使用QEMU配置龙芯新世界环境

前言

本文主要讨论使用QEMU配置龙芯新世界环境的方法

作为北京大学Linux俱乐部探索项目的重要组成部分，新架构处理器的软件适配工作是我们的重点工作之一。

QEMU配置

安装QEMU

首先，需要安装QEMU。

Linux

这里以Arch Linux为例：

sudo pacman -S qemu-full

由于Arch Linux的软件都是最新版，这里不会存在因QEMU版本过低而不支持的问题。

Windows

本项目主要是为loongarch的Arch Linux适配软件生态，笔者在此建议Windows用户也要熟悉pacman的使用，因此在这里推荐Windows用户使用MSYS2中的QEMU环境。

MSYS2已经包含在了winget的软件库中，可以直接通过命令安装：

winget install msys2.msys2

安装完成后，需要将MSYS2的相关可执行文件路径添加到系统环境变量，以使用ucrt64环境为例：

• 注意将路径替换为自己的路径。

在系统环境变量（现在的Windows系统应该只需要在开始菜单的搜索框中输入path就能弹出）中添加如下变量：

配置完成后，安装QEMU，同样以ucrt64环境为例：

pacman -S mingw-w64-ucrt-x86_64-qemu

MSYS2与Arch Linux一样是滚动更新的，这里不会存在因QEMU版本过低而不支持的问题。

镜像及固件下载

北京大学开源镜像站目前收录了龙芯新世界的镜像及固件，可以从这里下载。

• Loongarch新世界固件下载: QEMU_EFI_7.2.fd
• Loongarch新世界基本镜像下载: archlinux-loong64.iso
• Loongarch新世界Xfce GUI镜像下载: archlinux-xfce-2023.01.30.1-loong64.iso
• Loongarch新世界MATE GUI镜像下载: archlinux-mate-2023.01.30.1-loong64.iso

安装

创建虚拟磁盘

可以创建一个qcow2格式的虚拟磁盘，优点是可以动态分配空间：

qemu-img create -f qcow2 /home/wszqkzqk/VMs/loongarch/archlinux-loongarch-test.qcow2 100G

注意将路径替换为自己的路径。

启动安装镜像

可以使用非GUI的镜像进行安装，也可以使用GUI的镜像进行安装。然而，GUI镜像的安装器目前不可用，因此我们无论使用什么镜像，都需要使用命令行进行安装。

对于非GUI镜像的安装，可以参照Arch Linux官方文档进行安装。

GUI镜像的命令安装也与之类似，本文在此对安装流程进行简单罗列。

以带有GUI的镜像为例，首先需要启动镜像：

qemu-system-loongarch64 \
    -m 5G \
    -cpu la464-loongarch-cpu \
    -machine virt \
    -smp 4 \
    -bios /home/wszqkzqk/VMs/loongarch/QEMU_EFI_7.2.fd \
    -serial stdio \
    -device virtio-gpu-pci \
    -net nic -net user \
    -device nec-usb-xhci,id=xhci,addr=0x1b \
    -device usb-tablet,id=tablet,bus=xhci.0,port=1 \
    -device usb-kbd,id=keyboard,bus=xhci.0,port=2 \
    -hda /home/wszqkzqk/VMs/loongarch/archlinux-loongarch-test.qcow2 \
    -cdrom /home/wszqkzqk/Downloads/ISOs/loongson/archlinux-xfce-2023.01.30.1-loong64.iso \
    -boot once=d

Windows下的命令类似，但注意如果不是在msys2的bash中运行而是在Windows系统的powershell中运行时，用于换行的\需要换成`:

qemu-system-loongarch64 `
    -m 5G `
    -cpu la464-loongarch-cpu `
    -machine virt `
    -smp 4 `
    -bios D:\VMs\QEMU_EFI_7.2.fd `
    -serial stdio `
    -device virtio-gpu-pci `
    -net nic -net user `
    -device nec-usb-xhci,id=xhci,addr=0x1b `
    -device usb-tablet,id=tablet,bus=xhci.0,port=1 `
    -device usb-kbd,id=keyboard,bus=xhci.0,port=2 `
    -hda D:\VMs\archlinux-loongarch-test.qcow2 `
    -cdrom D:\VMs\archlinux-xfce-2023.01.30.1-loong64.iso `
    -boot once=d

注意将路径替换为自己的路径。其中：

• -m参数指定内存大小
  • 可以根据自己的需要进行调整
• -cpu参数指定CPU类型
• -machine参数指定机器类型
• -smp参数指定CPU核心数
  • 对于目前的龙芯新世界，最多支持4核
• -bios参数指定固件路径
  • 即指定为之前下载的QEMU_EFI_7.2.fd的路径
• -serial参数指定串口
• -device参数指定设备
• -net参数指定网络
• -hda参数指定虚拟磁盘路径
  • 即指定为之前创建的archlinux-loongarch-test.qcow2的路径
• -cdrom参数指定镜像路径
  • 即指定下载的iso文件的路径
• -boot参数指定启动顺序
  • once=d表示第一次启动时从光盘启动，之后则从硬盘启动
  • 目前该选择项似乎失效，需要手动调节命令中的指定顺序

分区

安装前，需要对磁盘进行分区。由于我们用的是有GUI的镜像，在这里我们可以直接使用gparted进行分区😋😋😋。镜像并不自带gparted，因此需要自行安装：

sudo pacman -Sy gparted

安装完成后，可以使用gparted对磁盘进行分区。

Linux的分区布局方式与文件系统选择相对自由，由于是虚拟机，建议简化处理，只需要分出efi分区与/分区即可。而且，如果采用了qcow2格式的虚拟磁盘，在此不推荐再使用CoW的Btrfs文件系统，以免造成性能损失。

分区完后，需要注意设置efi分区的flag为boot和esp，示例布局如下：

安装

首先，挂载相应分区：

sudo mount /dev/vda2 /mnt
sudo mount /dev/vda1 /mnt/efi --mkdir

然后使用pacstrap安装基本系统：

sudo pacstrap /mnt --needed base linux linux-firmware

如果需要安装其他软件包，可以在此处添加。例如，如果需要使用grub引导，可以：

sudo pacstrap /mnt --needed base linux linux-firmware grub efibootmgr

如果需要安装桌面环境、DM、字体、文件系统管理、输入法等组件，也可以添加到这里，例如：

sudo pacstrap /mnt --needed base linux linux-firmware \
    base-devel \
    sudo \
    zsh fish \
    grub efibootmgr \
    xfce4 xfce4-goodies \
    lightdm lightdm-gtk-greeter \
    noto-fonts-cjk noto-fonts-emoji \
    btrfs-progs xfsprogs dosfstools exfatprogs f2fs-tools xfsprogs \
    networkmanager \
    nano \
    fcitx5 fcitx5-configtool fcitx5-chinese-addons \
    neofetch \
    ... (其他所需软件)

• 具体安装什么软件往往取决于个人的需求/喜好
• 目前KDE与GNOME两大桌面环境在龙芯上尚不可用，因此只能使用轻量级的桌面环境，例如xfce4、lxde、mate等

安装完成后，使用genfstab生成fstab文件：

sudo genfstab -U /mnt >> /mnt/etc/fstab

fstab在自动生成后可能还需要手动编辑，例如可以加入noatiome挂载选项等。

配置

为了方便调试，可以编辑/etc/default/grub，去掉GRUB_CMDLINE_LINUX_DEFAULT的参数中的quiet。

此外，为了保证访问速率，可以使用北大的镜像源，编辑/etc/pacman.d/mirrorlist，在文件开头添加：

Server = https://mirrors.pku.edu.cn/loongarch/archlinux/$repo/os/$arch

对于QEMU中的虚拟机，还需要配置对virtio磁盘设备的访问，编辑/etc/mkinitcpio.conf，在MODULES一行添加virtio virtio_blk virtio_pci virtio_net：

MODULES="virtio virtio_blk virtio_pci virtio_net"

如果还要在USB设备中启动，则还需要添加usbhid和xhci_hcd：

MODULES="virtio virtio_blk virtio_pci virtio_net usbhid xhci_hcd"

使用arch-chroot进入新系统：

sudo arch-chroot /mnt

重新构建initramfs：

mkinitcpio -P

设置时区：

ln -sf /usr/share/zoneinfo/Asia/Shanghai /etc/localtime
hwclock --systohc

设置本地化：

sed -i 's/#en_US.UTF-8 UTF-8/en_US.UTF-8 UTF-8/g' /etc/locale.gen
sed -i 's/#zh_CN.UTF-8 UTF-8/zh_CN.UTF-8 UTF-8/g' /etc/locale.gen
locale-gen
echo 'LANG=en_US.UTF-8' > /etc/locale.conf

设置主机名：

echo 'loongarch' > /etc/hostname

设置root密码：

passwd

启用lightdm与网络管理器：

systemctl enable lightdm.service
systemctl enable NetworkManager.service

创建非root账户：

useradd -m lcpuloongarch

设定用户密码：

passwd lcpuloongarch

将用户加入wheel用户组，以便支持sudo权限：

usermod -aG wheel lcpuloongarch

编辑sudo配置，为wheel组加入sudo使用权限：

EDITOR=nano visudo

在编辑时取消%wheel ALL=(ALL): ALL一行的注释即可。

安装引导

如果需要使用grub引导，可以使用grub-install安装引导：

grub-install --target=loongarch64-efi --efi-directory=/efi --removable

注意，这里的--removable参数不可省略。

安装完成后，生成引导配置：

grub-mkconfig -o /boot/grub/grub.cfg

至此，安装完成，可以退出chroot环境，重启进入新系统了。

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