Merhaba Dünya!¶

xv6, daha doğrusu xv6-riscv, RISC-V işlemcisi için tasarlanmış bir OS. Çoğumuzun kullandığı x86-64 işlemcilerde RISC-V için kod derlememiz cross-compiler kullanarak mümkün olmaktadır. Bir de RISC-V işlemcinin emulasyonunu yapmak için QEMU’ya ihtiyacımız olacak. Şimdi bunları kurup, xv6’yı çalıştırmayı deneyelim.

Ben çalışmalarımı Ubuntu temelli bir bilgisayarda yapacağım. Bunun için çeşitli araçlar kurmam gerekiyor [1]. Ama xv6’nın github sayfasında [2] daha elle bir kurulum tariflenmiş. Elbette daha zor olanı deneyeceğim, çünkü neden olmasın?

riscv-gnu-toolchain¶

https://github.com/riscv-collab/riscv-gnu-toolchain

$ 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 libslirp-dev

sonra

git clone https://github.com/riscv/riscv-gnu-toolchain
cd riscv-gnu-toolchain/
./configure --prefix=/opt/riscv
make

İlk git clone çok hızlı, çoğu bileşen git submodule çünkü fakat make deyince ihtiyaç duyulanlar çekiliyor internetten. Benim durumumda yaklaşık 2.9 GB veri çekti. Şunu atlamışım, /opt/riscv yazılabilir değil. sudo make yapmak istemiyorum, bu biraz riskli. Normal make ve sonra sudo make install da bu Makefile ile desteklenmiyor, adamlar make install ı boş tasarlamışlar, Makefile dan görebilirsiniz. Ben de uğraşmamak adına $HOME altına oluşturdum.

mkdir -p ~/opt/riscv
./configure --prefix=/home/ay/opt/riscv
make

Bu sefer oldu. Submodule clone işlemlerini tekrar yapmadı, doğrudan yüklemeye geçti. make -j8 falan demediğime pişman oldum, neyse… 20 dk sonra, evet cidden pişman oldum, işlemin ortasında CTRL-C verip make -j16 dedim, bilgisayarımda 16 çekirdek var. Tüm CPU’ların %100 olduğu paralel bir derleme izliyorum 🍿. Bu şekilde derlemem 15 dk civarı sürdü. Bakalım neler çıkmış.

ay@dsklin:~/opt$ du -sh ~/opt/riscv/
1,4G  /home/ay/opt/riscv/

1.4G, fena değil.

ay@dsklin:~/opt$ ls ~/opt/riscv/bin
riscv64-unknown-elf-addr2line   riscv64-unknown-elf-gdb
riscv64-unknown-elf-ar          riscv64-unknown-elf-gdb-add-index
riscv64-unknown-elf-as          riscv64-unknown-elf-gprof
riscv64-unknown-elf-c++         riscv64-unknown-elf-ld
riscv64-unknown-elf-c++filt     riscv64-unknown-elf-ld.bfd
riscv64-unknown-elf-cpp         riscv64-unknown-elf-lto-dump
riscv64-unknown-elf-elfedit     riscv64-unknown-elf-nm
riscv64-unknown-elf-g++         riscv64-unknown-elf-objcopy
riscv64-unknown-elf-gcc         riscv64-unknown-elf-objdump
riscv64-unknown-elf-gcc-13.2.0  riscv64-unknown-elf-ranlib
riscv64-unknown-elf-gcc-ar      riscv64-unknown-elf-readelf
riscv64-unknown-elf-gcc-nm      riscv64-unknown-elf-run
riscv64-unknown-elf-gcc-ranlib  riscv64-unknown-elf-size
riscv64-unknown-elf-gcov        riscv64-unknown-elf-strings
riscv64-unknown-elf-gcov-dump   riscv64-unknown-elf-strip
riscv64-unknown-elf-gcov-tool

çeşitli cross programları görüyoruz.

ay@dsklin:~/opt$ ~/opt/riscv/bin/riscv64-unknown-elf-gcc --version
riscv64-unknown-elf-gcc (gc891d8dc23e) 13.2.0
Copyright (C) 2023 Free Software Foundation, Inc.
This is free software; see the source for copying conditions.  There is NO
warranty; not even for MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.

sanki oldu.

QEMU¶

Şimdi de riscv64-softmmu destekleyen bir QEMU gerekiyor. Ruh hastası olduğumuz için bunu da kaynak koddan derleyelim bakalım [3].

wget https://download.qemu.org/qemu-9.0.0-rc4.tar.xz
tar xvJf qemu-9.0.0-rc4.tar.xz
cd qemu-9.0.0-rc4
./configure
make -j16

.tar.xz nin boyutu 123 MB civarı. -j16 yerine kendi bilgisayarınızın işlemci çekirdeği sayısını yazın. Derleme sırasında yaklaşık 9500 dosya derleniyor. Bu da bende bir 10-15 dk sürdü. Burada ./build altında çeşitli executable dosyalar, qemu-system-riscv64 gibi ve .h dosyaları var, yaklaşık 470 adet.

ay@dsklin:~/ws/qemu/qemu-9.0.0-rc4$ du -sh build/
5,3G  build/

5.3G az değil. Elbette ben make deyince QEMU hangi sistemi destekliyorsa her şey için derledi. Sadece make qemu-system-riscv64 deseydik yetecekti sanırım.

xv6-riscv¶

Projeyi çekelim.

git clone [email protected]:mit-pdos/xv6-riscv.git

Makefile a hızlıca baktığımda qemu-system-riscv64 ve riscv64-unknown-elf- gibi dosyaların path’te olması gerektiğini anlıyorum. O zaman

cd xv6-riscv
export PATH=$PATH:$HOME/opt/riscv/bin:$HOME/ws/qemu/qemu-9.0.0-rc4/build
make qemu

Vee 3-4 saniye sonra…

xv6 kernel is booting

hart 1 starting
hart 2 starting
init: starting sh
$

🥳 🥳 🥳

xv6’yı derledik ve QEMU’da emule edebildik. Derleyiciyi ve QEMU’yu sıfırdan kaynak kodundan derledik.

QEMU’dan CTRL-A ve ardından x tuşuna basarak çıkabiliriz.

Pre-built Binary¶

Şimdi kendimizin derlediği QEMU ve cross-compile derleyici yerine MIT’nin sitesinde anlatıldığı gibi apt den önceden derlenmiş programları kuralım sisteme [1].

sudo apt-get install git build-essential gdb-multiarch qemu-system-misc gcc-riscv64-linux-gnu binutils-riscv64-linux-gnu

Şimdi yeni bir terminal açalım, $PATH normale dönsün yani kendi derlememiz olan QEMU ve cross-compiler PATH’te olmasın ve aynı şeyi deneyelim:

cd xv6-riscv
make clean
make qemu

Burada da yine aynı sonucu alıyoruz.

Yani kaynak kodundan derlemeye gerek yok bu araçları Ama bunu yapmak daha zevkli.

Sonuç¶

Merhaba Dünya! diyebildik. Bilgisayarımıza xv6-riscv nin kaynak kodunu çektik, cross-compiler ile derledik ve QEMU emülasyonu ile çalıştırdık, daha ne olsun!