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2021年 1月 18日

Debian Testing と Zephyr SDK その 3 - パッチを当てて SDK ビルド

目次: Zephyr を調べる - まとめリンク

前回はツールチェーンビルドの仕組みを確認するため Crosstool-NG に立ち返り、正常動作するバイナリが作成できましたが、手順が多くて面倒でした。実は Zephyr SDK だけでパッチを当てる仕組みがあります。

ローカルパッチディレクトリ

Crosstool-NG のパッチ当ては前回紹介した packages の下にあるパッチを使うのが基本ですが、他の場所(ローカルパッチディレクトリ)も追加できます。CT_LOCAL_PATCH_DIR というコンフィグに設定されます。

Crosstool-NG のローカルパッチディレクトリ設定
$ ./ct-ng menuconfig

Paths and misc options  --->
  () Local patch directory

Crosstool-NG のパッチ当て処理を見るとパッチを当てる順番を選択できるようになっています。

Crosstool-NG のパッチ当て実装

# crosstool-ng/scripts/functions

CT_DoExtractPatch()
{

...
            CT_DoLog EXTRA "Patching ${basename}"
            CT_DoExecLog ALL touch "${src_dir}/.${basename}.patching"

            bundled_patch_dir="${CT_LIB_DIR}/packages/${pkg_dir}"
            bundled_common_patch_dir="${CT_LIB_DIR}/packages/${pkg_name}"
            local_patch_dir="${CT_LOCAL_PATCH_DIR}/${pkg_dir}"    #★★ローカルパッチディレクトリ

            #★ディレクトリ名を列挙
            #★patch_order は "bundled, local" になっていた、CT_PATCH_ORDER で決まるようだ
            case "${patch_order}" in
                bundled)        patch_dirs=("${bundled_patch_dir}" "${bundled_common_patch_dir}");;
                local)          patch_dirs=("${local_patch_dir}");;
                bundled,local)  patch_dirs=("${bundled_patch_dir}" "${bundled_common_patch_dir}" "${local_patch_dir}");;
                local,bundled)  patch_dirs=("${local_patch_dir}" "${bundled_patch_dir}" "${bundled_common_patch_dir}");;
                none)           patch_dirs=;;
            esac

            CT_Pushd "${src_dir}/${basename}"
            for d in "${patch_dirs[@]}"; do    #★ディレクトリを順に辿る
                CT_DoLog DEBUG "Looking for patches in '${d}'..."
                if [ -n "${d}" -a -d "${d}" ]; then
                    for p in "${d}"/*.patch; do
                        if [ -f "${p}" ]; then
                            CT_DoExecLog ALL ${patch} --no-backup-if-mismatch -g0 -F1 -p1 -f -i "${p}"
                        fi
                    done
                fi
            done

...

今回のケースでは patch_order は "bundled, local" になっていたので、packages -> ローカルパッチの順にパッチを当てるようです。patch_order の決め方は深追いしていませんが、CT_PATCH_ORDER で決まるようです。

Zephyr SDK にパッチを追加

Zephyr SDK の設定ファイルを見るとローカルパッチディレクトリは下記のようになっています。

Zephyr SDK のローカルパッチディレクトリ設定内容
# configs/riscv64.config

...

CT_LOCAL_PATCH_DIR="${CT_TOP_DIR}/../../patches"

CT_TOP_DIR とは何でしょう?ビルドログを追うと CT_TOP_DIR=/.../sdk-ng/build/build_riscv64 でした。すなわち sdk-ng/patches がローカルパッチディレクトリです。ディレクトリには既に 6つほどのパッチが置かれています。

Zephyr SDK のローカルパッチディレクトリ(GDB 用)
$ ls patches/gdb/9.2

0001-gdb-remote-make-tid-pid-type-long-in-write_ptid.patch
0002-gdb-Add-fixes-for-stdint-and-remote-debug-on-xtensa.patch
0003-gdb-xtensa-don-t-error-out-when-registers-cannot-be-.patch
0004-gdb-xtensa-use-remote-target-register-numer.patch
0005-gdb-arch-to-tell-whether-it-supports-g-packets.patch
0006-gdb-xtensa-support-disabling-use-of-g-packet.patch

ここに Python 3.9 で落ちる問題を修正するパッチを追加します。

Zephyr SDK に GDB のパッチを追加する
$ cd sdk-ng

$ cat > patches/gdb/9.2/0007-gdb-fix-python3.9.patch
(パッチをコピペする)

$ ./go.sh riscv64

ビルドログは build/build_riscv64/build.log に作られます。

Zephyr SDK のパッチ当てログを確認
# Crosstool-NG の持っているパッチを当てているログ

[DEBUG]    Looking for patches in 'sdk-ng/share/crosstool-ng/packages/gdb/9.2'...
[DEBUG]    ==> Executing:  '/usr/bin/patch' '--no-backup-if-mismatch' '-g0' '-F1' '-p1' '-f' '-i' 'sdk-ng/share/crosstool-ng/packages/gdb/9.2/0000-musl_fix.patch'
[ALL  ]    patching file gdb/linux-nat.c
[ALL  ]    patching file gdb/stopcode.h
[DEBUG]    ==> Return status 0

...


# Zephyr SDK のローカルパッチを当てているログ

[DEBUG]    Looking for patches in 'sdk-ng/share/crosstool-ng/packages/gdb'...
[DEBUG]    Looking for patches in 'sdk-ng/build/build_riscv64/../../patches/gdb/9.2'...
[DEBUG]    ==> Executing:  '/usr/bin/patch' '--no-backup-if-mismatch' '-g0' '-F1' '-p1' '-f' '-i' 'sdk-ng/build/build_riscv64/../../patches/gdb/9.2/0001-gdb-remote-make-tid-pid-type-long-in-write_ptid.patch'
[ALL  ]    patching file gdb/remote.c
[DEBUG]    ==> Return status 0

...


# 追加したパッチを当てているログ

[DEBUG]    ==> Executing:  '/usr/bin/patch' '--no-backup-if-mismatch' '-g0' '-F1' '-p1' '-f' '-i' 'sdk-ng/build/build_riscv64/../../patches/gdb/9.2/0007-gdb-fix-python3.9.patch'
[ALL  ]    patching file gdb/python/python.c
[ALL  ]    Hunk #1 succeeded at 234 (offset -4 lines).
[ALL  ]    Hunk #2 succeeded at 271 (offset -4 lines).
[ALL  ]    Hunk #3 succeeded at 952 (offset -19 lines).
[ALL  ]    Hunk #4 succeeded at 1552 (offset -68 lines).
[ALL  ]    Hunk #5 succeeded at 1720 (offset -70 lines).
[ALL  ]    patch unexpectedly ends in middle of line
[DEBUG]    ==> Return status 0

ちなみに Zephyr SDK のビルド後、GDB のソースコードは sdk-ng/build/build_riscv64/.build/riscv64-zephyr-elf/src/gdb に展開されます。パッチが正常に当たったか確認するなら、このソースコードを見れば確実でしょう。

SDK は build/output 以下に生成されます。RISC-V 64 であれば build/output/riscv64-zephyr-elf です。生成されたバイナリが動くか確かめましょう。

生成された GDB を実行
$ cd build/output/riscv64-zephyr-elf/bin

$ ./riscv64-zephyr-elf-gdb --version
GNU gdb (crosstool-NG 1.24.0.212_d7da3a9) 9.2
Copyright (C) 2020 Free Software Foundation, Inc.
License GPLv3+: GNU GPL version 3 or later <http://gnu.org/licenses/gpl.html>
This is free software: you are free to change and redistribute it.
There is NO WARRANTY, to the extent permitted by law.

動きました、良かった良かった。build/output 下に生成された riscv64-zephyr-elf ディレクトリを Zephyr SDK のインストールディレクトリ下にある同名のディレクトリと差し替えれば、GDB が動くはずです。

編集者: すずき(更新: 2021年 1月 18日 16:21)

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2021年 1月 17日

Debian Testing と Zephyr SDK その 2 - パッチを当てて SDK ビルドをする前に

目次: Zephyr を調べる - まとめリンク

GDB と Python 3.9 の組み合わせは、SEGV でクラッシュしました。調べてみると Fedora の Bugzilla にドンピシャの情報が載っていました。Python 3.9 と GDB の組み合わせが動かなかったこと、Red Hat の人がパッチを作ってくれて、5/28 に修正されたこと、などが書いてあります。

Zephyr SDK の GDB は 9.2(2020年 5月 23日リリース)で、上記の Python 3.9 で動かすための修正は入っていません。残念。選択肢としては下記の 2つが考えられます。

  • 10.1(2020年 10月 24日リリース)を使う
  • 9.2 + クラッシュを治すパッチ(リンク)を当てる

GDB のバージョンを変えると新たな厄災を招く恐れがあるため、今回は保守的に 9.2 + パッチで行こうと思います。

基本(Crosstool-NG)に立ち戻る

Zephyr SDK は内部で Crosstool-NG というツールチェーンのビルドツールを利用しています。Zephyr SDK に突撃する前に Crosstool-NG の仕組みをおさらいし、9.2 + パッチでビルドする方法を試します。

Zephyr SDK の configs/ ディレクトリの下を見ると *.config ファイルがたくさんあります。実はこれらは Crosstool-NG のコンフィグファイルです。このファイルを Crosstool-NG にコピーするとツールチェーンが作成できます。わかりやすいですね。

Zephyr SDK が持っている Crosstool-NG のコンフィグファイル
$ cd sdk-ng

$ ls configs/
arc.config    nios2.config                  xtensa_intel_byt_adsp.config
arm.config    riscv64.config                xtensa_intel_s1000.config
arm64.config  sparc.config                  xtensa_nxp_imx8m_adsp.config
i586.config   x86_64-zephyr-elf.config      xtensa_nxp_imx_adsp.config
iamcu.config  xtensa_intel_apl_adsp.config  xtensa_sample_controller.config
mips.config   xtensa_intel_bdw_adsp.config

Crosstool-NG はツールチェーンの各モジュールにパッチを当てられます。例えば GDB 9.2 ならば packages/gdb/9.2/ の下にパッチファイルを置くと、若い番号から順番にパッチ適用してくれます。

Crosstool-NG の GDB 9.2 用パッチ
$ ls packages/gdb/9.2/

0000-musl_fix.patch                                 0004-allow-android.patch
0001-uclibc-no-gettimeofday-clobber.patch           chksum
0002-xtensa-make-sure-ar_base-is-initialized.patch  version.desc
0003-WIP-end-of-prologue-detection-hack.patch

このディレクトリに 0005-xxxx.patch のような名前のパッチを追加すると、0004-allow-android.patch のあとにパッチを当ててくれます。便利ですね。パッチ当て処理の実装を見ましょう。

Crosstool-NG のパッチ当て実装

# crosstool-ng/scripts/functions

CT_DoExtractPatch()
{

...

            CT_Pushd "${src_dir}/${basename}"
            for d in "${patch_dirs[@]}"; do
                CT_DoLog DEBUG "Looking for patches in '${d}'..."
                if [ -n "${d}" -a -d "${d}" ]; then
                    for p in "${d}"/*.patch; do    #★パッチファイルを列挙、パッチ当てる
                        if [ -f "${p}" ]; then
                            CT_DoExecLog ALL ${patch} --no-backup-if-mismatch -g0 -F1 -p1 -f -i "${p}"
                        fi
                    done
                fi
            done

...

ビルド後にできるログ build.log を Looking for patches で検索していくと、パッチを当てている箇所が確認できます。

Crosstool-NG のパッチ当てログ
...

[DEBUG]    Looking for patches in 'crosstool-ng/packages/gdb/9.2'...
[DEBUG]    ==> Executing:  '/usr/bin/patch' '--no-backup-if-mismatch' '-g0' '-F1' '-p1' '-f' '-i' 'crosstool-ng/packages/gdb/9.2/0000-musl_fix.patch'
[ALL  ]    patching file gdb/linux-nat.c
[ALL  ]    patching file gdb/stopcode.h
[DEBUG]    ==> Return status 0
[DEBUG]    ==> Executing:  '/usr/bin/patch' '--no-backup-if-mismatch' '-g0' '-F1' '-p1' '-f' '-i' 'crosstool-ng/packages/gdb/9.2/0001-uclibc-no-gettimeofday-clobber.patch'
[ALL  ]    patching file gnulib/configure
[ALL  ]    patching file gnulib/import/m4/gettimeofday.m4
[DEBUG]    ==> Return status 0

...

Crosstool-NG がパッチを当てる順はシェルのファイル列挙順のため、ファイル名は必ずしも数字で始める必要はないです。しかし、前例に習ったほうが良いでしょう。パッチを 0005-fix-python3.9.patch という名前で追加します。

Crosstool-NG でパッチを追加してビルド
$ git clone https://github.com/crosstool-ng/crosstool-ng
$ cd crosstool-ng

$ cat > packages/gdb/9.2/0005-fix-python3.9.patch
(パッチをコピペする)

$ ./bootstrap
$ ./configure --enable-local
$ make

$ cp ../sdk-ng/configs/riscv64.config ./.config

$ ./ct-ng menuconfig
$ ./ct-ng build

ビルド後にできるログ build.log を確認して、パッチが当たっていることを確かめます。

Crosstool-NG のパッチ追加後のログ
...

[DEBUG]    Looking for patches in 'crosstool-ng/packages/gdb/9.2'...
[DEBUG]    ==> Executing:  '/usr/bin/patch' '--no-backup-if-mismatch' '-g0' '-F1' '-p1' '-f' '-i' 'crosstool-ng/packages/gdb/9.2/0000-musl_fix.patch'
[ALL  ]    patching file gdb/linux-nat.c
[ALL  ]    patching file gdb/stopcode.h
[DEBUG]    ==> Return status 0
[DEBUG]    ==> Executing:  '/usr/bin/patch' '--no-backup-if-mismatch' '-g0' '-F1' '-p1' '-f' '-i' 'crosstool-ng/packages/gdb/9.2/0001-uclibc-no-gettimeofday-clobber.patch'
[ALL  ]    patching file gnulib/configure
[ALL  ]    patching file gnulib/import/m4/gettimeofday.m4
[DEBUG]    ==> Return status 0

...

[DEBUG]    ==> Executing:  '/usr/bin/patch' '--no-backup-if-mismatch' '-g0' '-F1' '-p1' '-f' '-i' 'crosstool-ng/packages/gdb/9.2/0005-python3.9.patch'
[ALL  ]    patching file gdb/python/python.c
[ALL  ]    Hunk #1 succeeded at 234 (offset -4 lines).
[ALL  ]    Hunk #2 succeeded at 271 (offset -4 lines).
[ALL  ]    Hunk #3 succeeded at 952 (offset -19 lines).
[ALL  ]    Hunk #4 succeeded at 1552 (offset -68 lines).
[ALL  ]    Hunk #5 succeeded at 1720 (offset -70 lines).
[ALL  ]    patch unexpectedly ends in middle of line
[DEBUG]    ==> Return status 0

GDB の開発メールアーカイブから適当にコピペしてパッチを作ったので、Hunk がずれてるよって怒られましたが、パッチ当ては成功しています。あまり気にしなくても良いでしょう。ビルド後は動作確認しましょう。

Crosstool-NG でパッチ追加後のバイナリ動作確認
$ cd ~/x-tools/riscv64-zephyr-elf/bin

$ ./riscv64-zephyr-elf-gdb --version

GNU gdb (crosstool-NG 1.24.0.254_fcf3233) 9.2
Copyright (C) 2020 Free Software Foundation, Inc.
License GPLv3+: GNU GPL version 3 or later <http://gnu.org/licenses/gpl.html>
This is free software: you are free to change and redistribute it.
There is NO WARRANTY, to the extent permitted by law.

動きました。良かった良かった。

編集者: すずき(更新: 2021年 1月 18日 16:21)

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2021年 1月 16日

QEMU のデバッグ用ビルド方法

たまに RISC-V 向けの QEMU の動きを見たいときがあって、デバッグビルドをするのですが、やり方を忘れがちなのでメモしておきます。

QEMU ビルド

$ mkdir build
$ cd build

$ ../configure --target-list=riscv32-softmmu,riscv32-linux-user,riscv64-softmmu,riscv64-linux-user \
    --disable-docs --enable-debug

...

qemu 5.2.50

                   Install prefix: /usr/local
                   BIOS directory: share/qemu
                    firmware path: /usr/local/share/qemu-firmware
                 binary directory: bin
                library directory: lib
                 module directory: lib/qemu
                libexec directory: libexec
                include directory: include
                 config directory: /usr/local/etc
            local state directory: /usr/local/var
                 Manual directory: share/man
                    Doc directory: /usr/local/share/doc

...

                 thread sanitizer: NO
                         rng-none: NO
                    Linux keyring: YES
                     FUSE exports: NO
                       FUSE lseek: NO

  Subprojects
                    libvhost-user: YES

Found ninja-1.10.1 at /usr/bin/ninja

$ ninja

ビルドが成功すると build ディレクトリ以下に qemu-system-riscv32 や qemu-system-riscv64 が生成されているはずです。

編集者: すずき(更新: 2021年 1月 17日 14:28)

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2021年 1月 14日

Debian Testing と Zephyr SDK その 1 - 自分で SDK をビルド

目次: Zephyr を調べる - まとめリンク

開発用のマシンでは Debian Testing を使っているのですが、久しぶりに dist-upgrade したところ Python 3.8 が消えてしまいました。Python 3.9 に移行したみたいです。

アップデート時は「そうなんだ、3.9 になったんだな。」くらいの認識でスルーしまいたが、Zephyr を使おうとしたら異変に気づきました。なんと Zephyr SDK の GDB が動きません。どうしてこうなった。

GDB を起動するとエラー
$ riscv64-zephyr-elf-gdb
riscv64-zephyr-elf-gdb: error while loading shared libraries: libpython3.8.so.1.0: cannot open shared object file: No such file or directory

Debian は元々 Zephyr SDK のサポート範囲に入っていない(Ubuntu のみ)ですし、Debian Testing なんてサポートされるはずがないので、自力で解決する必要があります。

Zephyr SDK のビルド

Zephyr SDK のビルド手順は簡単ですが、Debian Testing だとうまくいきません。

Zephyr SDK のビルド
$ git clone https://github.com/zephyrproject-rtos/sdk-ng
$ cd sdk-ng

$ ./go.sh riscv64
./go.sh: 行 17: python: コマンドが見つかりません

Python が見つからず怒られます。Debian Testing は /usr/bin/python がなくなったため、go.sh の python を python3 に書き換えてあげると動きます。他にも Python 3.8 を想定している箇所があるので、Python 3.9 に直します。

Zephyr SDK 改変(RISC-V 64 向け)

diff --git a/configs/riscv64.config b/configs/riscv64.config
index 295f2c0..a9fc301 100644
--- a/configs/riscv64.config
+++ b/configs/riscv64.config
@@ -46,5 +46,5 @@ CT_CC_LANG_CXX=y
 CT_CC_GCC_LIBSTDCXX_NANO=y
 CT_DEBUG_GDB=y
 CT_GDB_V_9_2=y
-CT_GDB_CROSS_PYTHON_BINARY="python3.8"
+CT_GDB_CROSS_PYTHON_BINARY="python3.9"
 CT_GDB_CROSS_BUILD_NO_PYTHON=y
diff --git a/go.sh b/go.sh
index e5442fa..7a45fd8 100755
--- a/go.sh
+++ b/go.sh
@@ -14,7 +14,7 @@ fi
 
 COMMIT="d7da3a9c7f0f3a90bb4c71b91aea6cbc2471a541"
 GITDIR=${PWD}
-JOBS=$(python -c 'import multiprocessing as mp; print(mp.cpu_count())')
+JOBS=$(python3 -c 'import multiprocessing as mp; print(mp.cpu_count())')
 
 unameOut="$(uname -s)"
 unameMachine="$(uname -m)"

SDK は build/output 以下に生成されます。RISC-V 64 であれば build/output/riscv64-zephyr-elf です。生成されたバイナリが動くか確かめましょう。

生成された GDB を実行
$ cd build/output/riscv64-zephyr-elf/bin

$ ./riscv64-zephyr-elf-gdb
Segmentation fault

SEGV で死にました。うーん、だめそうですね……。次回以降、直せないかトライします。

編集者: すずき(更新: 2021年 1月 18日 16:11)

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