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。
Qemu 的使用#
1. 源码下载#
centos:
sudo apt-get install qemu
ubuntu:
sudo yum install qemu -y
安装包:
$wget http://wiki.qemu-project.org/download/qemu-2.0.0.tar.bz2
$tar xjvf qemu-2.0.0.tar.bz2
Git:
$git clone git://git.qemu-project.org/qemu.git
2. 编译及安装#
$cd qemu-2.0.0 //如果使用的是git下载的源码,执行cd qemu
$./configure --enable-kvm --enable-debug --enable-vnc --enable-werror --target-list=“x86_64-softmmu”
$make -j8
$sudo make install
configure 脚本用于生成 Makefile,其选项可以用 ./configure --help 查看。
这里使用到的选项含义如下:
- –enable-kvm:编译 KVM 模块,使 Qemu 可以利用 KVM 来访问硬件提供的虚拟化服务。
- –enable-vnc:启用 VNC。
- –enalbe-werror:编译时,将所有的警告当作错误处理。
- –target-list:选择目标机器的架构。默认是将所有的架构都编译,但为了更快的完成编译,指定需要的架构即可。
安装好之后,会生成如下应用程序:
- ivshmem-client/server:这是一个 guest 和 host 共享内存的应用程序,遵循 C/S 的架构。
- qemu-ga:这是一个不利用网络实现 guest 和 host 之间交互的应用程序(使用 virtio-serial),运行在 guest 中。
- qemu-io:这是一个执行 Qemu I/O 操作的命令行工具。
- qemu-system-x86_64:Qemu 的核心应用程序,虚拟机就由它创建的。
- qemu-img:创建虚拟机镜像文件的工具,下面有例子说明。
- qemu-nbd:磁盘挂载工具。
下面通过创建虚拟机操作来对这些工具有个初步的认识。
3. 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。
qemu-img create -f qcow2 test-vm-1.qcow2 10G
-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
qemu-system-x86_64 test-vm-1.qcow2
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