KVM在嵌入式Linux上的移植

Colbie

1 uCLinux及KVM简介

uCLinux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。

KVM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。

! A7 S" [: A/ ^/ A/ m7 F: G. ]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。
2 E. l* h; Y1 S6 O7 w* U8 K
　　2 获取并安装交叉开发工具
& L* N  g8 a; r/ V+ ?0 a  p# o' u
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。
- l4 y" J! i3 i
8 j) v$ I4 J, o4 \, y8 M" T　　3. 获取KVM源代码

: N0 g' g- N' V6 g& u5 ?) U从http://www.sun.com/software/communitysource/j2me/cldc/download.xml获取KVM的源代码文件。

) Y# ]8 ]( `# R; o- P; f　　4. 修改KVM的Makefile
$ q$ ^* |. Y2 E$ e; z( ]% J) W
下载并且解压CLDC后，下面讲述KVM具体的移植过程：

修改j2me_cldc/kvm/VmUnix/build/Makefile文件
7 k9 ~' R2 S* B* i9 k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。
" v4 `+ d/ w2 q5 A& S
5 T/ c% v* X, O  n' Q& Q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：
! A' f/ b9 C7 G9 \; S2 [7 S  bifeq ($(PLATFORM), linux)
# 注释掉原有LIBS = -lm -lnsl
  o1 S' U" O8 C5 p8 x# LIBS = -lm –lnsl
1 w( l1 u! U. T& `# 添加如下一行
LIBS =
# 注释掉原有CPPFLAGS = -DUNIX -DLINUX -D$(ARCH)
# CPPFLAGS = -DUNIX -DLINUX -D$(ARCH)
( i7 _, i2 m/ }# V# 修改CPPFLAGS 定义如下：
$ S5 r! t. I0 P2 B- cCPPFLAGS = -D$(ARCH)
6 n- f+ Z  s& @7 f& c' c  L+ v% N-I$(TOP)/kvm/VmCommon/h -I$(TOP)/kvm/VmUnix/h
-I$(TOP)/kvm/VmExtra/h -I$(TOP)/jam/h -I$(TOP)/kvm/VmCommon/src
endif
BUILD_ROOT=/usr/local
lib1=${BUILD_ROOT}/lib/gcc-lib/arm-elf/3.0
. G) w3 t/ [- ?" `3 T3 t" k) M! H2 `lib=${BUILD_ROOT}/arm-elf/lib
4 J" u1 t8 e: Z# ^$ ^- R2 E) yinclude=${BUILD_ROOT}/arm-elf/include/
# 用arm-elf-gcc定义CC，并指明包括的头文件路径和编译选项
CC=arm-elf-gcc -I$(include) -D__uClinux__ -D__USE_BSD=1
+ l2 }' b3 c' |# 用arm-elf-ld定义LD，连接目标文件时使用
LD=arm-elf-ld
/ i; F' k, W  t/ ~) G1 pWEC_LDFLAGS=-L./ -L${lib} -L${lib}/lib -L${lib}/libc -L${lib1} -T${lib}/elf2flt.ld
" j- \; t) O/ N9 k* u; xEXTLIBS= -lc -lgcc -lc
LDFLAGS =
5 @$ W, m5 c1 \ifeq ($(GCC), true)

; |+ r5 Q7 K! x$ S1 q1 ]9 X  # 注释掉CC = gcc， 事实上由于ifeq ($(GCC), true) 不成立，该处不会执行到。
! U1 z/ v& S# g. i# CC = gcc
2 T: n* L% M) P' `& z( A* yCFLAGS = -Wall $(CPPFLAGS) $(ROMFLAGS) $(OTHER_FLAGS)
6 d. ~6 Q: q. o* mDEBUG_FLAG = -g
OPTIMIZE_FLAG = -O2
* i) A, H- i9 |" }0 N6 velse
  S0 E" q3 O# \* x4 J% H) V5 y# 注释掉CC = cc 一行，这样，系统采用CC=arm-elf-gcc 编译KVM
# CC = cc
5 M$ P5 `9 e$ e3 BCFLAGS = -Xa $(CPPFLAGS) $(ROMFLAGS) $(OTHER_FLAGS)
! f' U3 ~; z! ?$ C' |7 d. NDEBUG_FLAG = -g -xsb
3 c! g2 N( O; q' y  rOPTIMIZE_FLAG = -xO2
: m& {' I  v& U8 p* h& h5 Uendif
4 N9 @( C) M- K4 ]. ]2 o. bDEBUG_FLAG += -DINCLUDEDEBUGCODE=1
$(TOP)/tools/jcc/ROMjavaUnix.c $(TOP)/tools/jcc/nativeFunctionTableUnix.c: jcc
- W) d, `. D, \1 q; @9 EUnix
  y9 c5 Y4 v& Q: m! u8 Y5 l.PHONY: jccUnix
jccUnix:
@(cd $(TOP)/tools/jcc; $(MAKE) unix)
kvm$(j)$(g): obj$j$g/ $(CLEANUPXPM) $(OBJFILES)
@Echo "Linking ... $@"
# 注释掉@$(CC) $(OBJFILES) -o $@ $(LIBS) $(EXTLIBS) 一行
" o" \0 \0 }' v' F9 @+ Q$ W# @$(CC) $(OBJFILES) -o $@ $(LIBS) $(EXTLIBS)
: _4 y, r( ^4 ^: N2 g4 `/ |( i+ d! ^# 用arm-elf-ld连接目标文件
$(LD) -o kvm.x $(WEC_LDFLAGS) -r -d $(OBJFILES) $(LIBS) $(EXTLIBS) -Map kvm.map

7 s9 e: \/ \% H- X3 K/ U* i　　5. 编译uCLinux版本的KVM
) x9 N  l! f& U( O
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：
; [1 ?1 X% t1 p; O6 _3 P" Velf2lft –o kvm kvm.x
生成kvm可执行文件，至此，整个kvm编译过程完成。
- k5 M" f. V4 `
! h$ u! s* h: P' q& [　　6. 测试KVM
- h  K! v4 v1 u1 b7 R  y
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：
2 @8 m1 u4 O; f& @
./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
./kvm –classpath /bin HelloWorld

　　7. 小结
$ f3 g# z3 D% |" Y# Y
1 C6 D: i7 u" R( ~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。
' Q2 q+ X! D' L; e

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