KVM在嵌入式Linux上的移植

Colbie

1 uCLinux及KVM简介

7 [' h& B5 U5 P4 J: KuCLinux是一款优秀的嵌入式Linux操作系统，是micro-Conrol-Linux的缩写，同时也是开放源码的嵌入式Linux的典范之作。uCLinux主要是针对目标处理器没有存储管理单元MMU(Memory Management Unit) 的嵌入式系统而设计的，它已经被成功地移植到了很多平台上。它秉承了标准Linux的优良特性，经过各方面的小型化改造，形成了一个高度优化的、代码紧凑的嵌入式Linux。虽然它的体积很小，却仍然保留了Linux的大多数优点：稳定、良好的移植性、优秀的网络功能、对各种文件系统完备的支持和标准丰富的API。它专为嵌入式系统做了许多小型化的工作，目前已支持多款CPU。其编译后的目标文件可控制在几百KB数量级，并已被成功地移植到很多平台上。

2 X- m7 @; d: P: f2 CKVM是一种专门为嵌入式设备使用的JAVA虚拟机，它主要为J2ME CLDC使用。KVM可以理解为K Virtual Machine或者是 KJava Virtual Machine。是一种精简，可移植的，专门为小设备，有内存，CPU等资源限制(例如：手机，PDA，POS机等嵌入式设备)设计的JAVA虚拟机。
3 W, S( p. G& J+ D% p4 u
KVM的目的是创造一个尽可能小的且尽可能完整的JAVA虚拟机，使开发者不用像开发C语言一样关心硬件，而通过JAVA语言来进行开发，达到一次编译，各种平台使用的目的。
8 u1 c  N8 c2 d/ v' z0 f" k! r' u
　　2 获取并安装交叉开发工具

% \+ b) W9 H3 `! w从http://sourceforge.net/project/showfiles.php?group_id=58162&package_id=54041获取ARM-elf-tools交叉编译安装包。这里笔者曾经使用arm-elf-tools-20030314.sh编译KVM，但遇到编译错误。所以建议各位读者下载arm-elf-gcc3.0以上的版本进行编译。

　　3. 获取KVM源代码
9 ]1 Z/ _6 E* [  M9 x$ j
从http://www.sun.com/software/communitysource/j2me/cldc/download.xml获取KVM的源代码文件。
% o# W, {' L! V' d$ I. ^+ t3 j
　　4. 修改KVM的Makefile

9 _( m2 E  x' f/ N下载并且解压CLDC后，下面讲述KVM具体的移植过程：

: L0 \" t8 y" `) D1 L+ i7 t( S修改j2me_cldc/kvm/VmUnix/build/Makefile文件
该Makefile是编译KVM所用到的，因为KVM是用C语言实现的，所以从理论上来讲，也只要使用针对不同体系结构CPU的编译器编译KVM即可，这样也就是如何实现交叉编译KVM的问题了。

. i4 B1 \" r1 [; t修改Makefile文件需要熟悉makefile的语法规则，这里不对该语言规则详细讲述，只对修改Makefile过程中涉及的内容做解释，请读者参阅关于makefile语法规则方面的相关资料。所涉及的Makefile修改部分如下：
ifeq ($(PLATFORM), linux)
# 注释掉原有LIBS = -lm -lnsl
# LIBS = -lm –lnsl
# 添加如下一行
4 `7 `0 e  B8 w! `6 B( Y7 HLIBS =
# 注释掉原有CPPFLAGS = -DUNIX -DLINUX -D$(ARCH)
# CPPFLAGS = -DUNIX -DLINUX -D$(ARCH)
# _) N# I9 F4 F8 A8 h: W: j# 修改CPPFLAGS 定义如下：
, `$ ~, l. O2 l( ICPPFLAGS = -D$(ARCH)
-I$(TOP)/kvm/VmCommon/h -I$(TOP)/kvm/VmUnix/h
-I$(TOP)/kvm/VmExtra/h -I$(TOP)/jam/h -I$(TOP)/kvm/VmCommon/src
" e) R2 x  n8 ^* J4 Mendif
BUILD_ROOT=/usr/local
2 l9 J7 J  C' U. v0 F/ xlib1=${BUILD_ROOT}/lib/gcc-lib/arm-elf/3.0
# J- R  M9 d/ u8 J( I" slib=${BUILD_ROOT}/arm-elf/lib
5 a4 S, Y7 Y  U4 j* binclude=${BUILD_ROOT}/arm-elf/include/
/ S# L* v) R" u2 F# 用arm-elf-gcc定义CC，并指明包括的头文件路径和编译选项
) I  @4 G! o2 K0 HCC=arm-elf-gcc -I$(include) -D__uClinux__ -D__USE_BSD=1
* t1 Y0 r- Z  g  d+ Q# 用arm-elf-ld定义LD，连接目标文件时使用
LD=arm-elf-ld
WEC_LDFLAGS=-L./ -L${lib} -L${lib}/lib -L${lib}/libc -L${lib1} -T${lib}/elf2flt.ld
3 A2 I. B* W& [! u0 Q: aEXTLIBS= -lc -lgcc -lc
LDFLAGS =
ifeq ($(GCC), true)

  # 注释掉CC = gcc， 事实上由于ifeq ($(GCC), true) 不成立，该处不会执行到。
# CC = gcc
4 J8 y9 L1 a4 p1 P: r0 m. C7 ^( DCFLAGS = -Wall $(CPPFLAGS) $(ROMFLAGS) $(OTHER_FLAGS)
  ?, P5 ^) H4 e9 H. W7 yDEBUG_FLAG = -g
  q4 l# |' A5 g, [3 R0 DOPTIMIZE_FLAG = -O2
  ?0 g  y, n/ l" A) G* V5 pelse
# 注释掉CC = cc 一行，这样，系统采用CC=arm-elf-gcc 编译KVM
; H8 T/ v& H. e! ~1 z$ V# CC = cc
! @% {7 H; t. W7 ~& Q! U: kCFLAGS = -Xa $(CPPFLAGS) $(ROMFLAGS) $(OTHER_FLAGS)
DEBUG_FLAG = -g -xsb
OPTIMIZE_FLAG = -xO2
) I! z* f8 b, l& F8 t) D0 Z9 {endif
DEBUG_FLAG += -DINCLUDEDEBUGCODE=1
3 O; M; l8 c" P7 ~$ Z& {' D+ }7 Q$ [) f$(TOP)/tools/jcc/ROMjavaUnix.c $(TOP)/tools/jcc/nativeFunctionTableUnix.c: jcc
Unix
0 T: Q# X& A0 B1 y) }6 b.PHONY: jccUnix
7 ~6 {" B( E. E% PjccUnix:
@(cd $(TOP)/tools/jcc; $(MAKE) unix)
5 j# C$ t# h, {kvm$(j)$(g): obj$j$g/ $(CLEANUPXPM) $(OBJFILES)
: l5 R( V) Y/ E( ~@Echo "Linking ... $@"
# 注释掉@$(CC) $(OBJFILES) -o $@ $(LIBS) $(EXTLIBS) 一行
# @$(CC) $(OBJFILES) -o $@ $(LIBS) $(EXTLIBS)
# 用arm-elf-ld连接目标文件
: {" R8 u) V! c5 J$(LD) -o kvm.x $(WEC_LDFLAGS) -r -d $(OBJFILES) $(LIBS) $(EXTLIBS) -Map kvm.map
( N5 {, n4 G0 a& h# }8 U, x" C$ z7 L
  k( g5 v' |7 j  o, X: _4 X; P　　5. 编译uCLinux版本的KVM

. J% |0 Z" K& v2 y! C修改Makefile后，切换到j2me_cldc/build/linux目录，执行make命令编译kvm。如果不能通过编译，建议用arm-elf-gcc3.0以上版本的交叉编译工具进行编译。编译完成后，将在j2me_cldc/kvm/VmUnix/build目录下生成kvm.x文件，因为uClinux操作系统上可执行文件都必须为Flat格式，需用elf2flt工具对kvm.x进行转换。在终端提示符下执行如下命令：
elf2lft –o kvm kvm.x
生成kvm可执行文件，至此，整个kvm编译过程完成。
9 Y9 L, a8 _% ]" v6 H- \* [
　　6. 测试KVM
' @* S" N. p5 E$ G4 m
这样编译出来的kvm是针对ARM体系结构的，所以在Red Hat Linux 7.3系统上无法运行，读者可以编辑“Hello World”程序。然后在终端提示符下做如下测试：
& v. ?; j: s* [% ^2 _
1 h% g. y) c# k  ?) j./kvm –classpath j2me_cldc/samples/classes HelloWorld
程序报错，这说明当前编译出来的KVM不是针对X86体系结构。接下来下载kvm到运行uClinux操作系统的嵌入式设备上，再测试kvm。

拷贝kvm以及HelloWorld.class到 uClinux-dist/romfs/bin目录下执行make image，生成包含kvm及HelloWorld.class的romfs.img
下载image.ram和romfs.img到板子上uClinux系统启动后，输入如下命令测试
# u2 J, b" J* F: r0 r! _./kvm –classpath /bin HelloWorld
6 {+ B% }7 B$ w
0 f; J: ^2 X6 w; l2 ^* [　　7. 小结
+ T: L8 X* ~  K* P, f$ g- _
本文以uCLinux嵌入式操作系统为例讨论了KVM的移植过程，若读者希望在其他体系结构的嵌入式Linux(比如PPC Linux, MIPS Linux)系统上移植KVM，可以根据其编译环境修改KVM的Makefile进行编译。如果为让系统支持更多的功能，如MIDP等，则需要作进一步的研究与探索。
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