Running 64-bit RISC-V Linux on QEMU

Note: This has been tested on Ubuntu 18.04.

Prerequisites

sudo apt install autoconf automake autotools-dev curl libmpc-dev libmpfr-dev libgmp-dev \
                 gawk build-essential bison flex texinfo gperf libtool patchutils bc \
                 zlib1g-dev libexpat-dev git

Getting the sources

首先，創建一個工作文件夾，將所有資源全部下載到該文件夾下；

mkdir riscv64-linux
cd riscv64-linux

然後就開始下載所需要的資源，分別包含了下面5部分：

1. RISC-V newlib and Linux toolchain
2. QEMU
3. Linux
4. BBL (Berkeley Boot Loader)
5. Busybear Linux (RISC-V root filesystem image)

git clone --recursive https://github.com/riscv/riscv-gnu-toolchain
git clone https://github.com/qemu/qemu
git clone https://github.com/torvalds/linux
git clone https://github.com/riscv/riscv-pk
git clone https://github.com/michaeljclark/busybear-linux

Note: 本人試過，最難的是第一個riscv-gnu-toolchain，各種submodules. 嘗試過用Gitee，但是有的模塊沒有成功，主要可能因爲跟網速有關（有興趣可以嘗試一下，說不定你就成功了，哈哈）。我最後是在公司服務器上用上述源地址clone成功的。

Building

build toolchain

cd riscv-gnu-toolchain
./configure --prefix=/opt/riscv64 		// pick an install path, e.g. /opt/riscv64
make newlib -j $(nproc)
make linux -j $(nproc)

//導出環境變量（也可以在/etc/profile末尾添加下面兩行，這樣重啓後不會丟失）
export PATH="$PATH:/opt/riscv64/bin"  
export RISCV="/opt/riscv64"

build QEMU with the RISC-V target

cd qemu
git checkout v3.0.0
./configure --target-list=riscv64-softmmu
make -j $(nproc)
sudo make install

Note:

1. configure時可能會報錯，錯誤原因如果是: glib-2.40 gthread-2.0 is required to compile QEMU，可以參考此文解決configure QEMU時遇到缺少庫和工具的問題。
2. make如果遇到卡到一個config_all_devices的地方，可以選擇耐心等待（由於它還是在clone，失敗後會Retry），也可中止後重新make，直到make沒有error.

build Linux for the RISC-V target

cd linux
git checkout v4.19-rc3
cp ../busybear-linux/conf/linux.config .config
make ARCH=riscv CROSS_COMPILE=riscv64-unknown-linux-gnu- olddefconfig

# enter kernel configuration
make ARCH=riscv CROSS_COMPILE=riscv64-unknown-linux-gnu- nconfig

確認下面三個選項被選上。

1. ARCH_RV64I （Platform type->Base ISA）
2. CMODEL_MEDANY (Platform type->Kernel Code Model)
3. CONFIG_SIFIVE_PLIC (Device Drivers)

# After accepting changes in the configuration, compile the kernel
make ARCH=riscv CROSS_COMPILE=riscv64-unknown-linux-gnu- vmlinux -j $(nproc)

build BBL

cd riscv-pk
mkdir build && cd build
../configure --enable-logo --host=riscv64-unknown-elf --with-payload=../../linux/vmlinux
make -j $(nproc)

build Busybear Linux

cd busybear-linux
make -j $(nproc)

Note:

1. make時會先Download些資源，在自己電腦上一直download失敗，最後還是在公司服務器上成功。download完之後會自動配置。如果最後出現下圖，即生成busybear.bin意味着成功。
   2. 自己雖然貌似從服務器download成功，但配置最後會報錯，問題還是缺少資源。發現busybear下的src文件夾下的riscv-pk是空文件夾。**解決方法是：**將之前編譯過的riscv-pk文件夾(與busybear-linux同級目錄)複製到src文件夾下，然後再重新編譯，成功生成busybear.bin文件。

Running

Go back to your main working directory(riscv64-linux) and run:

sudo qemu-system-riscv64 -nographic -machine virt \
     -kernel riscv-pk/build/bbl -append "root=/dev/vda ro console=ttyS0" \
     -drive file=busybear-linux/busybear.bin,format=raw,id=hd0 \
     -device virtio-blk-device,drive=hd0

執行後，出現下面景象（kernel起來之後會要求輸入用戶名和密碼），恭喜你，基本成功了。
username------root
password------busybear
補充： busybear起來之後，如果遇到ntpd的問題，可暫時將/etc/inittab中下面這一行注掉：

::respawn:/usr/sbin/ntpd -n