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2021年1月18日

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Debian TestingとZephyr SDKその3 - パッチを当ててSDKビルド

目次: Zephyr

前回はツールチェーンビルドの仕組みを確認するためCrosstool-NGに立ち返り、正常動作するバイナリが作成できましたが、手順が多くて面倒でした。実はZephyr SDKだけでパッチを当てる仕組みがあります。

ローカルパッチディレクトリ

Crosstool-NGのパッチ当ては前回紹介したpackagesの下にあるパッチを使うのが基本ですが、他の場所（ローカルパッチディレクトリ）も追加できます。CT_LOCAL_PATCH_DIRというコンフィグに設定されます。

Crosstool-NGのローカルパッチディレクトリ設定
$ ./ct-ng menuconfig

Paths and misc options  --->
  () Local patch directory

Crosstool-NGのパッチ当て処理を見るとパッチを当てる順番を選択できるようになっています。

Crosstool-NGのパッチ当て実装

# crosstool-ng/scripts/functions

CT_DoExtractPatch()
{

...
            CT_DoLog EXTRA "Patching ${basename}"
            CT_DoExecLog ALL touch "${src_dir}/.${basename}.patching"

            bundled_patch_dir="${CT_LIB_DIR}/packages/${pkg_dir}"
            bundled_common_patch_dir="${CT_LIB_DIR}/packages/${pkg_name}"
            local_patch_dir="${CT_LOCAL_PATCH_DIR}/${pkg_dir}"    #★★ローカルパッチディレクトリ

            #★ディレクトリ名を列挙
            #★patch_orderは "bundled, local" になっていた、CT_PATCH_ORDERで決まるようだ
            case "${patch_order}" in
                bundled)        patch_dirs=("${bundled_patch_dir}" "${bundled_common_patch_dir}");;
                local)          patch_dirs=("${local_patch_dir}");;
                bundled,local)  patch_dirs=("${bundled_patch_dir}" "${bundled_common_patch_dir}" "${local_patch_dir}");;
                local,bundled)  patch_dirs=("${local_patch_dir}" "${bundled_patch_dir}" "${bundled_common_patch_dir}");;
                none)           patch_dirs=;;
            esac

            CT_Pushd "${src_dir}/${basename}"
            for d in "${patch_dirs[@]}"; do    #★ディレクトリを順に辿る
                CT_DoLog DEBUG "Looking for patches in '${d}'..."
                if [ -n "${d}" -a -d "${d}" ]; then
                    for p in "${d}"/*.patch; do
                        if [ -f "${p}" ]; then
                            CT_DoExecLog ALL ${patch} --no-backup-if-mismatch -g0 -F1 -p1 -f -i "${p}"
                        fi
                    done
                fi
            done

...

今回のケースではpatch_orderは "bundled, local" になっていたので、packages -> ローカルパッチの順にパッチを当てるようです。patch_orderの決め方は深追いしていませんが、CT_PATCH_ORDERで決まるようです。

Zephyr SDKにパッチを追加

Zephyr SDKの設定ファイルを見るとローカルパッチディレクトリは下記のようになっています。

Zephyr SDKのローカルパッチディレクトリ設定内容
# configs/riscv64.config

...

CT_LOCAL_PATCH_DIR="${CT_TOP_DIR}/../../patches"

CT_TOP_DIRとは何でしょう？ビルドログを追うとCT_TOP_DIR=/.../sdk-ng/build/build_riscv64でした。すなわちsdk-ng/patchesがローカルパッチディレクトリです。ディレクトリには既に6つほどのパッチが置かれています。

Zephyr SDKのローカルパッチディレクトリ（GDB用）
$ ls patches/gdb/9.2

0001-gdb-remote-make-tid-pid-type-long-in-write_ptid.patch
0002-gdb-Add-fixes-for-stdint-and-remote-debug-on-xtensa.patch
0003-gdb-xtensa-don-t-error-out-when-registers-cannot-be-.patch
0004-gdb-xtensa-use-remote-target-register-numer.patch
0005-gdb-arch-to-tell-whether-it-supports-g-packets.patch
0006-gdb-xtensa-support-disabling-use-of-g-packet.patch

ここにPython 3.9で落ちる問題を修正するパッチを追加します。

Zephyr SDKにGDBのパッチを追加する
$ cd sdk-ng

$ cat > patches/gdb/9.2/0007-gdb-fix-python3.9.patch
(パッチをコピペする)

$ ./go.sh riscv64

ビルドログはbuild/build_riscv64/build.logに作られます。

Zephyr SDKのパッチ当てログを確認
# Crosstool-NGの持っているパッチを当てているログ

[DEBUG]    Looking for patches in 'sdk-ng/share/crosstool-ng/packages/gdb/9.2'...
[DEBUG]    ==> Executing:  '/usr/bin/patch' '--no-backup-if-mismatch' '-g0' '-F1' '-p1' '-f' '-i' 'sdk-ng/share/crosstool-ng/packages/gdb/9.2/0000-musl_fix.patch'
[ALL  ]    patching file gdb/linux-nat.c
[ALL  ]    patching file gdb/stopcode.h
[DEBUG]    ==> Return status 0

...


# Zephyr SDKのローカルパッチを当てているログ

[DEBUG]    Looking for patches in 'sdk-ng/share/crosstool-ng/packages/gdb'...
[DEBUG]    Looking for patches in 'sdk-ng/build/build_riscv64/../../patches/gdb/9.2'...
[DEBUG]    ==> Executing:  '/usr/bin/patch' '--no-backup-if-mismatch' '-g0' '-F1' '-p1' '-f' '-i' 'sdk-ng/build/build_riscv64/../../patches/gdb/9.2/0001-gdb-remote-make-tid-pid-type-long-in-write_ptid.patch'
[ALL  ]    patching file gdb/remote.c
[DEBUG]    ==> Return status 0

...


# 追加したパッチを当てているログ

[DEBUG]    ==> Executing:  '/usr/bin/patch' '--no-backup-if-mismatch' '-g0' '-F1' '-p1' '-f' '-i' 'sdk-ng/build/build_riscv64/../../patches/gdb/9.2/0007-gdb-fix-python3.9.patch'
[ALL  ]    patching file gdb/python/python.c
[ALL  ]    Hunk #1 succeeded at 234 (offset -4 lines).
[ALL  ]    Hunk #2 succeeded at 271 (offset -4 lines).
[ALL  ]    Hunk #3 succeeded at 952 (offset -19 lines).
[ALL  ]    Hunk #4 succeeded at 1552 (offset -68 lines).
[ALL  ]    Hunk #5 succeeded at 1720 (offset -70 lines).
[ALL  ]    patch unexpectedly ends in middle of line
[DEBUG]    ==> Return status 0

ちなみにZephyr SDKのビルド後、GDBのソースコードはsdk-ng/build/build_riscv64/.build/riscv64-zephyr-elf/src/gdbに展開されます。パッチが正常に当たったか確認するなら、このソースコードを見れば確実でしょう。

SDKはbuild/output以下に生成されます。RISC-V 64であればbuild/output/riscv64-zephyr-elfです。生成されたバイナリが動くか確かめましょう。

生成されたGDBを実行
$ cd build/output/riscv64-zephyr-elf/bin

$ ./riscv64-zephyr-elf-gdb --version
GNU gdb (crosstool-NG 1.24.0.212_d7da3a9) 9.2
Copyright (C) 2020 Free Software Foundation, Inc.
License GPLv3+: GNU GPL version 3 or later <http://gnu.org/licenses/gpl.html>
This is free software: you are free to change and redistribute it.
There is NO WARRANTY, to the extent permitted by law.

動きました、良かった良かった。build/output下に生成されたriscv64-zephyr-elfディレクトリをZephyr SDKのインストールディレクトリ下にある同名のディレクトリと差し替えれば、GDBが動くはずです。

編集者:すずき(2023/09/24 12:02)

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2021年1月17日

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Debian TestingとZephyr SDKその2 - パッチを当ててSDKビルドをする前に

目次: Zephyr

GDBとPython 3.9の組み合わせは、SEGVでクラッシュしました。調べてみると FedoraのBugzilla にドンピシャの情報が載っていました。Python 3.9とGDBの組み合わせが動かなかったこと、Red Hatの人がパッチを作ってくれて、5/28に修正されたこと、などが書いてあります。

Zephyr SDKのGDBは9.2（2020年5月23日リリース）で、上記のPython 3.9で動かすための修正は入っていません。残念。選択肢としては下記の2つが考えられます。

  • 10.1（2020年10月24日リリース）を使う
  • 9.2 + クラッシュを治すパッチ（リンク）を当てる

GDBのバージョンを変えると新たな厄災を招く恐れがあるため、今回は保守的に9.2 + パッチで行こうと思います。

基本（Crosstool-NG）に立ち戻る

Zephyr SDKは内部でCrosstool-NGというツールチェーンのビルドツールを利用しています。Zephyr SDKに突撃する前にCrosstool-NGの仕組みをおさらいし、9.2 + パッチでビルドする方法を試します。

Zephyr SDKのconfigs/ ディレクトリの下を見ると *.configファイルがたくさんあります。実はこれらはCrosstool-NGのコンフィグファイルです。このファイルをCrosstool-NGにコピーするとツールチェーンが作成できます。わかりやすいですね。

Zephyr SDKが持っているCrosstool-NGのコンフィグファイル
$ cd sdk-ng

$ ls configs/
arc.config    nios2.config                  xtensa_intel_byt_adsp.config
arm.config    riscv64.config                xtensa_intel_s1000.config
arm64.config  sparc.config                  xtensa_nxp_imx8m_adsp.config
i586.config   x86_64-zephyr-elf.config      xtensa_nxp_imx_adsp.config
iamcu.config  xtensa_intel_apl_adsp.config  xtensa_sample_controller.config
mips.config   xtensa_intel_bdw_adsp.config

Crosstool-NGはツールチェーンの各モジュールにパッチを当てられます。例えばGDB 9.2ならばpackages/gdb/9.2/ の下にパッチファイルを置くと、若い番号から順番にパッチ適用してくれます。

Crosstool-NGのGDB 9.2用パッチ
$ ls packages/gdb/9.2/

0000-musl_fix.patch                                 0004-allow-android.patch
0001-uclibc-no-gettimeofday-clobber.patch           chksum
0002-xtensa-make-sure-ar_base-is-initialized.patch  version.desc
0003-WIP-end-of-prologue-detection-hack.patch

このディレクトリに0005-xxxx.patchのような名前のパッチを追加すると、0004-allow-android.patchのあとにパッチを当ててくれます。便利ですね。パッチ当て処理の実装を見ましょう。

Crosstool-NGのパッチ当て実装

# crosstool-ng/scripts/functions

CT_DoExtractPatch()
{

...

            CT_Pushd "${src_dir}/${basename}"
            for d in "${patch_dirs[@]}"; do
                CT_DoLog DEBUG "Looking for patches in '${d}'..."
                if [ -n "${d}" -a -d "${d}" ]; then
                    for p in "${d}"/*.patch; do    #★パッチファイルを列挙、パッチ当てる
                        if [ -f "${p}" ]; then
                            CT_DoExecLog ALL ${patch} --no-backup-if-mismatch -g0 -F1 -p1 -f -i "${p}"
                        fi
                    done
                fi
            done

...

ビルド後にできるログbuild.logをLooking for patchesで検索していくと、パッチを当てている箇所が確認できます。

Crosstool-NGのパッチ当てログ
...

[DEBUG]    Looking for patches in 'crosstool-ng/packages/gdb/9.2'...
[DEBUG]    ==> Executing:  '/usr/bin/patch' '--no-backup-if-mismatch' '-g0' '-F1' '-p1' '-f' '-i' 'crosstool-ng/packages/gdb/9.2/0000-musl_fix.patch'
[ALL  ]    patching file gdb/linux-nat.c
[ALL  ]    patching file gdb/stopcode.h
[DEBUG]    ==> Return status 0
[DEBUG]    ==> Executing:  '/usr/bin/patch' '--no-backup-if-mismatch' '-g0' '-F1' '-p1' '-f' '-i' 'crosstool-ng/packages/gdb/9.2/0001-uclibc-no-gettimeofday-clobber.patch'
[ALL  ]    patching file gnulib/configure
[ALL  ]    patching file gnulib/import/m4/gettimeofday.m4
[DEBUG]    ==> Return status 0

...

Crosstool-NGがパッチを当てる順はシェルのファイル列挙順のため、ファイル名は必ずしも数字で始める必要はないです。しかし、前例に習ったほうが良いでしょう。パッチを0005-fix-python3.9.patchという名前で追加します。

Crosstool-NGでパッチを追加してビルド
$ git clone https://github.com/crosstool-ng/crosstool-ng
$ cd crosstool-ng

$ cat > packages/gdb/9.2/0005-fix-python3.9.patch
(パッチをコピペする)

$ ./bootstrap
$ ./configure --enable-local
$ make

$ cp ../sdk-ng/configs/riscv64.config ./.config

$ ./ct-ng menuconfig
$ ./ct-ng build

ビルド後にできるログbuild.logを確認して、パッチが当たっていることを確かめます。

Crosstool-NGのパッチ追加後のログ
...

[DEBUG]    Looking for patches in 'crosstool-ng/packages/gdb/9.2'...
[DEBUG]    ==> Executing:  '/usr/bin/patch' '--no-backup-if-mismatch' '-g0' '-F1' '-p1' '-f' '-i' 'crosstool-ng/packages/gdb/9.2/0000-musl_fix.patch'
[ALL  ]    patching file gdb/linux-nat.c
[ALL  ]    patching file gdb/stopcode.h
[DEBUG]    ==> Return status 0
[DEBUG]    ==> Executing:  '/usr/bin/patch' '--no-backup-if-mismatch' '-g0' '-F1' '-p1' '-f' '-i' 'crosstool-ng/packages/gdb/9.2/0001-uclibc-no-gettimeofday-clobber.patch'
[ALL  ]    patching file gnulib/configure
[ALL  ]    patching file gnulib/import/m4/gettimeofday.m4
[DEBUG]    ==> Return status 0

...

[DEBUG]    ==> Executing:  '/usr/bin/patch' '--no-backup-if-mismatch' '-g0' '-F1' '-p1' '-f' '-i' 'crosstool-ng/packages/gdb/9.2/0005-python3.9.patch'
[ALL  ]    patching file gdb/python/python.c
[ALL  ]    Hunk #1 succeeded at 234 (offset -4 lines).
[ALL  ]    Hunk #2 succeeded at 271 (offset -4 lines).
[ALL  ]    Hunk #3 succeeded at 952 (offset -19 lines).
[ALL  ]    Hunk #4 succeeded at 1552 (offset -68 lines).
[ALL  ]    Hunk #5 succeeded at 1720 (offset -70 lines).
[ALL  ]    patch unexpectedly ends in middle of line
[DEBUG]    ==> Return status 0

GDBの開発メールアーカイブから適当にコピペしてパッチを作ったので、Hunkがずれてるよって怒られましたが、パッチ当ては成功しています。あまり気にしなくても良いでしょう。ビルド後は動作確認しましょう。

Crosstool-NGでパッチ追加後のバイナリ動作確認
$ cd ~/x-tools/riscv64-zephyr-elf/bin

$ ./riscv64-zephyr-elf-gdb --version

GNU gdb (crosstool-NG 1.24.0.254_fcf3233) 9.2
Copyright (C) 2020 Free Software Foundation, Inc.
License GPLv3+: GNU GPL version 3 or later <http://gnu.org/licenses/gpl.html>
This is free software: you are free to change and redistribute it.
There is NO WARRANTY, to the extent permitted by law.

動きました。良かった良かった。

編集者:すずき(2023/09/24 12:01)

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2021年1月16日

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RISC-V QEMUのデバッグ用ビルド方法

目次: RISC-V

たまにRISC-V向けのQEMUの動きを見たいときがあって、デバッグビルドをするのですが、やり方を忘れがちなのでメモしておきます。

QEMUビルド

$ mkdir build
$ cd build

$ ../configure --target-list=riscv32-softmmu,riscv32-linux-user,riscv64-softmmu,riscv64-linux-user \
    --disable-docs --enable-debug

...

qemu 5.2.50

                   Install prefix: /usr/local
                   BIOS directory: share/qemu
                    firmware path: /usr/local/share/qemu-firmware
                 binary directory: bin
                library directory: lib
                 module directory: lib/qemu
                libexec directory: libexec
                include directory: include
                 config directory: /usr/local/etc
            local state directory: /usr/local/var
                 Manual directory: share/man
                    Doc directory: /usr/local/share/doc

...

                 thread sanitizer: NO
                         rng-none: NO
                    Linux keyring: YES
                     FUSE exports: NO
                       FUSE lseek: NO

  Subprojects
                    libvhost-user: YES

Found ninja-1.10.1 at /usr/bin/ninja

$ ninja

ビルドが成功するとbuildディレクトリ以下にqemu-system-riscv32やqemu-system-riscv64が生成されているはずです。

編集者:すずき(2021/07/15 20:35)

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2021年1月14日

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Debian TestingとZephyr SDKその1 - 自分でSDKをビルド

目次: Zephyr

開発用のマシンではDebian Testingを使っているのですが、久しぶりにdist-upgradeしたところPython 3.8が消えてしまいました。Python 3.9に移行したみたいです。

アップデート時は「そうなんだ、3.9になったんだな。」くらいの認識でスルーしまいたが、Zephyrを使おうとしたら異変に気づきました。なんとZephyr SDKのGDBが動きません。どうしてこうなった。

GDBを起動するとエラー
$ riscv64-zephyr-elf-gdb
riscv64-zephyr-elf-gdb: error while loading shared libraries: libpython3.8.so.1.0: cannot open shared object file: No such file or directory

Debianは元々Zephyr SDKのサポート範囲に入っていない（Ubuntuのみ）ですし、Debian Testingなんてサポートされるはずがないので、自力で解決する必要があります。

Zephyr SDKのビルド

Zephyr SDKのビルド手順は簡単ですが、Debian Testingだとうまくいきません。

Zephyr SDKのビルド
$ git clone https://github.com/zephyrproject-rtos/sdk-ng
$ cd sdk-ng

$ ./go.sh riscv64
./go.sh: 行17: python: コマンドが見つかりません

Pythonが見つからず怒られます。Debian Testingは /usr/bin/pythonがなくなったため、go.shのpythonをpython3に書き換えてあげると動きます。他にもPython 3.8を想定している箇所があるので、Python 3.9に直します。

Zephyr SDK改変（RISC-V 64向け）

diff --git a/configs/riscv64.config b/configs/riscv64.config
index 295f2c0..a9fc301 100644
--- a/configs/riscv64.config
+++ b/configs/riscv64.config
@@ -46,5 +46,5 @@ CT_CC_LANG_CXX=y
 CT_CC_GCC_LIBSTDCXX_NANO=y
 CT_DEBUG_GDB=y
 CT_GDB_V_9_2=y
-CT_GDB_CROSS_PYTHON_BINARY="python3.8"
+CT_GDB_CROSS_PYTHON_BINARY="python3.9"
 CT_GDB_CROSS_BUILD_NO_PYTHON=y
diff --git a/go.sh b/go.sh
index e5442fa..7a45fd8 100755
--- a/go.sh
+++ b/go.sh
@@ -14,7 +14,7 @@ fi
 
 COMMIT="d7da3a9c7f0f3a90bb4c71b91aea6cbc2471a541"
 GITDIR=${PWD}
-JOBS=$(python -c 'import multiprocessing as mp; print(mp.cpu_count())')
+JOBS=$(python3 -c 'import multiprocessing as mp; print(mp.cpu_count())')
 
 unameOut="$(uname -s)"
 unameMachine="$(uname -m)"

SDKはbuild/output以下に生成されます。RISC-V 64であればbuild/output/riscv64-zephyr-elfです。生成されたバイナリが動くか確かめましょう。

生成されたGDBを実行
$ cd build/output/riscv64-zephyr-elf/bin

$ ./riscv64-zephyr-elf-gdb
Segmentation fault

SEGVで死にました。うーん、だめそうですね……。次回以降、直せないかトライします。

編集者:すずき(2023/09/24 12:01)

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