一、QEMU简介

QEMU是法布里斯·贝拉在Linux内核上写的CPU模拟器。这个开源模拟器软件和Bochs、PearPC相似，但具有后两者所不具备的高速和跨平台特性。QEMU可以在不同的机器上运行独立开发的操作系统和软件，通过开源加速器KQEMU可以模拟到接近真实计算机的速度。QEMU构思巧妙， 效率极高， 在核心态KQEMU加速器的帮助下，模拟代码的执行速度甚至可以接近真实机器。QEMU已成为目前使用最广泛的模拟器，KVM和Google 基于QEMU的Android模拟器。

QEMU是一种开源模拟器和虚拟机监管器(Virtual Machine Monitor, VMM)。QEMU主要为用户提供两个功能。首先，作为一个用户模拟器，动态代码翻译机制用于执行不同于主机架构的代码。第二，作为虚拟机监管器，模拟整个系统，使用其他VMM(Xen, KVM, etc)利用硬件提供的虚拟化支持，创建接近主机性能的虚拟机。

用户可以通过不同Linux发行版本的软件包管理器安装QEMU。例如，以下命令可以安装在Debian系列的发行版本中：

sudoapt-getinstallqemu

或在红帽系列发行版上使用以下命令：

sudoyuminstallqemu-y

此外，还可以选择从源码安装。

获取QEMU源码

QEMU源码的tar包可以从QEMU官网下载，以命令行下载2.0版QEMU为例：

$wgethttp://wiki.qemu-project.org/download/qemu-2.0.0.tar.bz2
$tarxjvfqemu-2.0.0.tar.bz2

若需要参与QEMU的开发，最好使用Git获取源代码：

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

编译及安装

获取源代码后，可根据需要配置和编译QEMU。

$cdqemu-2.0.0///如果使用git下载的源代码，执行cdqemu
$./configure--enable-kvm--enable-debug--enable-vnc--enable-werror--target-list="x86_64-softmmu"
$make-j8
$sudomakeinstall

用于生成Makefile的configure脚本，其选项可以使用./configure --help查看。此处使用的选项含义如下：

--enable-kvm：使用KVM访问硬件提供的虚拟化服务，编译KVM模块。
--enable-vnc：启用VNC。
--enalbe-werror：在编译过程中，将所有警告视为错误。
--target-list：选择目标机器的架构。默认情况下，所有的架构都是编译的，但为了更快地完成编译，可以指定所需的架构。

二、基本原理

当QEMU作为系统模拟器时，它会模拟一个可以独立操作系统的虚拟机。如下图所示，每台虚拟机对应主机(Host)QEMU进程之一，虚拟机的VCPU对应QEMU进程的线程。

QEMU结构图

虚拟化系统最重要的是虚拟化CPU、内存和I/O设备。虚拟CPU称为VCPU，QEMU借用KVMM提高效率、XEN等虚拟化技术直接利用硬件支持虚拟化，在主机上安全运行虚拟机代码(需要硬件支持)。虚拟机VCPU调用KVM接口执行任务的过程如下(代码来自QEMU开发者Stefan的技术博客)：

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

QEMU启动ioctrl调用KVM接口，KVM利用硬件扩展直接在主机上运行虚拟机代码。一旦VCPU需要操作设备寄存器，VCPU将停止并返回QEMU，QEMU将模拟操作结果。

虚拟机内存将在启动时映射到QEMU的过程地址空间。在虚拟机看来，QEMU分配的主机上的虚拟地址空间是虚拟机的物理地址空间。

QEMU在主机用户模拟虚拟机的硬件设备中，VCPU在用户模拟硬件的操作结果。如果虚拟机需要将数据写入硬盘，实际结果是将数据写入主机的镜像文件中。

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