Table of Contents1Tentang Qemu..........................................................................................................................................12Minimum System dengan Qemu + Busybox...........................................................................................2

2.1Persiapan..........................................................................................................................................22.2Quick Start........................................................................................................................................22.3Membangun Sendiri Sebuah Mini System.......................................................................................3

2.3.1Persiapan ..................................................................................................................................32.3.2Working Directory....................................................................................................................42.3.3Cross Compiler.........................................................................................................................42.3.4Linux Kernel.............................................................................................................................52.3.5Busybox....................................................................................................................................82.3.6Testing.....................................................................................................................................10

2.4Mini System dengan Qemu + Linux + Busybox + NFS................................................................112.4.1Konfigurasi Kernel.................................................................................................................132.4.2Testing.....................................................................................................................................13

1 Tentang QemuQemu adalah sebuah processor emulator yang berguna bagi pengembangan perangkat

lunak di atas satu processor tertentu. Seperti yang kita tahu, banyak sekali jenis processor seperti Intel x86, ARM, MIPS, PPC, dll. Qemu mendukung emulasi processor sehingga system dapat dikembangkan tanpa ketersediaan perangkat keras.

Bayangkan ketika kita ingin membuat aplikasi di atas salah satu processor tersebut sementara kita belum memiliki perangkat keras. Di sini Qemu hadir untuk memberikan kemudahan mengembangkan perangkat lunak tanpa harus memiliki perangkat keras. Tentu pada beberapa kasus Qemu tidak dapat memberikan solusi, akan tetapi fungsi minimal dari system sudah dapat dipenuhi oleh Qemu.

Lebih jauh lagi, dalam proyek skala besar yang melibatkan banyak pengembang yang bekerja di beberapa bagian proyek yang berbeda (misalkan bagian device driver, bagian user interface, user library, dll) distribusi pekerjaan dapat dilakukan secara parallel. Pengembang user interface dan library dapat bekerja tanpa harus menunggu ketersediaan perangkat keras, dan hal semacamnya.

Pemakai Qemu sebagai emulator atau bagian dari Standard Development Kit dapat dijumpai di: Google Android Emulator, QT Greenphone, OpenMoko.

Qemu merupakan perangkat lunak bebas, dapat diperoleh di http://qemu.org

2 Minimum System dengan Qemu + BusyboxBagian ini akan membahas tentang pembuatan sebuah mini system menggunakan

Qemu sebagai emulator, Linux kernel, dan busybox. Pembaca diharapkan dapat mereproduksi mini system sesuai dengan petunjuk yang diberikan.

2.1 PersiapanBuku ini ditulis di atas sistem operasi Ubuntu dan semua listing kode telah dipastikan

berjalan di atasnya. Bagi pembaca, dapat menggunakan sistem operasi Ubuntu atau BlankOn Ombilin yang dapat diperoleh di:

Ubuntu: http://ubuntu.comBlankOn: http://blankonlinux.or.idDibutuhkan koneksi internet untuk menginstall development package yang tersedia di

Ubuntu atau BlankOn repository. Petunjuk lebih detil tersedia di CD bagian 1 (Persiapan). Setelah development-package terinstall, kita dapat melanjutkan ke bab selanjutnya.

2.2 Quick StartUntuk memulainya, cukup buka direktori di CD bagian 2 (Demo: Qemu + Linux +

Busybox) kemudian ketik perintah berikut:

qemu­system­arm ­M versatilepb ­m 128M ­kernel zImage ­append "root=/dev/ram init=/bin/sh"

Qemu window akan muncul dan menampilkan loading process Linux dan berakhir dengan console dengan tanda '#'

Anda sudah berada di sebuah Embedded Linux sistem yang terdiri dari Linux kernel,

root filesystem yang ada di RAM, dan sebuah console yang berfungsi seperti terminal desktop.

TIPS: CTRL+ALT untuk keluar dari Qemu jika mouse anda sudah terperangkap di dalamnyaCoba ketikkan perintah: ls, pwd, ps

2.3 Membangun Sendiri Sebuah Mini SystemEssensi dari Free Software adalah anda dapat membuat segala sesuatunya

sendiri/reproduce system yang dikembangkan di atas free software. Mari kita coba membangun sendiri sebuah sistem seperti demo di atas.

2.3.1 Persiapan Beberapa aplikasi perlu disiapkan di atas development machine seperti yang disebutkan

pada bagian Persiapan. Selanjutnya, kita akan membuat sebuah direktori tempat kita bekerja. Sebaiknya direktori ini dibuat di dalam HOME direktori dari user yang bersangkutan.

2.3.2 Working DirectoryBuat satu direktori di home direktori sebagai working directory.

cd ~mkdir ­p hack hack/src/ hack/debug hack/compiler hack/staging

Sehingga susunan direktori yang terbentuk sebagai berikut:

hack/ compiler├── debug├── src├── staging└──

Direktori src akan kita gunakan sebagai tempat menyimpan source file, sementara debug untuk binary image yang dihasilkan sesudah proses kompilasi. Direktori compiler untuk meletakkan Cross compiler, staging digunakan sebagai tempat pengerjaan kompilasi.

2.3.3 Cross CompilerCross compiler dibutuhkan untuk membangun binary dengan format yang sesuai

dengan instruksi processor. Dalam hal ini kita menggunakan processor ARM maka dipakai cross compiler bagi mesin ARM. Anda dapat menggunakan cross compiler dari Code Sourcery, Linaro, atau membuatnya sendiri dengan crosstool-ng. Pembahasan mengenai cross compiler tersedia di bagian lain buku ini. Saya menggunakan Code Sourcery sebagai compiler ARM yang dapat diperoleh di sini:

http://codesourcery.com/uri/to/cross-compiler-binary

Ekstrak compiler ke direktori hack/compiler

[NOTE]Code Sourcery toolchain juga tersedia di CD bagian Compiler[/NOTE]

Cross compiler yang akan kita gunakan dapat di export ke PATH sehingga dapat diakses dari mana saja tanpa memberikan absolute path-nya. Jika tidak, setiap kali proses compile dipanggil maka CROSS_COMPILER parameter harus ditentukan dengan absolute path-nya.

Anda dapat mengexport cross compiler di file ~/.bashrc dengan menambahkan baris di bawah ini:

export PATH=${PATH}:/path/to/cross­compiler­binary

Pada kasus kita, cross compiler diextract di /home/<user>/hack/compiler/arm-2010.09/ maka tambahkan baris tersebut di ~/.bashrc

2.3.4 Linux KernelInti dari system kita adalah Linux kernel yang dapat diperoleh dari

http://kernel.org/pub/v2.6 Di dalam CD juga sudah tersedia beberapa versi Linux kernel yang akan kita gunakan pada bab selanjutnya.

Kita pilih kernel versi 2.6.27.58, extract di dalam direktori hack/staging dengan perintah berikut:

[CODE]# tar xjvf linux-2.6.27.58.tar.bz2# head -n 5 linux-2.6.27.58/Makefile

VERSION = 2PATCHLEVEL = 6SUBLEVEL = 27EXTRAVERSION = .58NAME = Trembling Tortoise

[/CODE]

Lakukan konfigurasi kernel dengan perintah berikut:[CODE]

cd ~/hack/staging/linux-2.6.27.58make ARCH=arm versatile_defconfig

[/CODE]

Perintah tersebut mengkopi file konfigurasi mesin ARM versatile dari arch/arm/configs/versatile_defconfig ke .config.

File konfigurasi ini belum mendukung ARM EABI instruction set yang harus diaktifkan karena compiler yang kita gunakan adalah compiler EABI. Buka file .config dengan text editor idaman anda, lalu cari CONFIG_AEABI yang masih di-comment, lalu ganti dengan:

CONFIG_AEABI=y

Update konfigurasi kernel dengan perintah:

make ARCH=arm oldconfig

atau gunakan fasilitas konfigurasi kernel (Kconfig)[CODE]

make ARCH=arm menuconfig→ Kernel Features

→ Use the ARM EABI to compile the kernel[/CODE]

[GAMBAR 03: Kernel menuconfig]

Saatnya mengompile kernel! Karena kernel yang akan dibangun adalah untuk mesin ARM, kita perlu memberikan parameter CROSS_COMPILE yang menunjuk pada path ke cross compiler yang akan kita gunakan.

make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm­none­linux­gnueabi­

Tunggu beberapa saat hingga proses kompilasi selesai dan kernel image tersedia di arch/arm/boot/zImage. Kita akan gunakan file zImage ini sebagai parameter di Qemu.

TIPS: Konfigurasi kernel yang lebih detil terdapat di bagian lain buku ini [Appendix A: Konfigurasi Kernel]

2.3.5 BusyboxBusybox adalah swiss knife of embedded Linux, satu aplikasi yang mencakup hampir

semua perintah shell. Cukup dengan Busybox kita dapat memperoleh fungsi dari sebuah terminal yang sama dengan yang kita dapati di Desktop. Busybox dapat diperoleh di http://busybox.net/downloads/busybox-1.18.4.tar.gz

Ekstrak busybox-1.18.4.tar.gz di dalam direktori hack/staging

cd ~/hack/stagingtar xfvz busybox­1.18.4.tar.gz

Busybox akan kita konfigurasi dengan static build di mana busybox binary tidak akan membutuhkan shared library dan dapat dipakai sebagai aplikasi yang berdiri sendiri. Untuk mengkonfigurasinya:

make ARCH=arm defconfig

Untuk mengubah konfigurasi BusyBox, kita dapat melakukan perintah berikut:

make ARCH=arm menuconfig

Busybox Settings-> Build Options

-> Build BusyBox as a static binary

Tampilan dari BusyBox configurator dapat dilihat pada gambar di halaman berikutnya. Kemudian lakukan proses kompilasi dengan perintah berikut:

make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm­none­linux­gnueabi­ install

Tunggu beberapa saat hingga proses compile selesai dan hasil compile tersedia di dalam direktori _install. Hasil dari kompilasi BusyBox berupa root file system skeleton, kita memerlukan image yang nantinya akan dikenali oleh Kernel, salah satunya initramfs/cpio image. Untuk membuatnya, kita lakukan perintah berikut:

cd _installfind . | cpio ­o ­­format=newc > ../rootfs.img

Ukuran yang dihasilkan masih cukup besar yang mana akan berpengaruh pada konsumsi RAM kernel atau bahkan menyebabkan kernel panic jika ukuran initramfs tersebut

lebih besar dari yang ditentukan oleh kernel. Lakukan proses kompresi initramfs tadi:

cd ..gzip ­c rootfs.img > rootfs.img.gz

[GAMBAR 04: Busybox configurator]

2.3.6 TestingKernel image telah kita miliki begitu pula dengan busybox dan mini root file system.

Saatnya kita coba untuk menjalankan mini system ini di atas Qemu:

qemu­system­arm ­M versatilepb ­m 128 ­kernel zImage ­initrd rootfs.img.gz ­append "root=/dev/ram rdinit=/bin/sh"

-M adalah parameter tipe machine

-m parameter memory yang digunakan oleh system-kernel adalah parameter untuk kernel image yang digunakan oleh Qemu-initrd adalah initial ram disk image (root file system) yang akan digunakan oleh mini

system-append adalah parameter bagi kernel, root berarti menunjuk device node root

filesystem, init adalah aplikasi pertama kali yang akan dieksekusi

TIPS: Dalam CD sudah disediakan Makefile untuk membentuk demo di atas.

2.4 Mini System dengan Qemu + Linux + Busybox + NFSDalam pengembangan riil embedded system, sering dijumpai kendala ketika harus

mendebug aplikasi yang sedang dikembangkan. Kadang langkah untuk mendownload binary ke board, kemudian menulis ke memory area cukup memakan waktu dan tentunya menghambat pengembangan. Untuk mengatasi hal ini, Linux memberikan kemudahan dengan kemampuannya mengakses network, terutama NFS root. Kali ini kita akan membuat system yang menggunakan NFS sebagai root file system.

Dengan NFS kita dapat mengupdate root file system on the fly, tanpa harus mereboot system dengan syarat user permission harus sama antara qemu dan pemilik direktori /srv/nfs. Misalkan kita memiliki aplikasi untuk ditest, aplikasi tersebut cukup di copy-paste ke direktori NFS dan dapat langsung diakses dari sistem yang berjalan.

Pada bagian sebelumnya kita telah membahas tentang pembuatan minimum system dengan Linux dan Busybox yang telah dapat berfungsi seperti terminal/console di desktop. Akan tetapi masih banyak kekurangan di sistem tersebut, misal perintah `ps' tidak dapat bekerja karena membutuhkan /proc filesystem, dan beberapa kendala lainnya. Pada bagian ini, kita akan membahas dan mencobanya lebih lanjut.

Beberapa persiapan harus dilakukan untuk menjalankan mini system dengan NFS root file system. Install nfs-kernel-server di Ubuntu dengan perintah berikut:

sudo apt­get install nfs­kernel­server

Lalu siapkan satu direktori sebagai NFS root, misalkan /srv/nfs. Setelah NFS server terinstall, update file /etc/exports tambahkan baris di bawah ini:/srv/nfs 10.0.2.*(rw,sync,no_subtree_check,all_squash,insecure,anonuid=1000,anongid=1000)

Perubahan pada file /etc/exports perlu diupdate dengan perintah berikut:

exportfs ­av

Perintah di atas menginstruksikan nfs-kernel-server untuk mereload file /etc/exports sehingga perubahan yang kita lakukan dapat berjalan.

Root file system yang nantinya akan dipakai oleh kernel akan diletakkan di dalam direktori /srv/nfs. Kita akan menggunakan root file system hasil dari kompilasi busybox.

sudo cp ­dpfa busybox/_install /srv/nfs

Sehingga kita memiliki struktur direktori sebagai berikut:/srv/nfs/_install

bin├── dev├── etc├── proc├── sbin├── sys├── usr└──

bin├── sbin└──

Program yang pertama kali dieksekusi oleh Linux adalah /sbin/init, program ini bertugas untuk menginisialisasi sistem dengan menjalankan perintah-perintah yang diletakkan di /etc/inittab. File ini dapat berisi apa saja yang dibutuhkan untuk memulai sebuah sistem; menjalankan script inisialisasi, membuka console, dll.

Akan tetapi hasil kompilasi dari busybox masih kekurangan beberapa direktori tambahan yang memungkinkan Linux untuk booting dengan lancar. Untuk kita akan membuatnya:

mkdir /srv/nfs/_install/etc/init.dmkdir /srv/nfs/_install/devmkdir /srv/nfs/_install/procmkdir /srv/nfs/_install/sys

Kemudian akan membuat file /etc/inittab sebagai berikut:

::sysinit:/etc/init.d/rcS::respawn:/sbin/getty ­n ­l /bin/sh ­L 115200 tty1 vt100

::restart:/sbin/init

Baris pertama menginstruksikan system untuk menjalankan file /etc/init.d/rcS, kemudian mengeksport output dari system ke tty1, kemudian restart /sbin/init

Pada baris pertama, init akan menjalankan file /etc/init.d/rcS, dalam file ini, kita akan mounting file system minimum yang dibutuhkan:

mount ­t proc none /procmount ­t sysfs none /sysmount ­t ramfs ramfs /dev/sbin/mdev ­s

Karena NFS root filesystem dimiliki oleh user maka kita tidak dapat membuat direktori/atau membuat file baru di dalamnya, sedangkan kita perlu untuk populate /dev beserta isinya. Untuk mengakali hal tesebut, /dev dimount sebagai ramfs (temporary file system).

2.4.1 Konfigurasi KernelLinux kernel memiliki fitur untuk mengakses NFS server dengan mengaktifkan NFS

support. Pada konfigurasi yang kita pakai di bab sebelumnya, NFS support telah diaktifkan.

2.4.2 TestingJalankan qemu dengan perintah berikut:

qemu­system­arm ­M versatilepb ­m 128M ­kernel zImage ­append "root=/dev/nfs nfsroot=10.0.2.2:/srv/nfs/_install rw ip=10.0.2.15::10.0.2.1:255.255.255.0 init=/sbin/init"

[GAMBAR]-append adalah parameter untuk kernel command lineroot root fs devicenfsroot ip address dari server diikuti path ke root file systemrw opsi untuk baca tulis file systemip ip address dari qemu dengan format:IP:HOSTNAME:GATEWAY:NETMASKinit menunjuk pada program pertama yang akan dieksekusi oleh kernel