构建 Android Marshmallow
本指南提供了构建 Android Marshmallow 镜像以及适用于 gem5 的内核和 .dtb 文件的详细分步说明。
概述
要在 gem5 中成功运行 Android，需要镜像、兼容的内核和为模拟器配置的设备树 blob.dtb 文件。本指南展示了如何使用支持 Mali 的 3.14 内核构建 Android Marshmallow 32 位版本。将来将添加关于如何构建支持 Mali 的 4.4 内核的额外部分。
先决条件
本指南假设使用运行 14.04 LTS Ubuntu 的 64 位系统。在开始之前，首先正确设置系统很重要。为此，需要通过 shell 安装以下软件包。
提示：始终在 Android 构建页面检查最新的先决条件。
更新并安装所有依赖项。这可以通过以下命令完成：
sudo apt-get update
sudo apt-get install openjdk-7-jdk git-core gnupg flex bison gperf build-essential zip curl zlib1g-dev gcc-multilib g++-multilib libc6-dev-i386 lib32ncurses5-dev x11proto-core-dev libx11-dev lib32z-dev ccache libgl1-mesa-dev libxml2-utils xsltproc unzip
此外，确保正确安装了 repo （说明在此）。
确保默认 JDK 是 OpenJDK 1.7：
javac -version
要交叉编译内核（32 位）和设备树，我们需要安装以下软件包：
sudo apt-get install gcc-arm-linux-gnueabihf device-tree-compiler
在开始之前，作为最后一步，确保拥有 32 位 ARM 的 gem5 二进制文件和 busybox。
对于 gem5 二进制文件，只需从您的 gem5 目录开始执行以下操作：
cd util/m5
make -f Makefile.arm
cd ../term
make
cd ../../system/arm/simple_bootloader/
make
对于 busybox，您可以在此处找到指南 here。
构建 Android
我们使用基于 Pixel C 发布的 AOSP 运行构建来构建 Android Marshmallow。AOSP 提供其他构建，这些构建未使用本指南进行测试。
提示：与 repo 同步将需要很长时间。使用 -jN 标志来加速 make 过程，其中 N 是要运行的并行作业数。
创建目录并拉取 Android 仓库：
mkdir android
cd android
repo init --depth=1 -u https://android.googlesource.com/platform/manifest -b android-6.0.1_r63
repo sync -c -jN
在开始 AOSP 构建之前，您需要对构建系统进行一项更改以启用构建 libion.so，它由 Mali 驱动程序使用。编辑文件 aosp/system/core/libion/Android.mk，将 libion 的 LOCAL_MODULE_TAGS 从 ‘optional’ 更改为 ‘debug’。以下是 repo diff 的输出：
--- a/system/core/libion/Android.mk
+++ b/system/core/libion/Android.mk
@@ -3,7 +3,7 @@ LOCAL_PATH := $(call my-dir)
include $(CLEAR_VARS)
LOCAL_SRC_FILES := ion.c
LOCAL_MODULE := libion
-LOCAL_MODULE_TAGS := optional
+LOCAL_MODULE_TAGS := debug
LOCAL_SHARED_LIBRARIES := liblog
LOCAL_C_INCLUDES := $(LOCAL_PATH)/include $(LOCAL_PATH)/kernel-headers
LOCAL_EXPORT_C_INCLUDE_DIRS := $(LOCAL_PATH)/include
$(LOCAL_PATH)/kernel-headers
源环境设置并构建 Android：
提示：为了 root 访问和”可调试性”[原文如此]，我们选择 userdebug。构建可以在不同模式下完成，如此处所示。 提示：构建 Android 将需要很长时间。使用 -jN 标志来加速 make 过程，其中 N 是要运行的并行作业数。
确保在 bash shell 中执行此操作。
source build/envsetup.sh
lunch aosp_arm-userdebug
make -jN
创建 Android 镜像
构建成功后，我们创建 Android 镜像并添加为 gem5 配置系统的 init 文件和二进制文件。以下示例创建一个 3GB 镜像。
提示：如果您想添加应用程序或数据，请使镜像足够大以容纳构建和任何其他要写入其中的内容。
创建一个空镜像以刷入 Android 构建，并将镜像附加到回环设备：
dd if=/dev/zero of=myimage.img bs=1M count=2560
sudo losetup /dev/loop0 myimage.img
我们现在需要创建三个分区：AndroidRoot (1.5GB)、AndroidData (1GB) 和 AndroidCache (512MB)。
首先，对设备进行分区：
sudo fdisk /dev/loop0
更新分区表：
sudo partprobe /dev/loop0
命名分区 / 将文件系统定义为 ext4：
sudo mkfs.ext4 -L AndroidRoot /dev/loop0p1
sudo mkfs.ext4 -L AndroidData /dev/loop0p
sudo mkfs.ext4 -L AndroidCache /dev/loop0p3
将 Root 分区挂载到目录：
sudo mkdir -p /mnt/androidRoot
sudo mount /dev/loop0p1 /mnt/androidRoot
将构建加载到分区：
cd /mnt/androidRoot
sudo zcat <path/to/build/android>/out/target/product/generic/ramdisk.img | sudo cpio -i
sudo mkdir cache
sudo mkdir /mnt/tmp
sudo mount -oro,loop <path/to/build/android>/out/target/product/generic/system.img /mnt/tmp
sudo cp -a /mnt/tmp/* system/
sudo umount /mnt/tmp
从 gem5 Android KitKat 页面下载并解压必要的覆盖层，并对 init.gem5.rc 文件进行以下更改。以下是 repo diff 的输出：
--- /kitkat_overlay/init.gem5.rc
+++ /m_overlay/init.gem5.rc
@@ -1,21 +1,13 @@
+
on early-init
mount debugfs debugfs /sys/kernel/debug
on init
- export LD_LIBRARY_PATH ${LD_LIBRARY_PATH}:/vendor/lib/egl
-
- # See storage config details at http://source.android.com/tech/storage/
- mkdir /mnt/media_rw/sdcard 0700 media_rw media_rw
- mkdir /storage/sdcard 0700 root root
+ # Support legacy paths
+ symlink /sdcard /mnt/sdcard
chmod 0666 /dev/mali0
chmod 0666 /dev/ion
-
- export EXTERNAL_STORAGE /storage/sdcard
-
- # Support legacy paths
- symlink /storage/sdcard /sdcard
- symlink /storage/sdcard /mnt/sdcard
on fs
mount_all /fstab.gem5
@@ -60,7 +52,6 @@
group root
oneshot
-# fusewrapped external sdcard daemon running as media_rw (1023)
-service fuse_sdcard /system/bin/sdcard -u 1023 -g 1023 -d
/mnt/media_rw/sdcard /storage/sdcard
+service fingerprintd /system/bin/fingerprintd
class late_start
- disabled
+ user system
添加 Android 覆盖层并配置其权限：
sudo cp -r <path/to/android/overlays>/* /mnt/androidRoot/
sudo chmod ug+x /mnt/androidRoot/init.gem5.rc
/mnt/androidRoot/gem5/postboot.sh
在 sbin 目录下添加 m5 和 busybox 二进制文件并使它们可执行：
sudo cp <path/to/gem5>/util/m5/m5 /mnt/androidRoot/sbin
sudo cp <path/to/busybox>/busybox /mnt/androidRoot/sbin
sudo chmod a+x /mnt/androidRoot/sbin/busybox /mnt/androidRoot/sbin/m5
使目录可读和可搜索：
sudo chmod a+rx /mnt/androidRoot/sbin/ /mnt/androidRoot/gem5/
删除启动动画：
sudo rm /mnt/androidRoot/system/bin/bootanimation
从此处下载并解压适用于 gem5 Android 4.4 的 Mali 驱动程序。然后，为驱动程序创建目录并复制它们：
sudo mkdir -p /mnt/androidRoot/system/vendor/lib/egl
sudo mkdir -p /mnt/androidRoot/system/vendor/lib/hw
sudo cp <path/to/userspace/Mali/drivers>/lib/egl/libGLES_mali.so /mnt/androidRoot/system/vendor/lib/egl
sudo cp <path/to/userspace/Mali/drivers>/lib/hw/gralloc.default.so /mnt/androidRoot/system/vendor/lib/hw
更改权限
sudo chmod 0755 /mnt/androidRoot/system/vendor/lib/hw
sudo chmod 0755 /mnt/androidRoot/system/vendor/lib/egl
sudo chmod 0644 /mnt/androidRoot/system/vendor/lib/egl/libGLES_mali.so
sudo chmod 0644 /mnt/androidRoot/system/vendor/lib/hw/gralloc.default.so
卸载并删除回环设备：
cd /..
sudo umount /mnt/androidRoot
sudo losetup -d /dev/loop0
构建内核 (3.14)
成功设置镜像后，需要构建兼容的内核并生成 .dtb 文件。
克隆包含 gem5 特定内核的仓库：
git clone -b ll_20140416.0-gem5 https://github.com/gem5/linux-arm-gem5.git
对 <path/to/kernel/repo>/arch/arm/configs/vexpress_gem5_defconfig 处的内核 gem5 配置文件进行以下更改。以下是 repo diff 的输出：
--- a/arch/arm/configs/vexpress_gem5_defconfig
+++ b/arch/arm/configs/vexpress_gem5_defconfig
@@ -200,4 +200,15 @@ CONFIG_EARLY_PRINTK=y
CONFIG_DEBUG_PREEMPT=n
# CONFIG_CRYPTO_ANSI_CPRNG is not set
# CONFIG_CRYPTO_HW is not set
+CONFIG_MALI_MIDGARD=y
+CONFIG_MALI_MIDGARD_DEBUG_SYS=y
+CONFIG_ION=y
+CONFIG_ION_DUMMY=y
CONFIG_BINARY_PRINTF=y
+CONFIG_NET_9P=y
+CONFIG_NET_9P_VIRTIO=y
+CONFIG_9P_FS=y
+CONFIG_9P_FS_POSIX_ACL=y
+CONFIG_9P_FS_SECURITY=y
+CONFIG_VIRTIO_BLK=y
+CONFIG_VMSPLIT_3G=y
+CONFIG_DNOTIFY=y
+CONFIG_FUSE_FS=y
对于设备树，添加 Mali GPU 设备并将内存增加到 1.8GB。在 <path/to/kernel/repo>/arch/arm/boot/dts/vexpress-v2p-ca15-tc1-gem5.dts. 处进行以下更改。以下是 repo diff 的输出：
--- a/arch/arm/boot/dts/vexpress-v2p-ca15-tc1-gem5.dts
+++ b/arch/arm/boot/dts/vexpress-v2p-ca15-tc1-gem5.dts
@@ -45,7 +45,7 @@
memory@80000000 {
device_type = "memory";
- reg = <0 0x80000000 0 0x40000000>;
+ reg = <0 0x80000000 0 0x74000000>;
};
hdlcd@2b000000 {
@@ -59,6 +59,14 @@
// mode = "3840x2160MR-16@60"; // UHD4K mode string
framebuffer = <0 0x8f000000 0 0x01000000>;
};
+
+ gpu@0x2d000000 {
+ compatible = "arm,mali-midgard";
+ reg = <0 0x2b400000 0 0x4000>;
+ interrupts = <0 86 4>, <0 87 4>, <0 88 4>;
+ interrupt-names = "JOB", "MMU", "GPU";
+ };
+
/*
memory-controller@2b0a0000 {
compatible = "arm,pl341", "arm,primecell";
从此处下载并解压适用于 gem5 的用户空间匹配 Mali 内核驱动程序。将它们复制到 gpu 驱动程序目录：
cp -r <path/to/kernelspace/Mali/drivers>/driver/product/kernel/drivers/gpu/arm/ drivers/gpu
根据以下差异，在 <path/to/kernelspace/Mali/drivers>/drivers/video/Kconfig 和 <path/to/kernelspace/Mali/drivers>/drivers/gpu/Makefile 中进行以下更改：
Here is the output of the Kconfig repo diff:
--- a/drivers/video/Kconfig
+++ b/drivers/video/Kconfig
@@ -23,6 +23,8 @@ source "drivers/gpu/host1x/Kconfig"
source "drivers/gpu/drm/Kconfig"
+source "drivers/gpu/arm/Kconfig"
+
config VGASTATE
tristate
default n
Here is the output of the drivers/gpu/Makefile repo diff:
--- a/drivers/gpu/Makefile
+++ b/drivers/gpu/Makefile
@@ -1,2 +1,2 @@
-obj-y += drm/ vga/
+obj-y += drm/ vga/ arm/
最后，构建内核和 .dtb 文件。
提示：使用 -jN 标志来加速 make 过程，其中 N 是要运行的并行作业数。
构建内核：
make CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- ARCH=arm vexpress_gem5_defconfig
make CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- ARCH=arm vmlinux -jN
创建 .dtb 文件：
dtc -I dts -O dtb arch/arm/boot/dts/vexpress-v2p-ca15-tc1-gem5.dts > vexpress-v2p-ca15-tc1-gem5.dtb
测试构建
对 example/fs.py 进行以下更改。以下是 repo diff 的输出：
--- a/configs/example/fs.py Thu Jun 02 20:34:39 2016 +0100
+++ b/configs/example/fs.py Fri Jun 10 15:37:29 2016 -0700
@@ -144,6 +144,13 @@
if is_kvm_cpu(TestCPUClass) or is_kvm_cpu(FutureClass):
test_sys.vm = KvmVM()
+ test_sys.gpu = NoMaliGpu(
+ gpu_type="T760",
+ ver_maj=0, ver_min=0, ver_status=1,
+ int_job=118, int_mmu=119, int_gpu=120,
+ pio_addr=0x2b400000,
+ pio=test_sys.membus.master)
+
if options.ruby:
# Check for timing mode because ruby does not support atomic accesses
if not (options.cpu_type == "detailed" or options.cpu_type == "timing"):
以及对 FS 配置的更改以启用或禁用软件渲染。
--- a/configs/common/FSConfig.py Thu Jun 02 20:34:39 2016 +0100
+++ b/configs/common/FSConfig.py Thu Jun 16 10:23:44 2016 -0700
@@ -345,7 +345,7 @@
# release-specific tweaks
if 'kitkat' in mdesc.os_type():
- cmdline += " androidboot.hardware=gem5 qemu=1 qemu.gles=0 " + \
+ cmdline += " androidboot.hardware=gem5 qemu=1 qemu.gles=1 " + \
"android.bootanim=0"
self.boot_osflags = fillInCmdline(mdesc, cmdline
设置以下 M5_PATH：
M5_PATH=. build/ARM/gem5.opt configs/example/fs.py --cpu-type=atomic --mem-type=SimpleMemory --os-type=android-kitkat --disk-image=myimage.img --machine-type=VExpress_EMM --dtb-filename=vexpress-v2p-ca15-tc1-gem5.dtb -n 1 --mem-size=1800MB
构建旧版本的 Android
gem5 支持运行甚至更旧版本的 Android，如 KitKat。执行此操作的文档以及所需的必要驱动程序和文件可以在旧 wiki 此处找到。