BiscuitOS TIERED MEMORY 实践手册

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当前 BiscuitOS 对 CXL 的实践还处于早期，因此会具有很多实践限制，请各位开发者见谅. BiscuitOS 项目维护在 Github 仓库和 Gitee 仓库, 项目全部代码都是开源的. 由于 BiscuitOS 基于 QEMU 运行，因此需要一台 X86 机器作为开发机，开发机目前支持的版本如下:

Ubuntu18.04 (支持)
Ubuntu20.04 (支持)
Ubuntu22.04 (支持)
Ubuntu24.04 (支持)
Windows+VirtualBox+Ubuntu24.04(部分功能受限)
Windows+WMware+Ubuntu24.04(部分功能受限)

准备好一台开发机之后，开发者根据使用不同发行版需要提前安装开发工具，这些工具主要用于项目的下载和部署前期的准备，参考如下代码:

# Ubuntu/Debian
sudo apt-get update
sudo apt-get install git make figlet gawk flex bison

基础开发软件安装完毕之后，接下来从 Github/Gitee 上下载 BiscuitOS 项目源码，开发者为了加快下载速度可以使用 depth 参数，如果想看所有的代码提交，需要一定时间下载，参考如下代码:

git clone https://github.com/BiscuitOS/BiscuitOS.git --depth=1
or
git clone https://gitee.com/BiscuitOS_team/BiscuitOS.git --depth=1

arch 目录是架构相关的配置
board 目录是 BiscuitOS 支持硬件开发板相应的配置
boot 是 BiscuitOS 系统使用的 BOOTLOAD 相关的配置
config 目录下是 BiscuitOS 项目支持的部署开发环境
dl 目录是 BiscuitOS 项目部署过程中下载的源码压缩包
fs 目录是 BiscuitOS 使用的文件系统配置
kernel 目录是 BiscuitOS 部署内核相关的配置
package 目录是 BiscuitOS 支持的开源软件库配置
scripts 目录是 BiscuitOS 部署过程中使用的脚本
toolchain 目录是 BiscuitOS 部署使用的交叉编译工具配置
output 目录是 BiscuitOS 部署不同版本 Linux 开发环境的位置

BiscuitOS 项目里的目录大部分都是配置相关的，里面可能只包含一些 Kconfig 文件和 Makefile 文件，这些文件用户控制整个部署过程。由于 BiscuitOS 是基于 Kbuild 构建，那么可以使用 config 下面的配置文件直接部署 Linux 环境，也可以图形化的配置部署过程. 如果开发者是第一次部署, 那么需要执行如下命令完成开发工具的安装:

make linux-6.9-x86_64_defconfig 
make install

基础环境安装完毕之后，那么接下来就是部署 Linux 开发环境了，开发者可以在 configs 目录下选择一个进行部署，configs 目录里面全部是某个架构指定 Linux 的部署配置，例如选择 linux-6.9-x86_64_defconfig, 名字中的 6.9 部署表示 Linux 源码版本是 Linux 6.9，名字中的 x86_64 字段指明部署的架构是 X86-64 架构，开发者使用如下命令:

make linux-6.9-x86_64_defconfig

命令执行完毕之后，BiscuitOS 项目将部署基于 X86-64 架构的 Linux 6.9 源码开发环境，如果开发者还想添加其他开源软件一同部署，那么可以直接使用命令开启图形化配置，与 Linux 内核的 Kbuild menuconfig 一致:

make menuconfig

Porject Name 选项指明开发环境在 output 目录下的名字
Architecture configure 选项下面用于选择部署环境的架构
Board setup 选项下面用于选择与模拟硬件相关的信息
Bootloaders 选项下面用于选择 BiscuitOS 启动是采用的 Bootloader
DIY BiscuitOS/Broiler Hardware 选项下面用于自定义 BiscuitOS 运行时的硬件
package 选项下面用于添加第三方开源软件
Root-Filesystem 选项下面用于配置 BiscuitOS 系统根文件系统的配置
Compile toolchain 选项下面用于配置开发环境编译使用的交叉编译工具
linux 用于配置 Linux 的版本.

上图是 Kbuild 图形化配置界面，当开发者使用了 “make linux-6.9-x86_64_defconfig” 命令之后，Kbuild 已经自动配置上图相关的配置，开发者可以根据自己的需要进行修改。修改完毕之后使用如下命令进行一键部署:

make

部署完毕之后，开发者会看到 4 条信息，第一条信息指明了 Linux 开发环境的位置; 第二条信息指明 Linux 源码的位置; 第三条信息指明 Linux 开发手册; 第四条是 BiscuitOS 社区的链接. 接下来进入开发环境所在的目录，BiscuitOS 里所有的开发环境均放在 output 目录下:

Broiler-system: Broiler 目录支持自定义硬件模拟
busybox: BiscuitOS 系统使用的 BUSYBOX 源码目录
FreezeDir: BiscuitOS 系统数据盘挂载目录
HardStack.BS: 里面 BiscuitOS 代码仓库配置文件
Hardware: BiscuitOS 模拟的硬件，包括磁盘、内存等
linux: Linux 源码目录
package: 第三方开源软件目录
qemu-system: BiscuitOS 模拟底座 QEMU 源码目录
README.md: 开发环境说明文档
rootfs: BiscuitOS 系统使用的根文件系统
RunBiscuitOS.sh: BiscuitOS 运行脚本

BiscuitOS 一键部署的开发环境基本布局如上，其中 RunBiscuitOS.sh 是自动生成，只要在 BiscuitOS 项目顶层执行一次 make 命令，那么 RunBiscuitOS.sh 脚本就自动生成一次，脚本里面包含了 BiscuitOS 虚拟机启动的参数、硬件配置等. README.md 里描述了编译 Linux、Busybox 以及打包 ROOTFS 的命令，由于不同版本的 Linux 配置不同，无法将 README 里面的步骤自动化，因此开发者接下来需要参考 README.md 里面的内容完成最后的编译工作:

当执行完 README.md 里面的命令之后，可以启动 BiscuitOS，此时 BiscuitOS 系统作为一个虚拟机运行，开发者可以发挥自己的想象，任意修改 BiscuitOS 进行实践. 至此 BiscuitOS 安装成功!

部署 TIERED MEMORY

BiscuitOS 支持 TIERED MEMORY 开发环境的一键部署和实践，免去了复杂的源码查找、编写、编译、打包等操作，开发者可以参考如下步骤在 BiscuitOS 上实践 TIERED MEMORY, 首先使用 BiscuitOS 部署 TIERED MEMORY，其部署逻辑如下:

# 切换到 BiscuitOS 项目目录
cd BiscuitOS
# 选择开发环境，如果已经选择过可以跳过，这里与 linux 6.9 X86 为例
make linux-6.9-x86_64_defconfig
# 通过 Kbuild 选择需要部署的应用程序
make menuconfig

  [*] Package  --->
      [*] HETEROGENEOUS MEMORY MANAGEMENT  --->
          [*] TIERED MEMORY  --->
      [*] BiscuitOS Demo Code
          [*] Kernel Demo Code on BiscuitOS  --->


# 配置完毕保存，然后进行部署
make

接下来需要打开内核相关宏，参考如下命令:

cd BiscuitOS/output/linux-6.9-x86_64/package/BiscuitOS-kernel-default
# 配置内核
make menuconfig
# 打开以下宏
CONFIG_CXL_BUS=y
CONFIG_CXL_PCI=y
CONFIG_CXL_MEM_RAW_COMMANDS=y
CONFIG_CXL_ACPI=y
CONFIG_CXL_PMEM=y
CONFIG_CXL_MEM=y
CONFIG_CXL_PORT=y
CONFIG_CXL_SUSPEND=y
CONFIG_CXL_REGION=y
CONFIG_CXL_REGION_INVALIDATION_TEST=y
CONFIG_X86_PMEM_LEGACY_DEVICE=y
CONFIG_X86_PMEM_LEGACY=y
CONFIG_BLK_DEV_RAM=y
CONFIG_BLK_DEV_PMEM=m
CONFIG_FS_DAX=y
CONFIG_FS_DAX_PMD=y
CONFIG_ARCH_HAS_PMEM_API=y
CONFIG_LIBNVDIMM=y
CONFIG_BLK_DEV_PMEM=y
CONFIG_ND_CLAIM=y
CONFIG_ND_BTT=y
CONFIG_BTT=y
CONFIG_ND_PFN=y
CONFIG_NVDIMM_PFN=y
CONFIG_NVDIMM_DAX=y
CONFIG_NVDIMM_KEYS=y
CONFIG_DAX=y
CONFIG_DEV_DAX=y
CONFIG_DEV_DAX_PMEM=y
CONFIG_DEV_DAX_HMEM=y
CONFIG_DEV_DAX_CXL=y
CONFIG_DEV_DAX_HMEM_DEVICES=y
CONFIG_DEV_DAX_KMEM=m
CONFIG_NVMEM=y
CONFIG_NVMEM_SYSFS=y
CONFIG_NVMEM_RMEM=y
CONFIG_NUMA_BALANCING=y
CONFIG_NUMA_BALANCING_DEFAULT_ENABLED=y
CONFIG_ACPI_HOTPLUG_MEMORY=y
CONFIG_MEMORY_HOTPLUG_DEFAULT_ONLINE=y

# CONFIG_DEV_DAX_KMEM 必须是 m
# 宏打开完毕之后，保存退出，执行如下命令重编译内核
make module
make module_install

最后部署实践案例和所需的工具

# 部署完毕之后，首先部署 NUMACTL
cd BiscuitOS/output/linux-6.9-x86_64/package/BiscuitOS-TIERED-MEMORY-default
# 部署依赖工具
make prepare
# 部署实践代码
make download
make build
# 运行 BiscuitOS

系统启动之后，直接运行 RunBiscuitOS.sh 脚本，里面包含了实践所需的所有命令。以上便是 TIERED MEMORY 部署全部内容.