qemu 安裝

langhuayipian 2014-08-10

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一、QEMU簡介

QEMU是一款開源的模擬器及虛擬機監(jiān)管器(Virtual Machine Monitor, VMM)。QEMU主要提供兩種功能給用戶使用。一是作為用戶態(tài)模擬器，利用動態(tài)代碼翻譯機制來執(zhí)行不同于主機架構(gòu)的代碼。二是作為虛擬機監(jiān)管器，模擬全系統(tǒng)，利用其他VMM(Xen, KVM, etc)來使用硬件提供的虛擬化支持，創(chuàng)建接近于主機性能的虛擬機。

用戶可以通過不同Linux發(fā)行版所帶有的軟件包管理器來安裝QEMU。如在Debian系列的發(fā)行版上可以使用下面的命令來安裝：

sudo apt-get install qemu

或者在紅帽系列的發(fā)行版上使用如下命令安裝：

sudo yum install qemu -y

除此之外，也可以選擇從源碼安裝。

獲取QEMU源碼

可以從 QEMU官網(wǎng) 上下載QEMU源碼的tar包，以命令行下載2.0版本的QEMU為例：

$wget http://wiki.qemu-project.org/download/qemu-2.0.0.tar.bz2
$tar xjvf qemu-2.0.0.tar.bz2

如果需要參與到QEMU的開發(fā)中，最好使用Git獲取源碼：

$git clone git://git.qemu-project.org/qemu.git

編譯及安裝

獲取源碼后，可以根據(jù)需求來配置和編譯QEMU。

$cd qemu-2.0.0 //如果使用的是git下載的源碼，執(zhí)行cd qemu
$./configure --enable-kvm --enable-debug --enable-vnc --enable-werror  --target-list="x86_64-softmmu"
$make -j8
$sudo make install

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(wù)。
--enable-vnc：啟用VNC。
--enalbe-werror：編譯時，將所有的警告當(dāng)作錯誤處理。
--target-list：選擇目標(biāo)機器的架構(gòu)。默認(rèn)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。

二、基本原理

QEMU作為系統(tǒng)模擬器時，會模擬出一臺能夠獨立運行操作系統(tǒng)的虛擬機。如下圖所示，每個虛擬機對應(yīng)主機(Host)中的一個QEMU進(jìn)程，而虛擬機的vCPU對應(yīng)QEMU進(jìn)程的一個線程。

QEMU結(jié)構(gòu)圖

系統(tǒng)虛擬化最主要是虛擬出CPU、內(nèi)存及I/O設(shè)備。虛擬出的CPU稱之為vCPU，QEMU為了提升效率，借用KVM、XEN等虛擬化技術(shù)，直接利用硬件對虛擬化的支持，在主機上安全地運行虛擬機代碼(需要硬件支持)。虛擬機vCPU調(diào)用KVM的接口來執(zhí)行任務(wù)的流程如下(代碼源自QEMU開發(fā)者 Stefan的技術(shù)博客 )：

open("/dev/kvm")
ioctl(KVM_CREATE_VM)
ioctl(KVM_CREATE_VCPU)
for (;;) {
  ioctl(KVM_RUN)
  switch (exit_reason) {
  case KVM_EXIT_IO:  /* ... */
  case KVM_EXIT_HLT: /* ... */
  }
}

QEMU發(fā)起ioctrl來調(diào)用KVM接口，KVM則利用硬件擴展直接將虛擬機代碼運行于主機之上，一旦vCPU需要操作設(shè)備寄存器，vCPU將會停止并退回到QEMU，QEMU去模擬出操作結(jié)果。

虛擬機內(nèi)存會被映射到QEMU的進(jìn)程地址空間，在啟動時分配。在虛擬機看來，QEMU所分配的主機上的虛擬地址空間為虛擬機的物理地址空間。

QEMU在主機用戶態(tài)模擬虛擬機的硬件設(shè)備，vCPU對硬件的操作結(jié)果會在用戶態(tài)進(jìn)行模擬，如虛擬機需要將數(shù)據(jù)寫入硬盤，實際結(jié)果是將數(shù)據(jù)寫入到了主機中的一個鏡像文件中。

三、創(chuàng)建及使用虛擬機

命令行創(chuàng)建及啟動虛擬機

成功安裝QEMU之后便可創(chuàng)建自己的虛擬機。具體步驟如下：

1, 使用qemu-img創(chuàng)建虛擬機鏡像。虛擬機鏡像用來模擬虛擬機的硬盤，在啟動虛擬機之前需要創(chuàng)建鏡像文件。

[kelvin@kelvin tmp]$ qemu-img create -f qcow2 fedora.img 10G
Formatting 'fedora.img', fmt=qcow2 size=10737418240 encryption=off cluster_size=65536 lazy_refcounts=off 
[kelvin@kelvin tmp]$ ls
fedora.img

-f選項用于指定鏡像的格式，qcow2格式是QEMU最常用的鏡像格式，采用來寫時復(fù)制技術(shù)來優(yōu)化性能。fedora.img是鏡像文件的名字，10G是鏡像文件大小。鏡像文件創(chuàng)建完成后，可使用qemu-system-x86來啟動x86架構(gòu)的虛擬機：

qemu-system-x86_64 fedora.img

此時會彈出一個窗口來作為虛擬機的顯示器，顯示內(nèi)容如下：

QEMU虛擬機顯示器輸出

因為fedora.img中并未給虛擬機安裝操作系統(tǒng)，所以會提示“No bootable device”，無可啟動設(shè)備。

2, 準(zhǔn)備操作系統(tǒng)鏡像。

可以從不同Linux發(fā)行版的官方網(wǎng)站上獲取安裝鏡像，以fedora20為例：

[kelvin@kelvin tmp]$ wget http://ftp6./fedora/linux/releases/20/Live/x86_64/Fedora-Live-Desktop-x86_64-20-1.iso

3, 檢查KVM是否可用。

QEMU使用KVM來提升虛擬機性能，如果不啟用KVM會導(dǎo)致性能損失。要使用KVM，首先要檢查硬件是否有虛擬化支持：

[kelvin@kelvin ~]$ grep -E 'vmx|svm' /proc/cpuinfo

如果有輸出則表示硬件有虛擬化支持。其次要檢查kvm模塊是否已經(jīng)加載：

[kelvin@kelvin ~]$ lsmod | grep kvm
kvm_intel             142999  0 
kvm                   444314  1 kvm_intel

如果kvm_intel/kvm_amd、kvm模塊被顯示出來，則kvm模塊已經(jīng)加載。最好要確保qemu在編譯的時候使能了KVM，即在執(zhí)行configure腳本的時候加入了–enable-kvm選項。

4, 啟動虛擬機安裝操作系統(tǒng)。

執(zhí)行下面的命令啟動帶有cdrom的虛擬機：

[kelvin@kelvin tmp]$ qemu-system-x86_64 -m 2048 -enable-kvm fedora.img -cdrom ./Fedora-Live-Desktop-x86_64-20-1.iso <br />
-m 指定虛擬機內(nèi)存大小，默認(rèn)單位是MB， -enable-kvm使用KVM進(jìn)行加速，-cdrom添加fedora的安裝鏡像?？稍趶棾龅拇翱谥胁僮魈摂M機，安裝操作系統(tǒng)，安裝完成后重起虛擬機便會從硬盤(fedora.img)啟動。之后再啟動虛擬機只需要執(zhí)行：

[kelvin@kelvin tmp]$ qemu-system-x86_64 -m 2048 -enable-kvm fedora.img

即可。