Qemu使用技巧

Last Updated: 2023-09-24 06:18:35 Sunday

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Qemu命令行参数
Qemu快捷键
用Qemu安装Win虚拟机
用Qemu运行RISC-V程序
用Qemu启动OVMF
用Qemu启动loop设备中的grub

Windows平台使用VMware，Linux平台使用Qemu，特别是在需要调试与kernel有关的场景下。

Qemu官网：https://www.qemu.org

Qemu可以做3件事情：

完整的系统模拟，即我们熟悉的虚拟机；
用户态程序模拟，比如在x86的平台上模拟运行arm或risc-v程序；
虚拟化方案；（还不太懂）

通过Qemu程序的名称，可以知道它对应的ISA架构和应用场景：

$ apt list | grep qemu
$ sudo apt install qemu-system-misc  # RISC-V
$ sudo apt install qemu-user         # RISC-V user-mode

Or:

$ ll /usr/bin/qemu-*
-rwxr-xr-x. 1 root root 526K Sep 21 16:53 /usr/bin/qemu-ga
-rwxr-xr-x. 1 root root 2.0M Sep 21 16:53 /usr/bin/qemu-img
-rwxr-xr-x. 1 root root 2.0M Sep 21 16:53 /usr/bin/qemu-io
lrwxrwxrwx. 1 root root   18 Sep 21 16:48 /usr/bin/qemu-kvm -> qemu-system-x86_64
-rwxr-xr-x. 1 root root 2.1M Sep 21 16:53 /usr/bin/qemu-nbd
-rwxr-xr-x. 1 root root 915K Sep 21 16:53 /usr/bin/qemu-pr-helper
-rwxr-xr-x. 1 root root 2.9M Sep 21 16:53 /usr/bin/qemu-storage-daemon
-rwxr-xr-x. 1 root root  14M Sep 21 16:53 /usr/bin/qemu-system-i386
-rwxr-xr-x. 1 root root  14M Sep 21 16:53 /usr/bin/qemu-system-x86_64

Qemu命令行参数

-name：指定虚拟机的name。

-kernel：指定kernel文件。

-initrd：指定initramfs文件。

-bios：指定firmware，默认是seabios，可以在此指定OVMF，让qemu按UEFI的方式启动。

-hd[a|b|c|d]，指定Hard Disk，指向device file或image file，而不是其分区。即要写成/dev/sdc，而不是/dev/sdc1，可以是/dev/loop0这样的loop device。

-cdrom，指定iso镜像。

-m：设置qemu虚拟机内存大小，默认单位MiB，默认128MiB，还可在此参数后面配置memory hotplug，暂略。

Optionally, a suffix of "M" or "G" can be used to signify a value in megabytes or gigabytes respectively.

-append：设置kernel启动参数。console=ttyS0，将启动期间所有打印重定向到串口，以方便查看，举例如下：

$ qemu-system-x86_64 -kernel bzImage_3rd \
> -initrd initrd_3rd.img \
> -m 1024 -append \
> 'bootenv=1 console=ttyS0'

Linux kernel会将自己不认识的启动参数，传递给init。默认kernel的打印都在vga上，无法向上翻！但串口可以。以上述方式启动kernel，跳过了grub阶段！

-nographic：启动时没有guest window，qemu成为一个命令行程序

-vga std：设置VGA为std类型

-smp：设置cpu core number

-S：Do not start CPU at startup (you must type 'c' in the monitor).

-s：Shorthand for -gdb tcp::1234, i.e. open a gdbserver on TCP port 1234.

-enable-kvm，表示启动kvm虚拟机，这需要在BIOS中打开支持虚拟化的开关，这种模式下虚拟机运行速度更快

-vnc host:d，开启VNC，端口号为5900+d，监听在host上（ip地址），开启其参数后，本地的显示就没有了。

-net none，配置为不支持网络

-boot，指定虚拟机启动顺序，具体细节见manpage。

-drive

$ sudo qemu-system-x86_64 -drive format=raw,file=helloOS.img
$ sudo ... -drive file=fat:rw:/path/to/esp,index=0,format=vvfat

Qemu快捷键

Ctrl+Alt+g：将鼠标从qemu虚拟机窗口中弹出来

Ctrl+Alt+f：focus，去掉qemu窗口的周边，只留下中间部分，分辨率小的时候可以试试。

Ctrl-A, then x：退出nographic启动的虚拟机

用Qemu安装Win虚拟机

首先，需要创建一块硬盘文件，建议使用qcow2格式：

$ qemu-img create -f qcow2 win10.qcow2 40G

40G表示此文件的size上限，qcow2格式的文件，是动态增长的。

然后启动虚拟机：

$ qemu-system-x86_64 -enable-kvm -m 4G -smp 2 -hda win10.qcow2

用Qemu运行RISC-V程序

记录一下这个过程遇到的问题，以及解决办法。

$ sudo apt install qemu-user
$ sudo apt install crossbuild-essential-riscv64

然后risc-v gnu toolchain就有了，省了自己下载编译，用ll /usr/bin/riscv64-*查看交叉编译工具箱里的工具。

用C写一个hello world。交叉编译：

$ riscv64-linux-gnu-gcc -static test.c -o test_static
$ riscv64-linux-gnu-gcc test.c -o test -Wl,--dynamic-linker=/usr/riscv64-linux-gnu/lib/ld-linux-riscv64-lp64d.so.1

动态链接的时候，使用-Wl,--dynamic-linker给ld传递参数，指定ld的版本。（应该叫runtime linker，这个细节很重要）

可执行的elf文件，在.interp section中，存放了runtime linker的路径：

$ riscv64-linux-gnu-readelf -p1 test

String dump of section '.interp':
  [     0]  /usr/riscv64-linux-gnu/lib/ld-2.31.so

然后就可以运行了，两个版本都可以用qemu运行：

$ qemu-riscv64 test_static
$ qemu-riscv64 test

用Qemu启动OVMF

OVMF，Open Virutal Machine Firmware，就是一个用于虚拟机启动的UEFI固件，来自EDK2项目。Qemu默认使用seaBios启动虚拟机，可以通过-bios参数指定OVMF。

首先在系统中找到OVMF文件：

$ sudo find / -iname '*ovmf*.fd'

如果找不到，可以通过dnf或apt安装软件包得到。

$ sudo qemu-system-x86_64 -bios /usr/share/OVMF/OVMF_CODE.fd -net none ...

如果没有找到启动app，就会进入UEFI Shell（这是个很像Windows cmd的shell）。

用OVMF启动UEFI应用

$ sudo qemu-system-x86_64 -bios /usr/share/OVMF/OVMF_CODE.fd -net none \ 
                     -drive file=fat:rw:/path/to/esp,index=0,format=vvfat

QEMU有将目录挂载为虚拟FAT驱动器的功能。例如，创建一个名为esp的目录，将efi文件放到esp/EFI/BOOT/BOOTX64.EFI并使用-drive file=fat:rw:/path/to/esp,index=0,format=vvfat选项运行QEMU。虚拟机将会把esp目录当作是一个FAT分区，并会自动启动到其中的BOOTX64.EFI文件。

用Qemu启动loop设备中的grub

这是搭建完全虚拟化测试环境的方法，而且运行速度还飞快！

思路：用dd创建大文件，mkfs，然后mount到某个位置，将grub安装到这个位置。这个位置对应一个loop设备，用df -h可以查看。通过qemu的-hda参数指向此loop设备，启动grub。（UEFI亲测OK，BIOS要稍微复杂一些，此时不能仅用一个分区启动，必须要用大文件模拟整块硬盘）

坑：在编译grub/grub.cfg配置的文件的时候，发现此文件会莫名其妙的被修改成乱码，导致配置文件失效。在U盘上测试，也是这个效果。不明觉厉。。。后来发现，如果将U盘拿到其它电脑上去编辑此文件，再过来启动grub，就OK。如果在编辑了/dev/loop设备文件后，umount，再mount后使用，也OK！规避的策略：编辑完后umount，qemu直接使用image file启动！

本文链接：https://cs.pynote.net/sf/202201121/

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