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【RT-Thread学习笔记】如何优雅地退出QEMU模拟器？

电子发烧友
2022-07-26 19:54:20
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1 问题场景

相信很多人也跟我一样，刚接触RT-Thread不久，正在学习RT-Thread的路上，然而学习一款嵌入式实时操作系统，没有一个硬件开发板，在我之前的认知里面，这应该很难把RTOS的内核代码调试起来吧？

直到了解了RT-Thread，我才知道原来有QEMU模拟器这么个东西。

所以我很快就参考相关教程，把QEMU给装起来了，结合RT-Thread编译bsp的方法，很快我选择的qemu-vexpress-a9固件很快就编译出来了。

看了bsp目录下有好几个启动脚本：

  1. bsp/qemu-vexpress-a9$ ls -al *.sh
  2. -rwxr-xr-x 1 recan system 168 Sep 6 10:43 qemu-dbg.sh
  3. -rwxr-xr-x 1 recan system 187 Oct 22 17:41 qemu-nographic.sh
  4. -rwxr-xr-x 1 recan system 166 Sep 6 10:43 qemu.sh

我逐个尝试，发现在我的环境下，只有./qemu-nographic.sh能够跑起来。

  1. bsp/qemu-vexpress-a9$ ./qemu-nographic.sh
  2. qemu-system-arm: -no-quit is only valid for GTK and SDL, ignoring option
  3. WARNING: Image format was not specified for 'sd.bin' and probing guessed raw.
  4. Automatically detecting the format is dangerous for raw images, write operations on block 0 will be restricted.
  5. Specify the 'raw' format explicitly to remove the restrictions.
  6. ALSA lib confmisc.c:767:(parse_card) cannot find card '0'
  7. ALSA lib conf.c:4732:(_snd_config_evaluate) function snd_func_card_driver returned error: No such file or directory
  8. ALSA lib confmisc.c:392:(snd_func_concat) error evaluating strings
  9. ALSA lib conf.c:4732:(_snd_config_evaluate) function snd_func_concat returned error: No such file or directory
  10. ALSA lib confmisc.c:1246:(snd_func_refer) error evaluating name
  11. ALSA lib conf.c:4732:(_snd_config_evaluate) function snd_func_refer returned error: No such file or directory
  12. ALSA lib conf.c:5220:(snd_config_expand) Evaluate error: No such file or directory
  13. ALSA lib pcm.c:2642:(snd_pcm_open_noupdate) Unknown PCM default
  14. alsa: Could not initialize DAC
  15. alsa: Failed to open `default':
  16. alsa: Reason: No such file or directory
  17. ALSA lib confmisc.c:767:(parse_card) cannot find card '0'
  18. ALSA lib conf.c:4732:(_snd_config_evaluate) function snd_func_card_driver returned error: No such file or directory
  19. ALSA lib confmisc.c:392:(snd_func_concat) error evaluating strings
  20. ALSA lib conf.c:4732:(_snd_config_evaluate) function snd_func_concat returned error: No such file or directory
  21. ALSA lib confmisc.c:1246:(snd_func_refer) error evaluating name
  22. ALSA lib conf.c:4732:(_snd_config_evaluate) function snd_func_refer returned error: No such file or directory
  23. ALSA lib conf.c:5220:(snd_config_expand) Evaluate error: No such file or directory
  24. ALSA lib pcm.c:2642:(snd_pcm_open_noupdate) Unknown PCM default
  25. alsa: Could not initialize DAC
  26. alsa: Failed to open `default':
  27. alsa: Reason: No such file or directory
  28. audio: Failed to create voice `lm4549.out'
  30. \ | /
  31. - RT - Thread Operating System
  32. / | \ 4.0.4 build Nov 5 2021
  33. 2006 - 2021 Copyright by rt-thread team
  34. lwIP-2.1.2 initialized!
  35. [I/sal.skt] Socket Abstraction Layer initialize success.
  36. [I/SDIO] SD card capacity 65536 KB.
  37. [I/SDIO] switching card to high speed failed!
  38. hello rt-thread 99, 99
  39. 1, 2
  40. 1, 2
  41. 1, 2
  42. msh />

不过问题来了，我想重新编译源码，再次运行新的代码，怎么办呢？如何才能退出这个QEMU命令行控制台？

2 尝试解决

2.1 牛刀小试

大家都知道，Linux退出一个控制台启动的程序，使用CTRL+C就可以把它退出来，我试了一下，发现它压根就不认CTRL+C，只是一直输出一些乱码符号。

2.2 我放大招

既然CTRL+C不能，那我用killall-9xxx总可以吧？难不成你还能逃脱Linux内核对你的管控？

于是另开一个控制台，直接killall-9qemu-system-arm，结果一试，的确可以退出QEMU（连进程都退出来了）。

但是问题来了，退出QEMU之后，这个控制台感觉乱来了，我一瞧回车，它都不好好换行了，你看看！

这就很让人难受了，控制台没法用了，而且这个时候敲命令进去还不能回显，也不知道你敲对了没有，只好退出命令行，重新登入，控制台得以恢复。

2.3 黔驴技穷

上面的这种情况，显示是我不能接受的，这个我倒是想了一下，QEMU不可能不支持退出吧，会不会什么启动参数我搞错了，于是qemu-system-arm-h，找了几个看似跟这个问题相关的参数：

  1. qemu-system-arm -h
  2. ...
  3. -no-quit disable SDL window close capability
  4. ...
  5. -no-reboot exit instead of rebooting
  6. ...
  7. -no-shutdown stop before shutdown

于是在qemu-nographic.sh添加来尝试：

  1. if [ ! -f "sd.bin" ]; then
  2. dd if=/dev/zero of=sd.bin bs=1024 count=65536
  3. fi
  5. qemu-system-arm -M vexpress-a9 -smp cpus=2 -kernel rtthread.bin -nographic -sd sd.bin -no-shutdown -no-quit -no-reboot

运行之后，同样在另一个控制台使用killall-9qemu-system-arm退出，发现有的时候退出QEMU的控制台可以好好的，有的时候换行问题依然存在，没有找到规律，实在没办法，就不了了之了。

3 终极方案

3.1 发现新大陆

直到今天，我偶然翻到RT-Thread的官方文档，对RT-Thread Smart版本的介绍的时候，有一个章节是介绍使用QEMU模拟环境进行代码调试运行的，里面居然提到了如何退出QEMU!

Word天呐，那种感觉简直像是发现新大陆一样。 马上登入QEMU开发环境做测试，果然，操作竟是如此的丝滑，爽就一个字！

真的像是历史难题被解决的那种感觉。

3.2 扒一扒到底谁让QEMU退出了

第一感觉是不是RT-Thread的Finsh组件处理了这个CTRL+A,X？ 于是找了Finsh的关键代码：

  1. void finsh_thread_entry(void *parameter)
  2. {
  3. int ch;
  5. /* normal is echo mode */
  6. #ifndef FINSH_ECHO_DISABLE_DEFAULT
  7. shell->echo_mode = 1;
  8. #else
  9. shell->echo_mode = 0;
  10. #endif
  12. #if !defined(RT_USING_POSIX) && defined(RT_USING_DEVICE)
  13. /* set console device as shell device */
  14. if (shell->device == RT_NULL)
  15. {
  16. rt_device_t console = rt_console_get_device();
  17. if (console)
  18. {
  19. finsh_set_device(console->parent.name);
  20. }
  21. }
  22. #endif
  24. #ifdef FINSH_USING_AUTH
  25. /* set the default password when the password isn't setting */
  26. if (rt_strlen(finsh_get_password()) == 0)
  27. {
  28. if (finsh_set_password(FINSH_DEFAULT_PASSWORD) != RT_EOK)
  29. {
  30. rt_kprintf("Finsh password set failed.\n");
  31. }
  32. }
  33. /* waiting authenticate success */
  34. finsh_wait_auth();
  35. #endif
  37. rt_kprintf(FINSH_PROMPT);
  39. while (1)
  40. {
  41. ch = (int)finsh_getchar();
  42. if (ch < 0)
  43. {
  44. continue;
  45. }
  47. /*
  48. * handle control key
  49. * up key : 0x1b 0x5b 0x41
  50. * down key: 0x1b 0x5b 0x42
  51. * right key:0x1b 0x5b 0x43
  52. * left key: 0x1b 0x5b 0x44
  53. */
  54. if (ch == 0x1b)
  55. {
  56. shell->stat = WAIT_SPEC_KEY;
  57. continue;
  58. }
  59. else if (shell->stat == WAIT_SPEC_KEY)
  60. {
  61. if (ch == 0x5b)
  62. {
  63. shell->stat = WAIT_FUNC_KEY;
  64. continue;
  65. }
  67. shell->stat = WAIT_NORMAL;
  68. }
  69. else if (shell->stat == WAIT_FUNC_KEY)
  70. {
  71. shell->stat = WAIT_NORMAL;
  73. if (ch == 0x41) /* up key */
  74. {
  75. #ifdef FINSH_USING_HISTORY
  76. /* prev history */
  77. if (shell->current_history > 0)
  78. shell->current_history --;
  79. else
  80. {
  81. shell->current_history = 0;
  82. continue;
  83. }
  85. /* copy the history command */
  86. memcpy(shell->line, &shell->cmd_history[shell->current_history][0],
  87. FINSH_CMD_SIZE);
  88. shell->line_curpos = shell->line_position = strlen(shell->line);
  89. shell_handle_history(shell);
  90. #endif
  91. continue;
  92. }
  93. else if (ch == 0x42) /* down key */
  94. {
  95. #ifdef FINSH_USING_HISTORY
  96. /* next history */
  97. if (shell->current_history < shell->history_count - 1)
  98. shell->current_history ++;
  99. else
  100. {
  101. /* set to the end of history */
  102. if (shell->history_count != 0)
  103. shell->current_history = shell->history_count - 1;
  104. else
  105. continue;
  106. }
  108. memcpy(shell->line, &shell->cmd_history[shell->current_history][0],
  109. FINSH_CMD_SIZE);
  110. shell->line_curpos = shell->line_position = strlen(shell->line);
  111. shell_handle_history(shell);
  112. #endif
  113. continue;
  114. }
  115. else if (ch == 0x44) /* left key */
  116. {
  117. if (shell->line_curpos)
  118. {
  119. rt_kprintf("\b");
  120. shell->line_curpos --;
  121. }
  123. continue;
  124. }
  125. else if (ch == 0x43) /* right key */
  126. {
  127. if (shell->line_curpos < shell->line_position)
  128. {
  129. rt_kprintf("%c", shell->line[shell->line_curpos]);
  130. shell->line_curpos ++;
  131. }
  133. continue;
  134. }
  135. }
  137. /* received null or error */
  138. if (ch == '\0' || ch == 0xFF) continue;
  139. /* handle tab key */
  140. else if (ch == '\t')
  141. {
  142. int i;
  143. /* move the cursor to the beginning of line */
  144. for (i = 0; i < shell->line_curpos; i++)
  145. rt_kprintf("\b");
  147. /* auto complete */
  148. shell_auto_complete(&shell->line[0]);
  149. /* re-calculate position */
  150. shell->line_curpos = shell->line_position = strlen(shell->line);
  152. continue;
  153. }
  154. /* handle backspace key */
  155. else if (ch == 0x7f || ch == 0x08)
  156. {
  157. /* note that shell->line_curpos >= 0 */
  158. if (shell->line_curpos == 0)
  159. continue;
  161. shell->line_position--;
  162. shell->line_curpos--;
  164. if (shell->line_position > shell->line_curpos)
  165. {
  166. int i;
  168. rt_memmove(&shell->line[shell->line_curpos],
  169. &shell->line[shell->line_curpos + 1],
  170. shell->line_position - shell->line_curpos);
  171. shell->line[shell->line_position] = 0;
  173. rt_kprintf("\b%s \b", &shell->line[shell->line_curpos]);
  175. /* move the cursor to the origin position */
  176. for (i = shell->line_curpos; i <= shell->line_position; i++)
  177. rt_kprintf("\b");
  178. }
  179. else
  180. {
  181. rt_kprintf("\b \b");
  182. shell->line[shell->line_position] = 0;
  183. }
  185. continue;
  186. }
  188. /* handle end of line, break */
  189. if (ch == '\r' || ch == '\n')
  190. {
  191. #ifdef FINSH_USING_HISTORY
  192. shell_push_history(shell);
  193. #endif
  194. if (shell->echo_mode)
  195. rt_kprintf("\n");
  196. msh_exec(shell->line, shell->line_position);
  198. rt_kprintf(FINSH_PROMPT);
  199. memset(shell->line, 0, sizeof(shell->line));
  200. shell->line_curpos = shell->line_position = 0;
  201. continue;
  202. }
  204. /* it's a large line, discard it */
  205. if (shell->line_position >= FINSH_CMD_SIZE)
  206. shell->line_position = 0;
  208. /* normal character */
  209. if (shell->line_curpos < shell->line_position)
  210. {
  211. int i;
  213. rt_memmove(&shell->line[shell->line_curpos + 1],
  214. &shell->line[shell->line_curpos],
  215. shell->line_position - shell->line_curpos);
  216. shell->line[shell->line_curpos] = ch;
  217. if (shell->echo_mode)
  218. rt_kprintf("%s", &shell->line[shell->line_curpos]);
  220. /* move the cursor to new position */
  221. for (i = shell->line_curpos; i < shell->line_position; i++)
  222. rt_kprintf("\b");
  223. }
  224. else
  225. {
  226. shell->line[shell->line_position] = ch;
  227. if (shell->echo_mode)
  228. rt_kprintf("%c", ch);
  229. }
  231. ch = 0;
  232. shell->line_position ++;
  233. shell->line_curpos++;
  234. if (shell->line_position >= FINSH_CMD_SIZE)
  235. {
  236. /* clear command line */
  237. shell->line_position = 0;
  238. shell->line_curpos = 0;
  239. }
  240. } /* end of device read */
  241. }

通读代码之后，发现它并没有处理这个CTRL+A,X输入，那么到底是谁接管了这个指令呢？ 看到QEMU退出的时候，有提示``，这个关键字给了我线索，于是我开始怀疑是QEMU自己接管的这个命令，于是下面的一顿操作终于把它揪出来了。

  1. bsp/qemu-vexpress-a9$ whereis qemu-system-arm
  2. qemu-system-arm: /usr/bin/qemu-system-arm /usr/share/man/man1/qemu-system-arm.1.gz
  3. bsp/qemu-vexpress-a9$
  4. bsp/qemu-vexpress-a9$ cp /usr/bin/qemu-system-arm .
  5. bsp/qemu-vexpress-a9$
  6. bsp/qemu-vexpress-a9$ grep -rsn "Terminated"
  7. Binary file qemu-system-arm matches
  8. bsp/qemu-vexpress-a9$
  9. bsp/qemu-vexpress-a9$ hexdump -C qemu-system-arm | grep -n "Terminated"
  10. 699798:00b2b4a0 4d 55 3a 20 54 65 72 6d 69 6e 61 74 65 64 0a 0d |MU: Terminated..|
  11. bsp/qemu-vexpress-a9$
  12. bsp/qemu-vexpress-a9$ hexdump -C qemu-system-arm > hexdump.log
  13. bsp/qemu-vexpress-a9$
  14. bsp/qemu-vexpress-a9$ head -699797 hexdump.log | tail -1
  15. 00b2b490 73 20 68 65 6c 70 0a 0d 00 43 2d 25 63 00 51 45 |s help...C-%c.QE|
  16. bsp/qemu-vexpress-a9$
  17. bsp/qemu-vexpress-a9$ head -699798 hexdump.log | tail -1
  18. 00b2b4a0 4d 55 3a 20 54 65 72 6d 69 6e 61 74 65 64 0a 0d |MU: Terminated..|
  19. bsp/qemu-vexpress-a9$

大致的流程就是对可执行文件qemu-system-arm进行grep检索，发现居然找到了Terminated这个关键log，证明这行退出的log正在qemu-system-arm打出来的，这也就从侧面证实了这个退出命令是被它接管了，并且处理了，然后才退出的。

4 经验教训

这个问题真的困扰了我至少2个月，每次一用QEMU，我就吐槽这个问题，没想到居然还是RT-Thread的指导文档拯救了我。

所以啊，凡事先查查别人已经整理好的问题，真的会事半功倍！

各位老铁，RT-Thread的文档中心，给我撸起来！！！

5 更多分享

架构师李肯

一个专注于嵌入式IoT领域的架构师。有着近10年的嵌入式一线开发经验，深耕IoT领域多年，熟知IoT领域的业务发展，深度掌握IoT领域的相关技术栈，包括但不限于主流RTOS内核的实现及其移植、硬件驱动移植开发、网络通讯协议开发、编译构建原理及其实现、底层汇编及编译原理、编译优化及代码重构、主流IoT云平台的对接、嵌入式IoT系统的架构设计等等。拥有多项IoT领域的发明专利，热衷于技术分享，有多年撰写技术博客的经验积累，连续多月获得RT-Thread官方技术社区原创技术博文优秀奖，荣获CSDN博客专家、CSDN物联网领域优质创作者、2021年度CSDN&RT-Thread技术社区之星、RT-Thread官方嵌入式开源社区认证专家、RT-Thread 2021年度论坛之星TOP4、华为云云享专家（嵌入式物联网架构设计师）等荣誉。坚信【知识改变命运，技术改变世界】！

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同时也非常欢迎关注我的专栏;有问题的话，可以跟我讨论，知无不答，谢谢大家。

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