KVM在嵌入式Linux上的移植

本文以u(píng)CLinux嵌入式操作系統(tǒng)為例，介紹移植KVM的過(guò)程。分以下部分進(jìn)行介紹：

　　uCLinux及KVM簡(jiǎn)介

　　獲取并安裝交叉開(kāi)發(fā)工具

　　獲取KVM源代碼

　　修改KVM的Makefile

　　編譯uCLinux版本的KVM

　　測(cè)試KVM

　　小結(jié)

　　1 uCLinux及KVM簡(jiǎn)介

　　uCLinux是一款優(yōu)秀的嵌入式Linux操作系統(tǒng)，是micro-Conrol-Linux的縮寫(xiě)，同時(shí)也是開(kāi)放源碼的嵌入式Linux的典范之作。uCLinux主要是針對(duì)目標(biāo)處理器沒(méi)有存儲(chǔ)管理單元MMU(Memory Management Unit) 的嵌入式系統(tǒng)而設(shè)計(jì)的，它已經(jīng)被成功地移植到了很多平臺(tái)上。它秉承了標(biāo)準(zhǔn)Linux的優(yōu)良特性，經(jīng)過(guò)各方面的小型化改造，形成了一個(gè)高度優(yōu)化的、代碼緊湊的嵌入式Linux。雖然它的體積很小，卻仍然保留了Linux的大多數(shù)優(yōu)點(diǎn)：穩(wěn)定、良好的移植性、優(yōu)秀的網(wǎng)絡(luò)功能、對(duì)各種文件系統(tǒng)完備的支持和標(biāo)準(zhǔn)豐富的API。它專(zhuān)為嵌入式系統(tǒng)做了許多小型化的工作，目前已支持多款CPU。其編譯后的目標(biāo)文件可控制在幾百KB數(shù)量級(jí)，并已被成功地移植到很多平臺(tái)上。

　　KVM是一種專(zhuān)門(mén)為嵌入式設(shè)備使用的JAVA虛擬機(jī)，它主要為J2ME CLDC使用。KVM可以理解為K Virtual Machine或者是 KJava Virtual Machine。是一種精簡(jiǎn)，可移植的，專(zhuān)門(mén)為小設(shè)備，有內(nèi)存，CPU等資源限制(例如：手機(jī)，PDA，POS機(jī)等嵌入式設(shè)備)設(shè)計(jì)的JAVA虛擬機(jī)。

　　KVM的目的是創(chuàng)造一個(gè)盡可能小的且盡可能完整的JAVA虛擬機(jī)，使開(kāi)發(fā)者不用像開(kāi)發(fā)C語(yǔ)言一樣關(guān)心硬件，而通過(guò)JAVA語(yǔ)言來(lái)進(jìn)行開(kāi)發(fā)，達(dá)到一次編譯，各種平臺(tái)使用的目的。

　　2 獲取并安裝交叉開(kāi)發(fā)工具

　　從http://sourceforge.net/project/showfiles.php?group_id=58162&package_id=54041獲取arm-elf-tools交叉編譯安裝包。這里筆者曾經(jīng)使用arm-elf-tools-20030314.sh編譯KVM，但遇到編譯錯(cuò)誤。所以建議各位讀者下載arm-elf-gcc3.0以上的版本進(jìn)行編譯。

　　3. 獲取KVM源代碼

　　從http://www.sun.com/software/communitysource/j2me/cldc/download.xml獲取KVM的源代碼文件。

　　4. 修改KVM的Makefile

下載并且解壓CLDC后，下面講述KVM具體的移植過(guò)程：

 

　　修改j2me_cldc/kvm/VmUnix/build/Makefile文件

　　該Makefile是編譯KVM所用到的，因?yàn)镵VM是用C語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)的，所以從理論上來(lái)講，也只要使用針對(duì)不同體系結(jié)構(gòu)CPU的編譯器編譯KVM即可，這樣也就是如何實(shí)現(xiàn)交叉編譯KVM的問(wèn)題了。

　　修改Makefile文件需要熟悉makefile的語(yǔ)法規(guī)則，這里不對(duì)該語(yǔ)言規(guī)則詳細(xì)講述，只對(duì)修改Makefile過(guò)程中涉及的內(nèi)容做解釋?zhuān)?qǐng)讀者參閱關(guān)于makefile語(yǔ)法規(guī)則方面的相關(guān)資料。所涉及的Makefile修改部分如下：

　　ifeq ($(PLATFORM), linux)

　　# 注釋掉原有LIBS = -lm -lnsl

　　# LIBS = -lm –lnsl

　　# 添加如下一行

　　LIBS =

　　# 注釋掉原有CPPFLAGS = -DUNIX -DLINUX -D$(ARCH)

　　# CPPFLAGS = -DUNIX -DLINUX -D$(ARCH)

　　# 修改CPPFLAGS 定義如下：

　　CPPFLAGS = -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

　　endif

　　BUILD_ROOT=/usr/local

　　lib1=${BUILD_ROOT}/lib/gcc-lib/arm-elf/3.0

　　lib=${BUILD_ROOT}/arm-elf/lib

　　include=${BUILD_ROOT}/arm-elf/include/

　　# 用arm-elf-gcc定義CC，并指明包括的頭文件路徑和編譯選項(xiàng)

　　CC=arm-elf-gcc -I$(include) -D__uClinux__ -D__USE_BSD=1

　　# 用arm-elf-ld定義LD，連接目標(biāo)文件時(shí)使用

　　LD=arm-elf-ld

　　WEC_LDFLAGS=-L./ -L${lib} -L${lib}/lib -L${lib}/libc -L${lib1} -T${lib}/elf2flt.ld

　　EXTLIBS= -lc -lgcc -lc

　　LDFLAGS =

　　ifeq ($(GCC), true)[!--empirenews.page--]

　　# 注釋掉CC = gcc， 事實(shí)上由于ifeq ($(GCC), true) 不成立，該處不會(huì)執(zhí)行到。

　　# CC = gcc

　　CFLAGS = -Wall $(CPPFLAGS) $(ROMFLAGS) $(OTHER_FLAGS)

　　DEBUG_FLAG = -g

　　OPTIMIZE_FLAG = -O2

　　else

　　# 注釋掉CC = cc 一行，這樣，系統(tǒng)采用CC=arm-elf-gcc 編譯KVM

　　# CC = cc

　　CFLAGS = -Xa $(CPPFLAGS) $(ROMFLAGS) $(OTHER_FLAGS)

　　DEBUG_FLAG = -g -xsb

　　OPTIMIZE_FLAG = -xO2

　　endif

　　DEBUG_FLAG += -DINCLUDEDEBUGCODE=1

　　$(TOP)/tools/jcc/ROMjavaUnix.c $(TOP)/tools/jcc/nativeFunctionTableUnix.c: jcc

　　Unix

　　.PHONY: jccUnix

　　jccUnix:

　　@(cd $(TOP)/tools/jcc; $(MAKE) unix)

　　kvm$(j)$(g): obj$j$g/ $(CLEANUPXPM) $(OBJFILES)

　　@echo "Linking ... $@"

　　# 注釋掉@$(CC) $(OBJFILES) -o $@ $(LIBS) $(EXTLIBS) 一行

　　# @$(CC) $(OBJFILES) -o $@ $(LIBS) $(EXTLIBS)

　　# 用arm-elf-ld連接目標(biāo)文件

　　$(LD) -o kvm.x $(WEC_LDFLAGS) -r -d $(OBJFILES) $(LIBS) $(EXTLIBS) -Map kvm.map

　　5. 編譯uCLinux版本的KVM

　　修改Makefile后，切換到j(luò)2me_cldc/build/linux目錄，執(zhí)行make命令編譯kvm。如果不能通過(guò)編譯，建議用arm-elf-gcc3.0以上版本的交叉編譯工具進(jìn)行編譯。編譯完成后，將在j2me_cldc/kvm/VmUnix/build目錄下生成kvm.x文件，因?yàn)閡Clinux操作系統(tǒng)上可執(zhí)行文件都必須為Flat格式，需用elf2flt工具對(duì)kvm.x進(jìn)行轉(zhuǎn)換。在終端提示符下執(zhí)行如下命令：

　　elf2lft –o kvm kvm.x

　　生成kvm可執(zhí)行文件，至此，整個(gè)kvm編譯過(guò)程完成。

　　6. 測(cè)試KVM

　　這樣編譯出來(lái)的kvm是針對(duì)ARM體系結(jié)構(gòu)的，所以在Red Hat Linux 7.3系統(tǒng)上無(wú)法運(yùn)行，讀者可以編輯“Hello World”程序。然后在終端提示符下做如下測(cè)試：

　　./kvm –classpath j2me_cldc/samples/classes HelloWorld

　　程序報(bào)錯(cuò)，這說(shuō)明當(dāng)前編譯出來(lái)的KVM不是針對(duì)X86體系結(jié)構(gòu)。接下來(lái)下載kvm到運(yùn)行uClinux操作系統(tǒng)的嵌入式設(shè)備上，再測(cè)試kvm。

　　拷貝kvm以及HelloWorld.class到 uClinux-dist/romfs/bin目錄下執(zhí)行make image，生成包含kvm及HelloWorld.class的romfs.img

　　下載image.ram和romfs.img到板子上uClinux系統(tǒng)啟動(dòng)后，輸入如下命令測(cè)試

　　./kvm –classpath /bin HelloWorld

　　7. 小結(jié)

　　本文以u(píng)CLinux嵌入式操作系統(tǒng)為例討論了KVM的移植過(guò)程，若讀者希望在其他體系結(jié)構(gòu)的嵌入式Linux(比如PPC Linux, MIPS Linux)系統(tǒng)上移植KVM，可以根據(jù)其編譯環(huán)境修改KVM的Makefile進(jìn)行編譯。如果為讓系統(tǒng)支持更多的功能，如MIDP等，則需要作進(jìn)一步的研究與探索。