qemu 启动 arm64 版本最小根文件系统

2026-05-17 约 2433 字预计阅读 5 分钟

qemu 启动 arm64 版本最小根文件系统

下载 Linux 内核源码和 Busybox 源码

下载 Linux 内核源码

这里使用的是 v5.15.99 版本 Linux 内核。

linux-5.15.99.tar.xz

命令行下载

        
# 使用 wget 命令下载
wget https://mirrors.aliyun.com/linux-kernel/v5.x/linux-5.15.99.tar.xz
# 使用 curl 命令下载
curl -# -O https://mirrors.aliyun.com/linux-kernel/v5.x/linux-5.15.99.tar.xz

下载 Busybox 源码

这里使用的是 v1.36.1 稳定版本 Busybox。

busybox-1.36.1.tar.bz2

命令行下载

        
# 使用 wget 命令下载
wget https://busybox.net/downloads/busybox-1.36.1.tar.bz2
# 使用 curl 命令下载
curl -# -O https://busybox.net/downloads/busybox-1.36.1.tar.bz2

编译 Linux 内核源码和 Busybox 源码

编译 Linux 内核源码

需要使用 arm64 架构的编译工具链。如果是 x86_64 平台，则需要安装 arm64 架构的交叉编译工具链。这里是 aarch64 平台，直接使用 gcc 编译即可。

        
        
        
    
# 使用默认配置 .config
make defconfig
# 使用图形化配置 .config
make menuconfig
# 编译内核
make -j$(nproc)

这里使用默认 .config 配置文件就可以，不用修改。编译完成之后可以看到 arch/arm64/boot/Image 文件。

编译 Busybox 源码

        
        
        
    
# 使用默认配置 .config
make defconfig
# 使用图形化配置 .config
make menuconfig
# 编译 Busybox
make -j$(nproc)
# 安装 Busybox
make install

安装完成之后，可以看到 _install 文件夹，里面有 Busybox 的可执行文件。

制作 ext4 格式最小根文件系统

创建一个 4G 的文件，用于制作最小根文件系统。

        
# 使用 dd 命令创建文件
sudo dd if=/dev/zero of=rootfs.img bs=1M count=4096
# 或者使用 qemu-img 命令创建文件
qemu-img create -f raw rootfs.img 4G

使用 mkfs.ext4 命令创建 ext4 文件系统。

这里使用的是 EXT4 格式的根文件系统，所以格式化为 ext4 格式。

mkfs.ext4 rootfs.img

使用 mount 命令挂载根文件系统镜像。

        
mkdir rootfs
sudo mount -t ext4 rootfs.img rootfs

创建必要系统文件

        
mkdir -p rootfs/{dev,etc/init.d,home,lib,mnt,proc,root,sys,tmp,usr}

使用 cp 命令将 Busybox 的安装文件复制到根文件系统中。

cp -rf _install/* rootfs/

添加系统配置文件

5.1 添加 etc/inittab 文件，用于启动内核。

        
::sysinit:/etc/init.d/rcS
::respawn:-/bin/sh
::restart:/sbin/init
::ctrlaltdel:/sbin/reboot

5.2 添加 etc/init.d/rcS 文件，用于启动 Busybox。

        
#!/bin/sh

/bin/mount -a
/sbin/mdev -s

ifconfig eth0 192.168.1.121

5.3 添加 etc/profile 文件，用于设置环境变量。

        
#!/bin/sh

export USER=root
export HOSTNAME=arm64
export HOME=root
export PS1="[$USER@$HOSTNAME \w]\# "
export PATH=/bin:/sbin:/usr/bin:/usr/sbin
export LD_LIBRARY_PATH=/lib:/usr/lib

5.4 添加 etc/fstab 文件，用于挂载文件系统。

        
# <file system> <mount point>   <type>      <options>   <dump>  <pass>
proc            /proc           proc        defaults    0       0
sysfs           /sys            sysfs       defaults    0       0
devtmpfs        /dev            devtmpfs    defaults    0       0
tmpfs           /tmp            tmpfs       defaults    0       0

制作完成之后，可以使用 chroot 命令进入根文件系统验证。

sudo chroot rootfs/ /bin/sh

如果进入成功，则说明制作成功。接下来卸载根文件系统镜像即可！

使用 umount 命令卸载根文件系统镜像。

sudo umount rootfs

或者直接使用脚本创建最小根文件系统，qemu-arm64.sh 脚本内容如下：

        
        
        
    
#!/bin/bash

if [[ ! -f $(pwd)/busybox-1.36.1.tar.bz2 ]]; then
    wget https://busybox.net/downloads/busybox-1.36.1.tar.bz2
    tar -xf busybox-1.36.1.tar.bz2
fi

if [[ ! -f $(pwd)/linux-5.15.99.tar.xz ]]; then
    wget https://mirrors.aliyun.com/linux-kernel/v5.x/linux-5.15.99.tar.xz
    tar -xf linux-5.15.99.tar.xz
fi

if [[ -f $(pwd)/rootfs.img ]]; then
    rm -rf rootfs.img
fi

mkdir rootfs
qemu-img create -f raw rootfs.img 4G
mkfs.ext4 rootfs.img
sudo mount -t ext4 rootfs.img rootfs
sudo mkdir -p rootfs/{dev,etc/init.d,home,lib,mnt,proc,root,sys,tmp,usr}
sudo cp -rf busybox-1.36.1/_install/* rootfs/

# etc/inittab
echo "::sysinit:/etc/init.d/rcS" | sudo tee rootfs/etc/inittab > /dev/null
echo "::respawn:-/bin/sh" | sudo tee -a rootfs/etc/inittab > /dev/null
echo "::restart:/sbin/init" | sudo tee -a rootfs/etc/inittab > /dev/null
echo "::ctrlaltdel:/sbin/reboot" | sudo tee -a rootfs/etc/inittab > /dev/null

# etc/init.d/rcS
echo "#!/bin/sh" | sudo tee rootfs/etc/init.d/rcS > /dev/null
echo "" | sudo tee -a rootfs/etc/init.d/rcS > /dev/null
echo "/bin/mount -a" | sudo tee -a rootfs/etc/init.d/rcS > /dev/null
echo "/sbin/mdev -s" | sudo tee -a rootfs/etc/init.d/rcS > /dev/null
echo "" | sudo tee -a rootfs/etc/init.d/rcS > /dev/null
echo "ifconfig eth0 192.168.1.121" | sudo tee -a rootfs/etc/init.d/rcS > /dev/null

# etc/profile

echo "#!/bin/sh" | sudo tee rootfs/etc/profile > /dev/null
echo "" | sudo tee -a rootfs/etc/profile > /dev/null
echo "export USER=root" | sudo tee -a rootfs/etc/profile > /dev/null
echo "export HOSTNAME=arm64" | sudo tee -a rootfs/etc/profile > /dev/null
echo "export HOME=root" | sudo tee -a rootfs/etc/profile > /dev/null
echo "export PS1=\"[\$USER@\$HOSTNAME \w]\# \"" | sudo tee -a rootfs/etc/profile > /dev/null
echo "export PATH=/bin:/sbin:/usr/bin:/usr/sbin" | sudo tee -a rootfs/etc/profile > /dev/null
echo "export LD_LIBRARY_PATH=/lib:/usr/lib" | sudo tee -a rootfs/etc/profile > /dev/null

# etc/fstab
echo "# <file system> <mount point>   <type>      <options>   <dump>  <pass>" | sudo tee rootfs/etc/fstab > /dev/null
echo "proc            /proc           proc        defaults    0       0" | sudo tee -a rootfs/etc/fstab > /dev/null
echo "sysfs           /sys            sysfs       defaults    0       0" | sudo tee -a rootfs/etc/fstab > /dev/null
echo "devtmpfs        /dev            devtmpfs    defaults    0       0" | sudo tee -a rootfs/etc/fstab > /dev/null
echo "tmpfs           /tmp            tmpfs       defaults    0       0" | sudo tee -a rootfs/etc/fstab > /dev/null

sudo umount rootfs

echo "sudo qemu-system-aarch64 -M virt -cpu cortex-a72 -smp 2 -m 2G -nographic -kernel \$(pwd)/Image -drive file=\$(pwd)/rootfs.img,format=raw -append \"root=/dev/vda rw console=ttyAMA0\"" > start.sh

echo "sudo kill -9 \$(pidof qemu-system-aarch64)" > stop.sh

chmod a+x start.sh stop.sh

echo "rootfs.img creation completed, please execute start.sh to run!"

使用 qemu 启动 ext4 格式最小根文件系统

使用命令行启动

        
sudo qemu-system-aarch64 -M virt -cpu cortex-a72 -smp 2 -m 2G -nographic -kernel Image -drive file=rootfs.img,format=raw -append "root=/dev/vda rw console=ttyAMA0"

命令行参数解析：

-M virt: 使用 virt 架构
-cpu cortex-a72: 使用 cortex-a72 架构
-smp 2: 使用 2 个 CPU 核心
-m 2G: 使用 2G 内存
-nographic: 不显示图形界面
-kernel Image: 使用 Image 内核
-drive file=rootfs.img,format=raw: 使用 rootfs.img 根文件系统镜像
-append "root=/dev/vda rw console=ttyAMA0": 启动参数，root=/dev/vda 表示根文件系统在 /dev/vda 设备中，rw 表示读写模式，console=ttyAMA0 表示输出到 ttyAMA0 设备

或者使用脚本启动

./start.sh

当启动成功之后，会显示 Linux 启动界面。

        
[    0.509666] VFIO - User Level meta-driver version: 0.3
[    0.513444] ehci_hcd: USB 2.0 'Enhanced' Host Controller (EHCI) Driver
[    0.513611] ehci-pci: EHCI PCI platform driver
[    0.513829] ehci-platform: EHCI generic platform driver
[root@arm64 /]#

制作 initramfs 格式根文件系统

创建必要系统文件

        
mkdir -p rootfs/{dev,etc/init.d,home,lib,mnt,proc,root,sys,tmp,usr}

使用 cp 命令将 Busybox 的安装文件复制到根文件系统中。

cp -rf _install/* rootfs/

使用 cp 命令将库文件复制到根文件系统中。

        
cp -rf /lib/gcc/aarch64-linux-gnu/11/* rootfs/lib/
cp -rf /lib/aarch64-linux-gnu/ld-linux-aarch64.so.1 rootfs/lib/
cp -rf /lib/aarch64-linux-gnu/libm.so* rootfs/lib/
cp -rf /lib/aarch64-linux-gnu/libc.so* rootfs/lib/
cp -rf /lib/aarch64-linux-gnu/libresolv.so* rootfs/lib/

添加系统配置文件

4.1 添加 etc/inittab 文件，用于启动内核。

        
::sysinit:/etc/init.d/rcS
::respawn:-/bin/sh
::restart:/sbin/init
::ctrlaltdel:/sbin/reboot

4.2 添加 etc/init.d/rcS 文件，用于启动 Busybox。

        
#!/bin/sh

/bin/mount -a
/sbin/mdev -s

ifconfig eth0 192.168.1.121

4.3 添加 etc/profile 文件，用于设置环境变量。

        
#!/bin/sh

export USER=root
export HOSTNAME=arm64
export HOME=root
export PS1="[$USER@$HOSTNAME \w]\# "
export PATH=/bin:/sbin:/usr/bin:/usr/sbin
export LD_LIBRARY_PATH=/lib:/usr/lib

4.4 添加 etc/fstab 文件，用于挂载文件系统。

        
# <file system> <mount point>   <type>      <options>   <dump>  <pass>
proc            /proc           proc        defaults    0       0
sysfs           /sys            sysfs       defaults    0       0
devtmpfs        /dev            devtmpfs    defaults    0       0
tmpfs           /tmp            tmpfs       defaults    0       0

制作完成之后，可以使用 chroot 命令进入根文件系统验证。

sudo chroot rootfs/ /bin/sh

如果进入成功，则说明制作成功。接下来卸载根文件系统镜像即可！

或者直接使用脚本创建最小根文件系统，qemu-arm64.sh 脚本内容如下：

        
        
        
    
#!/bin/bash

if [[ ! -f $(pwd)/busybox-1.36.1.tar.bz2 ]]; then
    wget https://busybox.net/downloads/busybox-1.36.1.tar.bz2
    tar -xf busybox-1.36.1.tar.bz2
fi

if [[ ! -f $(pwd)/linux-5.15.99.tar.xz ]]; then
    wget https://mirrors.aliyun.com/linux-kernel/v5.x/linux-5.15.99.tar.xz
    tar -xf linux-5.15.99.tar.xz
fi

if [[ -f $(pwd)/rootfs.cpio.gz ]]; then
    rm -rf rootfs.cpio.gz
    rm -rf rootfs start.sh stop.sh
fi

mkdir rootfs
mkdir -p rootfs/{dev,etc/init.d,home,lib,mnt,proc,root,sys,tmp,usr}
cp -rf busybox-1.36.1/_install/* rootfs/
cp -rf /lib/gcc/aarch64-linux-gnu/11/* rootfs/lib/
cp -rf /lib/aarch64-linux-gnu/ld-linux-aarch64.so.1 rootfs/lib/
cp -rf /lib/aarch64-linux-gnu/libm.so* rootfs/lib/
cp -rf /lib/aarch64-linux-gnu/libc.so* rootfs/lib/
cp -rf /lib/aarch64-linux-gnu/libresolv.so* rootfs/lib/

# etc/inittab
echo "::sysinit:/etc/init.d/rcS" | tee rootfs/etc/inittab > /dev/null
echo "::respawn:-/bin/sh" | tee -a rootfs/etc/inittab > /dev/null
echo "::restart:/sbin/init" | tee -a rootfs/etc/inittab > /dev/null
echo "::ctrlaltdel:/sbin/reboot" | tee -a rootfs/etc/inittab > /dev/null

# etc/init.d/rcS
echo "#!/bin/sh" | tee rootfs/etc/init.d/rcS > /dev/null
echo "" | tee -a rootfs/etc/init.d/rcS > /dev/null
echo "/bin/mount -a" | tee -a rootfs/etc/init.d/rcS > /dev/null
echo "/sbin/mdev -s" | tee -a rootfs/etc/init.d/rcS > /dev/null
echo "" | tee -a rootfs/etc/init.d/rcS > /dev/null
echo "ifconfig eth0 192.168.1.121" | tee -a rootfs/etc/init.d/rcS > /dev/null

# etc/profile

echo "#!/bin/sh" | tee rootfs/etc/profile > /dev/null
echo "" | tee -a rootfs/etc/profile > /dev/null
echo "export USER=root" | tee -a rootfs/etc/profile > /dev/null
echo "export HOSTNAME=arm64" | tee -a rootfs/etc/profile > /dev/null
echo "export HOME=root" | tee -a rootfs/etc/profile > /dev/null
echo "export PS1=\"[\$USER@\$HOSTNAME \w]\# \"" | tee -a rootfs/etc/profile > /dev/null
echo "export PATH=/bin:/sbin:/usr/bin:/usr/sbin" | tee -a rootfs/etc/profile > /dev/null
echo "export LD_LIBRARY_PATH=/lib:/usr/lib" | tee -a rootfs/etc/profile > /dev/null

# etc/fstab
echo "# <file system> <mount point>   <type>      <options>   <dump>  <pass>" | tee rootfs/etc/fstab > /dev/null
echo "proc            /proc           proc        defaults    0       0" | tee -a rootfs/etc/fstab > /dev/null
echo "sysfs           /sys            sysfs       defaults    0       0" | tee -a rootfs/etc/fstab > /dev/null
echo "devtmpfs        /dev            devtmpfs    defaults    0       0" | tee -a rootfs/etc/fstab > /dev/null
echo "tmpfs           /tmp            tmpfs       defaults    0       0" | tee -a rootfs/etc/fstab > /dev/null

cd rootfs
find . | cpio -H newc -o | gzip -9 > ../rootfs.cpio.gz
cd ..

echo "sudo qemu-system-aarch64 -M virt -cpu cortex-a72 -smp 2 -m 2G -nographic -kernel \$(pwd)/Image -initrd \$(pwd)/rootfs.cpio.gz -append \"root=/dev/ram rdinit=/sbin/init console=ttyAMA0\"" > start.sh

echo "sudo kill -9 \$(pidof qemu-system-aarch64)" > stop.sh

chmod a+x start.sh stop.sh

echo "rootfs.img creation completed, please execute start.sh to run!"

使用 qemu 启动 initramfs 根文件系统

使用命令行启动

        
sudo qemu-system-aarch64 -M virt -nographic -m size=2G -cpu cortex-a72 -smp 2 -kernel $(pwd)/Image -initrd $(pwd)/rootfs.cpio.gz -append "root=/dev/ram rdinit=/sbin/init console=ttyAMA0"

命令行参数解析：

-M virt: 使用 virt 架构
-nographic: 不显示图形界面
-m size=2G: 使用 2G 内存
-cpu cortex-a72: 使用 cortex-a72 架构
-smp 2: 使用 2 个 CPU 核
-kernel $(pwd)/Image: 使用 Image 内核
-initrd $(pwd)/rootfs.cpio.gz: 使用 rootfs.cpio.gz 根文件系统镜像
-append "root=/dev/ram rdinit=/sbin/init console=ttyAMA0": 启动参数，root=/dev/ram 表示根文件系统在 /dev/ram 设备中，rdinit=/sbin/init 启动 /sbin/init 脚本，console=ttyAMA0 输出到 ttyAMA0 设备

当启动成功之后，会显示 Linux 启动界面。

        
        
        
    
[    1.415698] 9pnet: Installing 9P2000 support
[    1.415955] Key type dns_resolver registered
[    1.416852] Loading compiled-in X.509 certificates
[    1.423567] input: gpio-keys as /devices/platform/gpio-keys/input/input0
[    1.429642] ALSA device list:
[    1.429750]   No soundcards found.
[    1.431676] uart-pl011 9000000.pl011: no DMA platform data
[    1.463351] Freeing unused kernel memory: 6208K
[    1.463974] Run /sbin/init as init process
[root@arm64 /]#

设置共享目录

qemu-system-aarch64 命令启动时添加参数 -fsdev local,security_model=passthrough,id=fsdev0,path=$(pwd)/shared -device virtio-9p-pci,id=fs0,fsdev=fsdev0,mount_tag=hostshare，将当前目录下的 shared 目录作为共享目录。

启动完整命令如下：

        
qemu-system-aarch64 -M virt -cpu cortex-a72 -smp 2 -m 2G -nographic \
    -kernel $(pwd)/Image -initrd $(pwd)/rootfs.cpio.gz \
    -append "root=/dev/ram rdinit=/sbin/init console=ttyAMA0" \
    -fsdev local,security_model=passthrough,id=fsdev0,path=$(pwd)/shared \
    -device virtio-9p-pci,id=fs0,fsdev=fsdev0,mount_tag=host

Linux 启动成功之后，在 Linux 环境内执行挂载命令。

        
mkdir -p /mnt/shared
mount -t 9p -o trans=virtio,version=9p2000.L hostshare /mnt/shared

然后就可以在 Linux 环境内访问共享目录了。