La Virtualisation KVM pour les Architectures ARMv8

Introduction au guide de mise en place de KVM pour ARM 64-bits

L'architecture ARMv8 introduit le support 64 bits à l'architecture ARM, y compris la compatibilité descendante (ou rétrocompatibilité) pour le logiciel 32-bit. En plus d'améliorer les performances des processeurs ARM, l'architecture ARMv8 offre par ailleurs une faible consommation d'énergie.

Il existe des outils pour compiler le logiciel pour l'architecture ARMv8: il y a d'une part des compilateurs croisés pour générer les binaires ARM64 (certaines distributions comme Ubuntu les incluent dans leurs propres dépôts) et d'autres part des images de systèmes de fichiers déjà compilés à partir de GNU/Linux de base. Comme alternative, Virtual Open Systems propose de créer un système de fichiers customisé à l'aide d'outils bootstrap et ces outils sont également disponibles dans les dépôts d'Ubuntu.

L'objectif principal de ce guide est de démontrer comment faire fonctionner un système d'exploitation d'invité à l'intérieur d'un hôte linux KVM s'exécutant sur ARM64, alimenté par le noyau Linux. L'utilisation de Linux apporte l'avantage du module KVM pour virtualiser des machines virtuelles invitées. Ce scénario est tout à fait commun: nous aurons un système, appelé Hôte, qui fournira les capacités de la virtualisation, son noyau doit être compilé sur mesure (customisé) pour inclure tous les modules nécessaires. L'Invité est le système virtualisé par l'hôte et ne nécessite pas des modules particuliers dans son noyau. Pour simplifier les choses, à la fois hôte et invité se partageront la même architecture (ARM64) et utiliseront le même noyau avec le même espace utilisateur (système de fichiers).

Dans les sections suivantes, nous allons passer en revue l'ensemble de ces sujets, en fournissant des descriptions détaillées pour atteindre un environnement complètement fonctionnel, apte à la virtualisation et prêt à être déployé sur les prochaines plateformes de développement. Dans ce guide, nous validons ces systèmes en utilisant les "Foundations Models" d'ARM, qui sont un moyen pratique pour simuler l'environnement ARMv8.

Composants Requis

Les étapes décrites dans ce guide sont basées sur le système Ubuntu 13.04 (codename Raring), mais tous les outils référencés par le présent guide sont également disponibles pour d'autres distributions Linux, comme Debian et Fedora. Voici la liste des composants nécessaires:

Compilateur croisé ARM 64-bits Le compilateur croisé utilisé pour compiler vers l'architecture 64-bits ARMv8.

Foundation Model ARMv8 Le Foundation Model, disponible gratuitement, utilisé pour émuler une plateforme ARMv8.

Les composants suivants constituent le système que nous simulons. Chacun des systèmes (hôte et invité) nécessite un noyau Linux, y compris un bootloader (ou bootwrapper) et une image de l'espace utilisateur (également appelé comme le système de fichier).

Les images de l'espace utilisateur 64-bits pour l'Hôte et l'Invité Les images de l'espace utilisateur pour les systèmes que nous allons fonctionner.

Noyaux ARM64 pour l'Hôte et l'Invité Les noyaux 64-bits ARM avec une capacité de KVM, qui est obligatoire pour le système hôte.

Bootwrapper Bootloader pour démarrer le noyau hôte.

Obtenir le Compilateur Croisé ARM 64-bits

Nous allons utiliser le compilateur croisé disponible dans le dépôt d'Ubuntu 13.04:

$ sudo apt-get install gcc-aarch64-linux-gnu

Et tester si le compilateur a été ajouté correctement à la variable PATH:

$ which aarch64-linux-gnu-gcc
< Vous devriez obtenir le chemin du compilateur ici >

deb http://en.archive.ubuntu.com/ubuntu/ raring universe

$ sudo apt-get update && sudo apt-get install gcc-aarch64-linux-gnu

Autrement, vous pouvez toujours télécharger manuellement depuis le dépôt d'Ubuntu les paquets et ses dépendances. Au moment de la rédaction de ce guide, les paquets nécessaires sont gcc-4.7-aarch64-linux-gnu-base, cpp-4.7-aarch64-linux-gnu, binutils-aarch64-linux-gnu, libgcc-4.7-dev-arm64-cross, libc6, libcloog-ppl1, libgmp10, libmpc2, libmpfr4, libppl-c4, zlib1g.

Le Foundation Model d'ARMv8

Les "Foundations Models" fournissent les développeurs ARM avec tous les outils nécessaires pour exécuter les systèmes ARMv8 avant la disponibilité d'une plateforme de développement. Ces modèles sont basés sur les Fast Models d'ARM, et ils sont gratuitement disponibles sur le site ARM, après inscription. Une fois connecté, l'URL de téléchargement du logiciel se trouve à la page http://www.arm.com/products/tools/models/fast-models/foundation-model.php.

En supposant que FM000-KT-00035-r0p8-52rel06.tgz est le nom du modèle téléchargé, alors nous pouvons l'extraire par:

$ tar -xf FM000-KT-00035-r0p8-52rel06.tgz

Le fichier exécutable de Foundation Model "Foundation_v8" se trouve dans le dossier Foundation_v8pkg/models/Linux64_GCC-4.1/. Nous pouvons l'ajouter à la variable*PATH*:

$ export PATH=$PWD/Foundation_v8pkg/models/Linux64_GCC-4.1/Foundation_v8/:$PATH

Les images de l'espace utilisateur 64-bits pour l'Hôte et l'Invité

Il existe différentes images de l'espace utilisateur et vous pouvez les télécharger à partir du dépôt de linaro. Dans ce guide, nous utilisons l'image OpenEmbedded (Minimale) (linaro-image-minimal-genericarmv8-20130526-319.rootfs.tar.gz). Vous pouvez vous reporter à cette page web pour essayer d'autres alternatives.

$ sudo apt-get install nfs-kernel-server nfs-common

/srv/nfsroot 192.168.1.20/255.255.255.0(rw,sync,no_root_squash,no_subtree_check,insecure)

$ sudo service nfs-kernel-server stop
$ sudo service nfs-kernel-server start

$ sudo mkdir -p /srv/nfsroot/
$ sudo tar -xf linaro-image-minimal-genericarmv8-20130526-319.rootfs.tar.gz \
               -C /srv/nfsroot/

/srv/nfsroot 192.168.1.20/255.255.255.0(rw,sync,no_root_squash,no_subtree_check,insecure)

sudo service nfs-kernel-server restart