 이유로 항상 유용하게 사용할 수 있는 옵션은 아닌듯 하여 먼저
-j옵션을 주고 실행해보고 에러가 나면-j옵션을 제외하고make명령을 실행해보긴 한다.$ ./configure --target-list="riscv64-softmmu" --prefix=$HOME/workdir/riscv64-qemu $ make -j$(nproc) && make install
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./configure명령 실행 시 지정한--prefix경로에 RISC-V 64bit QEMU 실행 파일과 실행에 필요한 파일들이 설치된다. -
따라서, 해당 경로로 이동하여 RISC-V 64bit QEMU 실행파일의 버전이 잘 출력되는지 확인한다.
- 2023년 8월 12일 기준으로는 8.0.93 (v8.1.0-rc3)으로 출력된다.
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설치가 정상적으로 완료되었다면, 기존에 사용한 QEMU 소스코드 디렉토리는 용량이 큰 편이기 때문에 제거하여도 된다.
$ cd $HOME/workdir/riscv64-qemu/bin $ ./qemu-system-riscv64 --version
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아래 명령어를 실행하여 RISC-V 64bit QEMU 실행파일이 위치한 경로를 PATH 환경변수에 등록해 준다.
# 텍스트 에디터면 모두 상관없음 $ vi ~/.bashrc # 파일의 제일 아래로 이동한 뒤 아래 문자열 입력 후 저장 export PATH=$PATH:$HOME/workdir/riscv64-qemu/bin # 추가한 결과가 바로 반영될 수 있도록 아래 명령어 실행 $ source $HOME/.bashrc # 아래 명령을 실행하여 위에서 추가한 문자열이 존재하는지 확인 $ echo $PATH
$ sudo apt-get install autoconf automake autotools-dev curl python3 python3-pip libmpc-dev libmpfr-dev libgmp-dev gawk build-essential bison flex texinfo gperf libtool patchutils bc zlib1g-dev libexpat-dev ninja-build git cmake libglib2.0-dev$ sudo yum install autoconf automake python3 libmpc-devel mpfr-devel gmp-devel gawk bison flex texinfo patchutils gcc gcc-c++ zlib-devel expat-devel- 빌드 시 사용되는 경로를 일치시켜 설명하기 편하기 위한 부분이기 때문에 이미 사용중인 작업 디렉토리가 있다면 해당 디렉토리를 사용해도 된다.
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앞서 QEMU 빌드 시 아래의 작업 디렉토리를 생성하였다면, cd 명령어만 실행한다.
$ mkdir ~/workdir $ cd ~/workdir
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해당 github 저장소의 readme.md에 따르면 소스코드는 약 6.65GB의 디스크를 사용한다고 되어있기 때문에 복제에는 꽤 오랜 시간이 걸린다.
$ git clone --recursive https://github.com/riscv/riscv-gnu-toolchain
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아래와 같이
./configure실행 시--prefix를 사용하여 설치할 경로를 지정해주는 것이 나중에 사용하기에 편하다.$ cd riscv-gnu-toolchain $ ./configure --prefix=$HOME/workdir/riscv64-gcc $ make linux
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prefix로 입력한 경로로 이동하여 아래 폴더 목록들이 존재하는지 확인한다.
$ cd $HOME/workdir/riscv64-gcc $ ls bin include lib libexec riscv64-unknown-linux-gnu share sysroot
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bin 폴더로 이동하면 아래와 같이 gcc 툴 체인이 존재하는 것을 확인할 수 있다.
$ cd bin $ ls riscv64-unknown-linux-gnu-addr2line riscv64-unknown-linux-gnu-gdb riscv64-unknown-linux-gnu-ar riscv64-unknown-linux-gnu-gdb-add-index riscv64-unknown-linux-gnu-as riscv64-unknown-linux-gnu-gfortran riscv64-unknown-linux-gnu-c++ riscv64-unknown-linux-gnu-gprof riscv64-unknown-linux-gnu-c++filt riscv64-unknown-linux-gnu-ld riscv64-unknown-linux-gnu-cpp riscv64-unknown-linux-gnu-ld.bfd riscv64-unknown-linux-gnu-elfedit riscv64-unknown-linux-gnu-lto-dump riscv64-unknown-linux-gnu-g++ riscv64-unknown-linux-gnu-nm riscv64-unknown-linux-gnu-gcc riscv64-unknown-linux-gnu-objcopy riscv64-unknown-linux-gnu-gcc-12.2.0 riscv64-unknown-linux-gnu-objdump riscv64-unknown-linux-gnu-gcc-ar riscv64-unknown-linux-gnu-ranlib riscv64-unknown-linux-gnu-gcc-nm riscv64-unknown-linux-gnu-readelf riscv64-unknown-linux-gnu-gcc-ranlib riscv64-unknown-linux-gnu-run riscv64-unknown-linux-gnu-gcov riscv64-unknown-linux-gnu-size riscv64-unknown-linux-gnu-gcov-dump riscv64-unknown-linux-gnu-strings riscv64-unknown-linux-gnu-gcov-tool riscv64-unknown-linux-gnu-strip -
아래 명령을 실행하여 RISC-V GCC 컴파일러 버전을 확인한다.
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2023년 8월 12일 시점으로는 12.2.0 버전으로 출력된다.
$ ./riscv64-unknown-linux-gnu-gcc --version
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아래 명령어를 실행하여 risc-v gcc 툴 체인들의 실행파일이 위치한 경로를 PATH 환경변수에 등록해 준다.
# 텍스트 에디터면 모두 상관없음 $ vi ~/.bashrc # 파일의 제일 아래로 이동한 뒤 아래 문자열 입력 후 저장 export PATH=$PATH:$HOME/workdir/riscv64-gcc/bin # 추가한 결과가 바로 반영될 수 있도록 아래 명령어 실행 $ source $HOME/.bashrc # 아래 명령을 실행하여 위에서 추가한 문자열이 존재하는지 확인 $ echo $PATH
- 빌드 시 사용되는 경로를 일치시켜 설명하기 편하기 위한 부분이기 때문에 이미 사용중인 작업 디렉토리가 있다면 해당 디렉토리를 사용해도 된다.
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앞서 QEMU 빌드 시 아래의 작업 디렉토리를 생성하였다면, 아래 가상 환경이 위치할 폴더 생성 부분의 명령어만 실행한다.
$ mkdir ~/workdir $ cd ~/workdir # 가상 환경이 위치할 폴더 생성 $ mkdir -p ~/workdir/riscv64-virtual-env $ cd ~/workdir/riscv64-virtual-env
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윈도우에서 파일을 다운로드하고 복잡하게 추출했던 방식과는 다르게, 패키지 설치를 사용하여 openSBI와 u-boot-qemu를 다운로드 한다.
$ sudo apt-get install opensbi u-boot-qemu
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아래 명령을 사용하여 RISC-V 64bit 아키텍처의 Preinstalled Ubuntu 22.04 이미지 파일을 다운로드 한다.
$ wget https://cdimage.ubuntu.com/releases/22.04/release/ubuntu-22.04.3-preinstalled-server-riscv64+unmatched.img.xz
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만약 위의 명령어 실행 시 ERROR 404: Not Found 에러가 뜬다면 버전 번호에서 패치 번호가 변경되어 파일 이름이 바뀌었기 때문이므로, 아래 링크로 접속하여 Preinstalled server image 항목 중 "RISC-V for SiFive HiFive Unmatched preinstalled server image” 링크를 클릭하여 다운로드 한다.
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다운로드 받은 Preinstalled Ubuntu Image 파일은 아래 명령어를 실행하여 압축을 해제한다.
# xz -d [xz로 압축된 파일 명] $ xz -d ubuntu-22.04.3-preinstalled-server-riscv64+unmatched.img.xz
- Preinstalled Image는 앞서 서술한 것과 같이 우분투가 미리 설치된 디스크 이미지이며, 해당 파일의 크기는 4.5G로 되어있다.
- 해당 파일은 컴퓨터의 SSD나 하드디스크 용량과도 같은데 첫 부팅 후 apt update를 수행하게 되면 사용할 수 있는 여유 공간이 부족한 것을 확인하였고, 추후 새로운 패키지를 설치하거나 파일을 생성해야 하면 용량이 부족할 것이다.
- 따라서, 이에 대한 해결 법은 디스크 이미지 파일의 용량을 확장하는 것이다.
- 다행히
qemu-img resize [디스크 이미지 파일명] [원하는 용량]명령을 사용하여 간단하게 디스크 용량을 확장할 수 있다.- 단, 디스크 용량 확장은 가상머신이 종료된 상태에서 해야하며 명령을 실행한 결과 성공하였으면 아래와 같이 “Image resized.” 라는 문자열이 출력된다.
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ls -alh명령으로 파일의 크기를 확인해봐도 크기가 설정한 용량에 맞게 증가한 것을 확인할 수 있다.
- QEMU로 RISC-V 64bit 가상 환경을 실행하기 위해 사용되는 명령어는 매우 길고 외우기 어렵기 때문에 스크립트 파일로 명령어를 미리 만들어 두어야 한다.
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다만, 3-3에서 압축 해제한 파일의 파일명과
-drive if=none,file=이후의 파일명이 일치하는지 확인하여야 한다.$ echo "qemu-system-riscv64 -M virt -smp 2 -m 4096 -nographic -bios /usr/lib/riscv64-linux-gnu/opensbi/generic/fw_jump.elf -kernel /usr/lib/u-boot/qemu-riscv64_smode/uboot.elf -drive if=none,file=ubuntu-22.04.3-preinstalled-server-riscv64+unmatched.img,format=raw,id=hd0 -device virtio-blk-device,drive=hd0 -device virtio-net-device,netdev=net0 -netdev user,hostfwd=tcp:127.0.0.1:2222-:22,id=net0" >> riscv64-ubuntu-22.04.sh $ chmod +x riscv64-ubuntu-22.04.sh
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아래 명령을 사용하여 가상 환경을 실행한다.
$ ./riscv64-ubuntu-22.04.sh
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만약 정상적인 부팅이 진행된다면, 몇 초간 기다린 뒤 아래와 같은 메시지가 출력되어야 한다.
Starting kernel ... [ 0.000000] Linux version 5.19.0-1021-generic (buildd@riscv64-qemu-lgw01-082) (riscv64-linux-gnu-gcc-12 (Ubuntu 12.1.0-2ubuntu1~22.04) 12.1.0, GNU ld (GNU Binutils for Ubuntu) 2.38) #23~22.04.1-Ubuntu SMP Thu Jun 22 12:49:35 UTC 2023 (Ubuntu 5.19.0-1021.23~22.04.1-generic 5.19.17) [ 0.000000] random: crng init done [ 0.000000] OF: fdt: Ignoring memory range 0x80000000 - 0x80200000 [ 0.000000] Machine model: riscv-virtio,qemu [ 0.000000] earlycon: ns16550a0 at MMIO 0x0000000010000000 (options '') [ 0.000000] printk: bootconsole [ns16550a0] enabled [ 0.000000] efi: UEFI not found. [ 0.000000] cma: Reserved 32 MiB at 0x00000000fd600000 [ 0.000000] NUMA: No NUMA configuration found [ 0.000000] NUMA: Faking a node at [mem 0x0000000080200000-0x000000017fffffff] [ 0.000000] NUMA: NODE_DATA [mem 0x17fff0740-0x17fff1fff] [ 0.000000] Zone ranges: [ 0.000000] DMA32 [mem 0x0000000080200000-0x00000000ffffffff] [ 0.000000] Normal [mem 0x0000000100000000-0x000000017fffffff] [ 0.000000] Movable zone start for each node ...... [ OK ] Started Dispatcher daemon for systemd-networkd. [ OK ] Finished Pollinate to seed…seudo random number generator. Starting OpenBSD Secure Shell server... [ OK ] Started OpenBSD Secure Shell server. Ubuntu 22.04.3 LTS ubuntu ttyS0 ...... # 이후 엔터를 2~3회 누르면 로그인 프롬프트가 뜨는 것을 확인할 수 있음
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아래 명령어를 실행해서 접속이 잘 되어야 4. 크로스 컴파일 한 뒤 원격에서 실행하기 를 진행할 수 있다.
# -p는 22번 포트를 제외한 다른 포트를 사용할 때 사용하는 옵션으로, 3-4에서 설정한 2222를 변경하지 않았다면 아래와 같이 입력한다. $ ssh ubuntu@127.0.0.1 -p 2222
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아래와 같이 테스트를 위한 test.c 파일 생성 후 저장
# 텍스트 에디터면 모두 상관없음 $ vi ~/.bashrc
#include <stdio.h> int main(void) { printf("hello world!\n"); }
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아래 명령을 실행하여 RISC-V GCC 크로스 컴파일 도구로 코드 컴파일 진행
$ riscv64-unknown-linux-gnu-gcc -o riscv-test test.c
- RISC-V GCC 크로스 컴파일 도구에 의해 생성된 실행 파일이 맞는지 확인하기 위해
file명령을 사용하여 확인-
실행 결과의 중간에 RISC-V 라는 문자열이 존재하면 해당 파일은 RISC-V 아키텍처에서 실행 가능한 실행파일
$ file riscv-test riscv-test: ELF 64-bit LSB executable, **UCB RISC-V, RVC**, double-float ABI, version 1 (SYSV), dynamically linked, interpreter /lib/ld-linux-riscv64-lp64d.so.1, for GNU/Linux 4.15.0, not stripped
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x86-64 아키텍처에서 실행 가능한 실행 파일의 예시는 아래와 같음
$ file t-fibonacci t-fibonacci: ELF 64-bit LSB pie executable, **x86-64,** version 1 (SYSV), dynamically linked, interpreter /lib64/ld-linux-x86-64.so.2, BuildID[sha1]=50ecd5aa864f19a59998b05ddcfc661bf7b716ad, for GNU/Linux 3.2.0, not stripped
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리눅스의 SCP 명령을 사용하여 RISC-V 가상 환경으로 실행파일을 전송하기 위해 아래 명령어를 실행한다.
# -P는 22번 포트를 제외한 다른 포트를 사용할 때 사용하는 옵션으로, 3-4에서 설정한 2222를 변경하지 않았다면 아래와 같이 입력한다. # 실행 파일명에 컴파일 후 생성된 실행파일의 이름을 입력한다. $ scp -P 2222 [실행파일명] ubuntu@127.0.0.1:/home/ubuntu
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ssh로 접속하거나, 3-5. RISC-V 64bit 가상환경 실행 에서 실행한 쉘을 사용해 RISC-V 64bit 가상 환경의 쉘에서 아래 명령을 실행한다.
# scp와 같이 외부에서 실행 파일을 전송해오는 경우 실행 권한이 사라지게 되기 때문에 실행 권한을 다시 부여해야 한다. $ chmod +x [실행파일명] $./[실행파일명] -
“hello world!” 문자열을 출력하는 프로그램이었기 때문에 정상적으로 동작하는 경우 해당 문자열이 출력되어야 한다.