前言

我們在openstack中會經(jīng)常使用很多鏡像，比如row，row2等。openstack底層支持的虛擬機很多。而qemu就是其中佼佼者，性能，速度，適用性都比較高。特殊情況時，我們無法直接使用openstack創(chuàng)建或者修改鏡像，就可以利用qemu，在單機環(huán)境下創(chuàng)建鏡像，并上傳到openstack使用。同時由于qemu出色的性能，即使單獨作為一種創(chuàng)建虛擬機的工具來使用，也很不錯。

本文分為三個部分，第一部分主要介紹了qemu是什么，給人一個基本印象。第二部分重點介紹其安裝。第三部分介紹其架構(gòu)，這對我們的進一步使用有比較大的好處。

什么是QEMU

QEMU是一種通用的開源計算機仿真器和虛擬器。QEMU共有兩種操作模式

1. 全系統(tǒng)仿真：能夠在任意支持的架構(gòu)上為任何機器運行一個完整的操作系統(tǒng)

2. 用戶模式仿真：能夠在任意支持的架構(gòu)上為另一個Linux/BSD運行程序

同時當進行虛擬化時，QEMU也可以以接近本機的性能運行KVM或者Xen。

QEMU的再認識

具體來說，當作為機器仿真器使用時，QEMU可以通過動態(tài)代碼翻譯機制（dynamic translation）在不同的機器上仿真任意一臺機器（例如ARM板），并執(zhí)行不同于主機架構(gòu)的代碼。同時由于動態(tài)代碼翻譯機制，它也能夠?qū)崿F(xiàn)不錯的性能。

而當QEMU用作虛擬器時，QEMU的優(yōu)點在于其實純軟件實現(xiàn)的虛擬化模擬器，幾乎可以模擬任何硬件設(shè)備，但是也正因為QEMU是純軟件實現(xiàn)的，因此所有指令都需要QEMU轉(zhuǎn)手，因此會嚴重的降低性能。而可行的辦法是通過配合KVM或者Xen來進行加速，目前肯定是以KVM為主。KVM 是硬件輔助的虛擬化技術(shù)，主要負責 比較繁瑣的 CPU 和內(nèi)存虛擬化，而 QEMU 則負責 I/O 虛擬化，兩者合作各自發(fā)揮自身的優(yōu)勢，相得益彰。

QEMU的wiki上這樣說道：雖然QEMU本身是通過軟件來模擬計算機，但是它也能夠使用其他虛擬化技術(shù)進行加速。在Xen虛擬機管理程序下執(zhí)行或在Linux中使用KVM內(nèi)核模塊時，QEMU支持虛擬化。當使用KVM，QEMU可以虛擬化x86架構(gòu)，服務器和嵌入式 PowerPC，64位POWER，S390，32位和64位的ARM和MIPS guests等。

QEMU的安裝與下載

qemu的安裝與下載并不復雜，三個版本上安裝都比較方便，你可以直接參考官方頁面?；蛘甙凑瘴蚁逻叺姆椒ㄟM行操作亦可?；蛘吣阋部梢苑皆傧逻叺脑创a安裝。

官方文檔可在此處下載QEMU的各個版本：http : //www./download/，同時該頁面也介紹了QEMU在不同操作系統(tǒng)的安裝方法。你也可以直接參考下面的方法進行安裝和使用。

Windows
QEMU提供了Windows的32位和64位安裝包。

不過Windows上qemu的性能不佳，這主要是其架構(gòu)問題，在Windows上將無法使用其他專門負責虛擬化的工具進行加速，因此更好地方式是運行于Ubuntu之上，然后，借用kvm進行有效的加速，而如果需要使用kvm，則需要還需要安裝qemu-kvm。

QEMU-KVM，是QEMU的一個特定于KVM加速模塊的分支，里面包含了很多關(guān)于KVM的特定代碼，與KVM模塊一起配合使用。不過目前QEMU-KVM已經(jīng)與QEMU合二為一，所有特定于KVM的代碼也都合入了QEMU，當需要與KVM模塊配合使用的時候，只需要在QEMU命令行加上 --enable-kvm就可以。

Ubuntu

安裝方法如下

sudo apt install qemusudo apt install kvm libvirt-clients# 檢查是否已經(jīng)安裝kvm# egrep -o '(vmx|svm)' /proc/cpuinfo# 使用kvm啟動鏡像sudo kvm -hda gxzy-tf-win7.qcow2 -m 8192 -smp 4# 檢查正在運行的鏡像# virsh -c qemu:///system list12345678

或者，我們也可以直接使用qemu的命令進行操作，使用kvm加速只需要再加上--enable-kvm。

Linux各個版本安裝命令

在大部分Linux系統(tǒng)中，QEMU都可以通過安裝包的形式進行安裝。不過由于原生的QEMU性能不佳，因此也可以直接使用qemu-kvm進行操作。目前qemu已經(jīng)集成了該組件，

• Arch: pacman -S qemu

• Debian/Ubuntu: apt-get install qemu

• Fedora: dnf install @virtualization

• Gentoo: emerge --ask app-emulation/qemu

• RHEL/CentOS: yum install qemu-kvm

• SUSE: zypper install qemu

macOS

QEMU can be installed from Homebrew:brew install qemu
QEMU can be installed from MacPorts:sudo port install qemu

QEMU的源碼安裝

QEMU提供了多個版本的源碼，你可以在QEMU全版本源碼列表下載有關(guān)版本?；蛘呤褂靡韵麓a進行安裝：

wget https://download./qemu-4.2.0.tar.xztar xvJf qemu-4.2.0.tar.xzcd qemu-4.2.0
./configuremake12345

又或者，我們可以直接從git上下載和編譯QEMU：

git clone https://git./git/qemu.gitcd qemugit submodule initgit submodule update --recursive
./configuremake123456

configure 腳本用于生成 Makefile，其選項可以用 ./configure --help 查看。

這里使用到的選項含義如下：

• –enable-kvm：編譯 KVM 模塊，使 Qemu 可以利用 KVM 來訪問硬件提供的虛擬化服務。

• –enable-vnc：啟用 VNC。

• –enalbe-werror：編譯時，將所有的警告當作錯誤處理。

• –target-list：選擇目標機器的架構(gòu)。默認是將所有的架構(gòu)都編譯，但為了更快的完成編譯，指定需要的架構(gòu)即可。

安裝好之后，會生成如下應用程序：

• vshmem-client/server：這是一個 guest 和 host 共享內(nèi)存的應用程序，遵循 C/S 的架構(gòu)。

• qemu-ga：這是一個不利用網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn) guest 和 host 之間交互的應用程序（使用 virtio-serial），運行在 guest 中。

• qemu-io：這是一個執(zhí)行 Qemu I/O 操作的命令行工具。

• qemu-system-x86_64：Qemu 的核心應用程序，虛擬機就由它創(chuàng)建的。

• qemu-img：創(chuàng)建虛擬機鏡像文件的工具，下面有例子說明。

• qemu-nbd：磁盤掛載工具。

之后通過創(chuàng)建虛擬機操作來對這些工具有個初步的認識。有關(guān)內(nèi)容可以參考我的另外一篇博客Windows下QEMU的安裝與使用------留坑暫未填坑,或者一文讀懂QEMU虛擬機

QEMU源碼結(jié)構(gòu)

Qemu 軟件虛擬化實現(xiàn)的思路是采用二進制指令翻譯技術(shù)，主要是提取 guest 代碼，然后將其翻譯成 TCG 中間代碼，最后再將中間代碼翻譯成 host 指定架構(gòu)的代碼，如 x86 體系就翻譯成其支持的代碼形式，ARM 架構(gòu)同理。

所以，從宏觀上看，源碼結(jié)構(gòu)主要包含以下幾個部分：

• /vl.c：最主要的模擬循環(huán)，虛擬機環(huán)境初始化，和 CPU 的執(zhí)行。

• /target-arch/translate.c：將 guest 代碼翻譯成不同架構(gòu)的 TCG 操作碼。

• /tcg/tcg.c：主要的 TCG 代碼。

• /tcg/arch/tcg-target.c：將 TCG 代碼轉(zhuǎn)化生成主機代碼。

• /cpu-exec.c：主要尋找下一個二進制翻譯代碼塊，如果沒有找到就請求得到下一個代碼塊，并且操作生成的代碼塊。

其中，涉及的主要幾個函數(shù)如下：

知道了這個總體的代碼結(jié)構(gòu)，再去具體了解每一個模塊可能會相對容易一點。

參考

1. QEMU 官網(wǎng)下載網(wǎng)頁

2. QEMU官方文檔

3. QEMU 維基百科

4. 一文讀懂Qemu模擬器