コグノスケ

AArch64向けLinux開発環境の構築 その1

目次: GCC

AArch64（64ビットARM）向けのLinux開発環境を構築しました。超有名ツールの組み合わせだし、簡単だろうと思っていたのですが、意外とハマって1日掛かってしまったのでメモしておきます。使用するツールは下記の通りです。

• クロスコンパイラ: crosstool-NG
• カーネル: linux-next
• ルートファイルシステム: buildroot
• エミュレータ: qemu

クロスコンパイラ

クロスコンパイラを生成するためcrosstool-NG（GitHubへのリンク）を使います。crosstool-NGはARM向け以外にもクロスコンパイラやツールチェインの構築が簡単にできて便利です。

私の環境（Debian Testing）だとlibtool-binパッケージがインストールされていなくてハマったので、インストールしておくと良いかもしれません。

$ git clone https://github.com/crosstool-ng/crosstool-ng
$ cd crosstool-ng

$ ./bootstrap
INFO  :: *** Generating package version descriptions
INFO  :: Master packages: android-ndk autoconf automake avr-libc binutils cloog duma elf2flt expat gcc gdb gettext glibc-ports glibc gmp isl libelf libiconv libtool linux ltrace m4 make mingw-w64 mpc mpfr musl ncurses newlib strace uClibc zlib
INFO  :: Generating 'config/versions/android-ndk.in'
INFO  :: Generating 'config/versions/autoconf.in'
...(snip)...
INFO  :: Generating comp_libs.in (menu)
INFO  :: *** Gathering the list of data files to install
INFO  :: *** Running autoreconf
INFO  :: *** Done!

$ ./configure --enable-local
checking for a BSD-compatible install... /usr/bin/install -c
checking whether build environment is sane... yes
checking for a thread-safe mkdir -p... /bin/mkdir -p
...(snip)...
config.status: creating config.h
config.status: config.h is unchanged
config.status: executing depfiles commands

$ make
/usr/bin/make  all-recursive
make[1]: Entering directory '/home/katsuhiro/share/projects/oss/crosstool-ng'
Making all in kconfig
make[2]: Entering directory '/home/katsuhiro/share/projects/oss/crosstool-ng/kconfig'
bison -y -l -b zconf -p zconf  -ozconf.c zconf.y
...(snip)...
/bin/mkdir -p docs && ( /bin/sed -e 's,[@]docdir[@],/usr/local/share/doc/crosstool-ng,g' -e 's,[@]pkgdatadir[@],/usr/local/share/crosstool-ng,g' -e 's,[@]pkglibexecdir[@],/usr/local/libexec/crosstool-ng,g' -e 's,[@]progname[@],'`echo ct-ng | sed 's,x,x,'`',g' | /bin/bash config.status --file=- ) < docs/ct-ng.1.in >docs/ct-ng.1-t && mv -f docs/ct-ng.1-t docs/ct-ng.1
make[2]: Leaving directory '/home/katsuhiro/share/projects/oss/crosstool-ng'
make[1]: Leaving directory '/home/katsuhiro/share/projects/oss/crosstool-ng'

カレントディレクトリにct-ngという名前のファイルが生成されます。通常はクロスコンパイラをインストールして使いますが、私はインストールしないで欲しい（適宜入れ替えたいから）ので、--enable-localオプションを付けています。

$ ./ct-ng menuconfig
- Target options  --->
    Target Architecture (alpha)  --->
      armに変更する

    Bitness: (32-bit)  --->
      64-bitに変更する

- Operating System  --->
    Target OS (bare-metal)  --->
      linuxに変更する

- C compiler  --->
    C++ (NEW) を選択する

$ ./ct-ng build
[00:34] /

ビルド中は多少メッセージも出ますが、基本的に経過時間と棒がくるくる回るだけです。ログが見たい方は、ct-ngと同じディレクトリにあるbuild.logをtail -fなどで表示すると良いでしょう。

マシン性能によりますが、./ct-ng buildによるクロスコンパイラのビルドは1時間くらい掛かると思います。ビルドが終わると、ホームディレクトリにx-toolsというディレクトリが作られていると思います。AArch64用のクロスコンパイラ（gcc 8）をビルドした場合、x-tools以下は下記のようになっているはずです。

$ cd ~/x-tools

$ ls
aarch64-unknown-linux-gnu

$ ls aarch64-unknown-linux-gnu
aarch64-unknown-linux-gnu  bin  build.log.bz2  include  lib  libexec  share

$ ls aarch64-unknown-linux-gnu/bin
aarch64-unknown-linux-gnu-addr2line     aarch64-unknown-linux-gnu-gcov-dump
aarch64-unknown-linux-gnu-ar            aarch64-unknown-linux-gnu-gcov-tool
aarch64-unknown-linux-gnu-as            aarch64-unknown-linux-gnu-gfortran
aarch64-unknown-linux-gnu-c++           aarch64-unknown-linux-gnu-gprof
aarch64-unknown-linux-gnu-c++filt       aarch64-unknown-linux-gnu-ld
aarch64-unknown-linux-gnu-cc            aarch64-unknown-linux-gnu-ld.bfd
aarch64-unknown-linux-gnu-cpp           aarch64-unknown-linux-gnu-ld.gold
aarch64-unknown-linux-gnu-ct-ng.config  aarch64-unknown-linux-gnu-ldd
aarch64-unknown-linux-gnu-dwp           aarch64-unknown-linux-gnu-nm
aarch64-unknown-linux-gnu-elfedit       aarch64-unknown-linux-gnu-objcopy
aarch64-unknown-linux-gnu-g++           aarch64-unknown-linux-gnu-objdump
aarch64-unknown-linux-gnu-gcc           aarch64-unknown-linux-gnu-populate
aarch64-unknown-linux-gnu-gcc-7.3.0     aarch64-unknown-linux-gnu-ranlib
aarch64-unknown-linux-gnu-gcc-ar        aarch64-unknown-linux-gnu-readelf
aarch64-unknown-linux-gnu-gcc-nm        aarch64-unknown-linux-gnu-size
aarch64-unknown-linux-gnu-gcc-ranlib    aarch64-unknown-linux-gnu-strings
aarch64-unknown-linux-gnu-gcov          aarch64-unknown-linux-gnu-strip

クロスコンパイラは~/x-tools/aarch64-unknown-linux-gnu/bin以下にあります。今後、このクロスコンパイラを使います。

カーネル

カーネルはLinuxの開発版linux-nextを使います（Gitリポジトリへのリンク）。StableカーネルやLTSカーネルも同じ手順で良いと思いますが、古いカーネルをビルドするときは、crosstool-NGでgcc 7かgcc 6を選択したほうが良いかもしれません（ビルド時に警告が出てくると邪魔なので…）。

$ git clone git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/next/linux-next.git
$ cd linux-next

$ export ARCH=arm64
$ export CROSS_COMPILE=~/x-tools/aarch64-unknown-linux-gnu/bin/aarch64-unknown-linux-gnu-

$ make defconfig

$ make all
scripts/kconfig/conf  --syncconfig Kconfig
  WRAP    arch/arm64/include/generated/uapi/asm/ioctl.h
  WRAP    arch/arm64/include/generated/uapi/asm/errno.h
  WRAP    arch/arm64/include/generated/uapi/asm/ioctls.h
...(snip)...
  LD [M]  sound/soc/generic/snd-soc-simple-card-utils.ko
  LD [M]  sound/soc/generic/snd-soc-simple-card.ko
  LD [M]  sound/soc/sh/rcar/snd-soc-rcar.ko

マシン性能によりますが、カーネルのビルドは数十分くらい掛かると思います。AArch64用のカーネルをビルドした場合、arch/arm64/boot以下は下記のようになっているはずです。

$ cd arch/arm64/boot

$ ls
Image  Image.gz  Makefile  dts  install.sh

ビルドが終わると、arch/arm64/boot以下にImageという名前のファイルが作られていると思います。このイメージファイルを後で使います。