chromeBOOKでOS開発!!

きっかけ

ある時、論理班,OSソフト班班長である私は思いました。

せっかくならOS作りたいなー

OS開発では、標準の C ライブラリ（stdio.h など）をそのまま使えないため、専用の開発環境が必要になります。
そこで必要になるのが、まさに今構築しようとしている EDK2 です。

ただ、手元にあるのは macOS と学校支給の Chromebook だけ。
まずは macOS 上で EDK2 の環境構築に挑戦したのですが、参考書の手順どおりに進めてもエラーばかりが出てしまい、OS 開発初心者の自分には解決が難しく、途中で挫折してしまいました...
(多分アーキテクチャ互換性とかの問題)

なので

もしかしたらchromeOSでは成功するかも　

ってことでchromeOSにEDK2をクローンしていきたいと思います。

もしEDK2が成功したらそのままqemuとかも入れたりして動かす予定です。

スペック

PC

ASUS CR1100FKA/CB1100FKA
CPU Intel Celeron N4500 @ 1.10GHz（スレッド数 2、2.800 GHz）
4GB メモリ
64GB SSD

はたしてこのスペックでOS開発できるのだろうか...

OS

バージョン 138.0.7204.232（Official Build）
64 ビット

参考

準備(linux導入)

linuxを導入します。
もうlinux環境がインストールされているなら読み飛ばしてください

---

アプリ>設定>ChromeOSについてに移動します。
一番下のデベロッパーという項目の下にあるlinux 開発環境の右の設定をクリックします。

クリックすると以下のような画面が出てきます。
名前を入力してインストールをクリックしてください。

そのまま数分~十数分待ちます。

エラーが発生した場合再読み込みを押してやり直してください
それでも改善しなかったらPCを再起動したり他の人の記事を参考にするといいかもしれません。

成功すると以下のように自動でTerminalが起動します

EDK2環境構築

これで準備は整ったのでいよいよEDK2を入れていきたいと思います。

Terminalを起動します。
以下のコマンドを入力して必要なツールをインストールしてください。

Terminal

sudo apt update
sudo apt install -y build-essential uuid-dev iasl git python3-distutils nasm
sudo apt install -y gcc g++ python3 python-is-python3

実行するとこんな感じの画面になってると思います。

Do you want to continue? [Y/n] で処理が止まるのを避けるために-yをつけています。

---

次にEDK2本体をクローンします

Terminal

git clone https://github.com/tianocore/edk2.git
cd edk2
git submodule update --init

実行中の画面

---

最後にビルドします

Terminal

make -C BaseTools
. edksetup.sh
echo ". $HOME/edk2/edksetup.sh" >> ~/.bashrc

---

しばらくして...

Terminal

Ran 304 tests in 5.402s

OK
make[1]: Leaving directory '/home/yamatya/edk2/BaseTools/Tests'
make: Leaving directory '/home/yamatya/edk2/BaseTools'
WORKSPACE: /home/yamatya/edk2
EDK_TOOLS_PATH: /home/yamatya/edk2/BaseTools
CONF_PATH: /home/yamatya/edk2/Conf
Copying $EDK_TOOLS_PATH/Conf/build_rule.template
     to /home/yamatya/edk2/Conf/build_rule.txt
Copying $EDK_TOOLS_PATH/Conf/tools_def.template
     to /home/yamatya/edk2/Conf/tools_def.txt
Copying $EDK_TOOLS_PATH/Conf/target.template
     to /home/yamatya/edk2/Conf/target.txt
     

こう表示されたら成功です!!
これでEDK2のビルドは終わりました!!
テストしてみましょう

テストコードをビルドするコマンド⇓

Terminal

build -a X64 -t GCC5 -p MdeModulePkg/MdeModulePkg.dsc -m MdeModulePkg/Application/HelloWorld/HelloWorld.inf

成功するとBuild/MdeModule/DEBUG_GCC5/X64
にHelloWorld.efiが生成されます。

うまくいきました!!
次はそれを実行するためqemuというエミュレータを入れます。

QEMU環境構築

ということで早速qemuをインストールします

Terminal

sudo apt install -y qemu-system-x86 qemu-utils

しかし今のqemuはLegacyBIOSというタイプのBIOSでEFIを起動することができません。

EFIを起動できるようにするためUEFI ファームウェア（OVMF）というものを使えるようにする必要があります。

ということでOVMF(UEFI)をインストールします。

Terminal

sudo apt install -y ovmf

OVMFを使えるようにするためにOVMFのパスを見つける必要があります。
以下のコマンドを実行するとOVMF一覧が出てきます。

Terminal

dpkg -L ovmf | grep fd

out

yamatya@penguin:~$ dpkg -L ovmf | grep fd
/usr/share/OVMF/OVMF_CODE.fd
/usr/share/OVMF/OVMF_CODE.secboot.fd
/usr/share/OVMF/OVMF_CODE_4M.fd
/usr/share/OVMF/OVMF_CODE_4M.secboot.fd
/usr/share/OVMF/OVMF_VARS.fd
/usr/share/OVMF/OVMF_VARS.ms.fd
/usr/share/OVMF/OVMF_VARS_4M.fd
/usr/share/OVMF/OVMF_VARS_4M.ms.fd
/usr/share/OVMF/OVMF_VARS_4M.snakeoil.fd
/usr/share/ovmf/OVMF.fd
/usr/share/OVMF/OVMF_CODE.ms.fd
/usr/share/OVMF/OVMF_CODE_4M.ms.fd
/usr/share/OVMF/OVMF_CODE_4M.snakeoil.fd
/usr/share/qemu/OVMF.fd

今回は/usr/share/OVMF/OVMF_CODE.fd(標準)を使います。

他にも

Terminal

qemu-system-x86_64 -bios /usr/share/OVMF/OVMF_CODE.fd

このコマンドでUEFIシェルを立ち上げることができます

---

これでUEFI環境も整ったので、実際に起動してみましょう。

起動

まず新しくフォルダを作って名前をEFIにしてください。
次にEFIフォルダ内にもう一回フォルダを作りBOOTという名前にしてください。
最後に、そのBOOTの中にHelloWorld.efiを移動させ、ファイル名をBOOTX64.efiにしてください。

拡張子の大文字・小文字は問いません

しかしコマンドでは大文字小文字区別します。

私の場合以下のような構造になりました。

EFI/
    └BOOT/
        └ BOOTX64.efi

UEFIはEFI/BOOTにあるBOOTX64.efiを自動で起動するようになっています。

---

さっき作ったEFI/BOOT...をFATイメージにフォーマットします。

Terminal

rm -rf fimg
rm -f fat.img
sudo /sbin/mkfs.vfat -C fat.img 1440
sudo chown $USER:$USER fat.img
mcopy -i fat.img -s EFI ::/

（mtools がない場合）

Terminal

sudo apt install genisoimage dosfstools mtools

するとfat.imgというイメージファイルが生成されるはずです。

mdir -i fat.img ::EFI/BOOT

でimgの構造を確認できます。

---

次に、　/usr/share/OVMF/は書き込みができないので以下のコマンドを実行します。

Terminal

cp /usr/share/OVMF/OVMF_VARS.fd ~/OVMF_VARS.fd

そうすることでhomeにOVMF_VARS.fdがコピーされ書き込めるようになります。

---

準備ができたら以下のコマンドでqemu(UEFI)を起動させます。

Terminal

qemu-system-x86_64 \
  -machine q35 \
  -drive if=pflash,format=raw,readonly=on,file=/usr/share/OVMF/OVMF_CODE.fd \
  -drive if=pflash,format=raw,file=OVMF_VARS.fd \
  -drive file=fat.img,format=raw \
  -m 512M

コマンドの意味

Terminal-JP

qemu-system-x86_64 \
  -machine q35 (Intel Q35 チップセットを使う) \
  -drive fdを指定\
  -drive fdを指定 \
  -drive file=ファイル名,format=raw \
  -m RAMは512MB

UEFIは本体(CODE)と設定(VARS)を明確に分かれているので、2つのfdを指定する必要があります。

fd指定について詳しく

fd指定のファーマットについて

• if=pflash

pflash = “Platform Flash”
実機の BIOS ROM に相当する領域。

• format=raw

ファイルそのままを使う（qcow2 ではない）。

• readonly=on

UEFI のコード部分は書き換え禁止にする。
実機のBIOS ROMも書き換え禁止と同じ。

• file=OVMF_CODE.fd

UEFI の本体（コード）が入っているファイル。

---

ということで起動!!

おぉ!! 7行目らへんに注目!!
ちゃんと hello world ってでてる!!

終わりに

今回はChromeOS上にOS開発環境を整えてみました。
macでも成功できるように頑張ります!!

最後までお読みいただき、ありがとうございました。