使用指北-014-qemu入门

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1. Qemu 架构

Qemu 是纯软件实现的虚拟化模拟器，几乎可以模拟任何硬件设备，我们最熟悉的就是能够模拟一台能够独立运行操作系统的虚拟机，虚拟机认为自己和硬件打交道，但其实是和 Qemu 模拟出来的硬件打交道，Qemu 将这些指令转译给真正的硬件。

正因为 Qemu 是纯软件实现的，所有的指令都要经 Qemu 过一手，性能非常低，所以，在生产环境中，大多数的做法都是配合 KVM 来完成虚拟化工作，因为 KVM 是硬件辅助的虚拟化技术，主要负责比较繁琐的 CPU 和内存虚拟化，而 Qemu 则负责 I/O 虚拟化，两者合作各自发挥自身的优势，相得益彰。

从本质上看，虚拟出的每个虚拟机对应 host 上的一个 Qemu 进程，而虚拟机的执行线程（如 CPU 线程、I/O 线程等）对应 Qemu 进程的一个线程。下面通过一个虚拟机启动过程看看 Qemu 是如何与 KVM 交互的。

2. Qemu 源码结构

Qemu 软件虚拟化实现的思路是采用二进制指令翻译技术，主要是提取 guest 代码，然后将其翻译成 TCG 中间代码，最后再将中间代码翻译成 host 指定架构的代码，如 x86 体系就翻译成其支持的代码形式，ARM 架构同理。

所以，从宏观上看，源码结构主要包含以下几个部分：

/vl.c：最主要的模拟循环，虚拟机环境初始化，和 CPU 的执行。

/target-arch/translate.c：将 guest 代码翻译成不同架构的 TCG 操作码。

/tcg/tcg.c：主要的 TCG 代码。

/tcg/arch/tcg-target.c：将 TCG 代码转化生成主机代码。

/cpu-exec.c：主要寻找下一个二进制翻译代码块，如果没有找到就请求得到下一个代码块，并且操作生成的代码块。

其中，涉及的主要几个函数如下：

函数	路径	注释
main_loop	{/vl.c}	很多条件的判断，如电源是否断等
qemu_main_loop_start	{/cpus.c}	分时运行 CPU 核
struct CPUState	{/target-xyz/cpu.h}	CPU 状态结构体
cpu_exec	{/cpu-exec.c}	主要的执行循环
struct TranslationBlock	{/exec-all.h}	TB（二进制翻译代码块）结构体
cpu_gen_code	{translate-all.c}	初始化真正代码生成
tcg_gen_code	{/tcg/tcg.c}	tcg 代码翻译成 host 代码

知道了这个总体的代码结构，再去具体了解每一个模块可能会相对容易一点。

3. Qemu 安装

3.1. 源码下载

3.2. 编译及安装

configure 脚本用于生成 Makefile，其选项可以用 ./configure --help 查看。

4. Qemu 基本使用

4.1. 创建虚拟机

使用 qemu-img 创建虚拟机镜像

虚拟机镜像用来模拟虚拟机的硬盘，在启动虚拟机之前需要创建镜像文件。

f 选项用于指定镜像的格式，qcow2 格式是 Qemu 最常用的镜像格式，采用来写时复制技术来优化性能。test-vm-1.qcow2 是镜像文件的名字，10G 是镜像文件大小。镜像文件创建完成后，可使用 qemu-system-x86 来启动 x86 架构的虚拟机.

使用 qemu-system-x86 来启动 x86 架构的虚拟机

因为 test-vm-1.qcow2 中并未给虚拟机安装操作系统，所以会提示 “No bootable device”，无可启动设备。

启动 VM 安装操作系统镜像

m 指定虚拟机内存大小，默认单位是 MB；

enable-kvm 使用 KVM 进行加速；

cdrom 添加 fedora 的安装镜像。

可在弹出的窗口中操作虚拟机，安装操作系统，安装完成后重起虚拟机便会从硬盘 (test-vm-1.qcow2) 启动。之后再启动虚拟机只需要执行：

4.2. 创建虚拟磁盘

4.2.1. 创建

qemu-img 支持非常多种的文件格式，可以通过 qemu-img -h 查看。

其中 raw 和 qcow2 是比较常用的两种，raw 是 qemu-img 命令默认的，qcow2 是 qemu 目前推荐的镜像格式，是功能最多的格式。

此处可以使用 fdisk 对两种格式的磁盘进行格式化：

比如此处将 test.qcow2 格式化为两个分区。

4.2.2. 挂载

此处可以使用 qemu-nbd 来进行挂载。

5. 参考

猿大白，https://www.cnblogs.com/bakari/p/7858029.html

https://blog.csdn.net/wangcg123/article/details/77800809

部分章节为本人原创。

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