qemu

1、官网

官网：http://wiki.qemu.org/Main_Page 官网：https://www.qemu.org/contribute/ 代码仓库：https://gitlab.com/qemu-project/qemu

15.7 MB Files 805.9 GB Storage 不能被这些数字迷惑，实际下载大小约为211.87 MiB（20210526） git clone https://gitlab.com/qemu-project/qemu.git

2、简介

VMWare Workstation 就是这样一个可以完美满足我要求的桌面用户最满意的虚拟机。我经常使用它来折腾各个 Linux 发行版，而且运行流畅。当然，在 Linux 这个开源的世界我们是不该去使用破解版这样的东西的。不过不用担心，在 Linux 江湖中，还有 VirtualBox、QEMU 这样的虚拟机软件可用。

QEMU 本身是一个非常强大的虚拟机，甚至在 Xen、KVM 这些虚拟机产品中都少不了 QEMU 的身影。在 QEMU 的官方文档中也提到，QEMU 可以利用 Xen、KVM 等技术来加速。为什么需要加速呢，那是因为如果单纯使用 QEMU 的时候，它自己模拟出了一个完整的个人电脑，它里面的 CPU 啊什么的都是模拟出来的，它甚至可以模拟不同架构的 CPU，比如说在使用 Intel X86 的 CPU 的电脑中模拟出一个 ARM 的电脑或 MIPS 的电脑，这样模拟出的 CPU 的运行速度肯定赶不上物理 CPU。使用加速以后呢，可以把客户操作系统的 CPU 指令直接转发到物理 CPU，自然运行效率大增。

　　QEMU 同时也是一个非常简单的虚拟机，给它一个硬盘镜像就可以启动一个虚拟机，如果想定制这个虚拟机的配置，比如用什么样的 CPU 啊、什么样的显卡啊、什么样的网络配置啊，指定相应的命令行参数就可以了。它支持许多格式的磁盘镜像，包括 VirtualBox 创建的磁盘镜像文件。它同时也提供一个创建和管理磁盘镜像的工具 qemu-img。QEMU 及其工具所使用的命令行参数，直接查看其文档即可。

Intel Core i7-4770K 的 CPU，虚拟出的 XP 也分配了 2G 的内存和两个 CPU，但是流畅度仍较差。说明单纯使用 QEMU 还是不能满足我们桌面用户的需要。配合Xen 或者 KVM 呢？性能是否会有质的飞跃？

QEMU 是一个强大的虚拟机软件，它可以完全以软件的形式模拟出一台完整的电脑所需的所有硬件，甚至是模拟出不同架构的硬件，在这些虚拟的硬件之上，可以安装完整的操作系统。强烈推荐这篇文章：https://www.cnblogs.com/sunylat/p/6217536.html

为了提高虚拟机软件的性能，开发者们各显神通。其中，最常用的办法就是在主操作系统中通过内核模块开一个洞，通过这个洞将虚拟机中的操作直接映射到物理硬件上，从而提高虚拟机中运行的操作系统的性能。

在社区中，大家常把 KVM 和 Xen 相提并论，但是它们其实完全不一样。从上图可以看出，使用内核模块加速这种模式，主操作系统仍然占主导地位，内核模块只是在主操作系统中开一个洞，用来连接虚拟机和物理硬件，给虚拟机加速，但是虚拟机中的客户操作系统仍然受到很大的限制。这种模式比较适合桌面用户使用，主操作系统仍然是他们的主战场，不管是办公还是打游戏，都通过主操作系统完成，客户操作系统只是按需使用。至于 Xen，则完全使用不同的理念，比较适合企业级用户使用，桌面用户就不要轻易去碰了。

guest----host

DKMS简介我们都知道，如果要使用没有集成到内核之中的Linux驱动程序需要手动编译。当然，这并不是一件什么难事，即使是对于没有编程经验的Linux使用者，只要稍微有点hacker的意识，努力看看代码包里的Readme或者INSTALL文件，按部就班的执行几条命令还是很容易办到的。但这里还有一个问题，Linux模块和内核是有依赖关系的，如果遇到因为发行版更新造成的内核版本的变动，之前编译的模块是无法继续使用的，我们只能手动再编译一遍。这样重复的操作有些繁琐且是反生产力的，而对于没有内核编程经验的使用者来说可能会造成一些困扰，使用者搞不清楚为什么更新系统之后，原来用的好好的驱动程序突然就不能用了。这里，就是Dell创建的DKMS项目的意义所在。DKMS全称是Dynamic Kernel Module Support，它可以帮我们维护内核外的这些驱动程序，在内核版本变动之后可以自动重新生成新的模块。

KVM 和 QEMU 是相辅相成的，QEMU 可以使用 KVM 内核模块加速，而 KVM 需要使用 QEMU 运行虚拟机。从上图可以看到，如果要使用 Ubuntu 的包管理软件安装 KVM，其实安装的就是 qemu-kvm。而 qemu-kvm 并不是一个什么很复杂的软件包，它只包含很少量几个文件，如下图：用 man 命令查看一下它的文档，发现 qemu-kvm 包不仅包含的文件很少，而且它的可执行文件 kvm 也只是对 qemu-system-x86_64 命令的一个简单包装

可以这么说，如果没有 VirtualBox 的话，QEMU+KVM 的组合应该是桌面用户的首选。下一篇我将尝试 VirtualBox，VirtualBox 号称是最强大的开源虚拟机系统。

第三方虚拟机管理工具 virt-manager

而且 VirtualBox 并不仅仅适用于桌面用户，对于企业级的应用，它也是可以的。

dpkg -L 命令 Xen 具有非常高的难度，别说玩转，就算仅仅只是理解它，都不是那么容易。

在 Xen 中，则根本没有 Host System 的概念，传说它所有的虚拟机都直接运行于硬件之上，虚拟机运行的效率非常的高，虚拟机之间的隔离性非常的好。

当然，传说只是传说。我刚开始也是很纳闷，怎么可能让所有的虚拟机都直接运行于硬件之上。后来我终于知道，这只是一个噱头。虚拟机和硬件之间，还是有一个管理层的，那就是 Xen Hypervisor。当然 Xen Hypervisor 的功能毕竟是有限的，怎么样它也比不上一个操作系统，因此，在 Xen Hypervisor 上运行的虚拟机中，有一个虚拟机是具有特权的，它称之为 Domain 0，而其它的虚拟机都称之为 Domain U。

既然 Domain 0 也是一个虚拟机，也是被管理的对象，所以可以给它分配很少的资源，然后将其余的资源公平地分配到其它的 Domain。但是很奇怪的是，所有的虚拟机管理软件其实都是运行在这个 Domain 0 中的。同时，如果要连接到其它 Guest System 的控制台，而又不是使用远程桌面（VNC）的话，这些控制台也是显示在 Domian 0 中的。所以说，这是一个奇异的架构，是一个让人很不容易理解的架构。

　　这种架构桌面用户不喜欢，因为 Host System 变成了 Domain 0，本来应该掌控所有资源的主操作系统变成了一个受管理的虚拟机，本来用来打游戏、编程、聊天的主战场受到限制了，可能不能完全发挥硬件的性能了，还有可能运行不稳定了，自然会心里不爽。（Domain 0确实不能安装专用显卡驱动，确实会运行不稳定，这个后面会讲。）但是企业级用户喜欢，因为所有的 Domain 都是虚拟机，所以可以更加公平地分配资源，而且由于 Domain U 不再是运行于 Domian 0 里面的软件，而是和 Domain 0 平级的系统，这样即使 Domain 0 崩溃了，也不会影响到正在运行的 Domain U。（真的不会有丝毫影响吗？我表示怀疑。）

1.Xen 虚拟机不应该是桌面用户的首选，因为它架构比较奇异不容易理解，可能因内核升级而出现不稳定，不能充分发挥桌面硬件的性能，比如显卡；桌面用户还是应该首选 VirtualBox。

　　2.企业及客户可以考虑 Xen，因为它可以提供较好的性能和隔离性，企业级用户不需要桌面用户那么多的功能，所以可以把 Domain 0 做到很薄，可以完全不要图形界面，也不用经常升级内核，甚至可以选择一个经过修改优化的内核，这样就可以在一套硬件上运行尽可能多的虚拟机。

3、在qemu中模拟设备

https://zhuanlan.zhihu.com/p/57526565

MemoryRegion 存储区域

硬件模拟无外乎两个东西，一个是中断，一个是IO访问。

中断很简单，知道中断号，用qemu_set_irq()或者qemu_irq_pluse()往里种就可以了。

MemoryRegion：这表示一组面向Guest的，具有相同属性的内存区。后面简称MR。系统有全局的总MR，你直接用get_system_memory()就可以拿到了。所以你实际上任何时候都可以访问全局任何内存。

MemoryRegionCache：这表示一片为了满足Guest需要的一片临时的“真内存”。换句话说，MemoryRegion是描述一片内存区，MemoryRegionCache是真的要用的内存，Hypervisor根据需要动态申请，后面简称MRC。如果你不是要深入定制，一般你不管这个东西没有任何问题。

AddressSpace：这表示一个地址空间，一个地址空间可以包含多个不同属性的MR。后面简称AS。AS是和MR直接对应的，所以你可以直接用address_space_memory拿到对应get_system_memory()的AS。

FlatView：这表示看到的地址空间。这就比较绕了。这么说：AS是立体的，里面的MR是相互独立的，他们可以交叠，转义，动态开关等。但当你去访问的时候，某个时刻，某个物理地址总是对应着某个MR中的地址，FlatView用来表示层叠的结果。后面这个简称FV。FV大部分时候写设备模拟的时候都不用管，它是用于深入处理Host这边访问内存的时候用的，比如通过address_space_to_flatview(as)把as换成fv，然后用flatview_read/write()进行本地内存访问。

memory_region_init_io(&iomr, owner, ops, priv, name, size);

4、理解qemu中的xhci实现

qemu/hw/usb/hcd-xhci.c ->static void usb_xhci_realize(struct PCIDevice dev, Error *errp)

api文档：https://qemu.readthedocs.io/en/latest/devel/memory.html

void memory_region_init_io(MemoryRegion *mr, Object *owner, const MemoryRegionOps *ops, void *opaque, const char *name, uint64_t size)

Initialize an I/O memory region.

Description

Accesses into the region will cause the callbacks in ops to be called. if size is nonzero, subregions will be clipped to size.

void memory_region_init_io(MemoryRegion *mr,
                           Object *owner,
                           const MemoryRegionOps *ops,
                           void *opaque,
                           const char *name,
                           uint64_t size)
{
    memory_region_init(mr, owner, name, size);
    mr->ops = ops ? ops : &unassigned_mem_ops;
    mr->opaque = opaque;
    mr->terminates = true;
}

>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>

void memory_region_add_subregion(MemoryRegion *mr, hwaddr offset, MemoryRegion *subregion)

Add a subregion to a container.

>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>

void memory_region_init(MemoryRegion *mr, Object *owner, const char *name, uint64_t size)

Initialize a memory region

qemu中：

#define MAXSLOTS 64
#define LEN_DOORBELL    ((MAXSLOTS + 1) * 0x20)

static const MemoryRegionOps xhci_doorbell_ops = {
    .read = xhci_doorbell_read,
    .write = xhci_doorbell_write,
    .valid.min_access_size = 4,
    .valid.max_access_size = 4,
    .endianness = DEVICE_LITTLE_ENDIAN,
};

memory_region_init_io(&xhci->mem_doorbell, OBJECT(xhci), &xhci_doorbell_ops, xhci,
                          "doorbell", LEN_DOORBELL);

可以看出LEN_DOORBELL不为0

#define OFF_DOORBELL    0x2000
memory_region_add_subregion(&xhci->mem, OFF_DOORBELL, &xhci->mem_doorbell);

后面就太多了，发现这样也并没有什么意义。

memory_region_dispatch_write

memory_region_write_accessor

mr->ops->write(mr->opaque, addr, tmp, size);

[root@chroot <vtcompile> ~/buildenv/Trunk/source/app/qemu/qemu-2.5.1 ]#grep -R memory_region_dispatch_write
exec.c:                    result |= memory_region_dispatch_write(mr, addr1, val, 8,
exec.c:                    result |= memory_region_dispatch_write(mr, addr1, val, 4,
exec.c:                    result |= memory_region_dispatch_write(mr, addr1, val, 2,
exec.c:                    result |= memory_region_dispatch_write(mr, addr1, val, 1,
exec.c:        r = memory_region_dispatch_write(mr, addr1, val, 4, attrs);
exec.c:        r = memory_region_dispatch_write(mr, addr1, val, 4, attrs);
exec.c:        r = memory_region_dispatch_write(mr, addr1, val, 2, attrs);
memory.c:MemTxResult memory_region_dispatch_write(MemoryRegion *mr,
hw/s390x/s390-pci-inst.c:        memory_region_dispatch_write(mr, offset, data, len,
hw/s390x/s390-pci-inst.c:        memory_region_dispatch_write(mr, env->regs[r3] + i * 8,
hw/vfio/pci-quirks.c.bak:                memory_region_dispatch_write(&vdev->pdev.msix_table_mmio,
hw/vfio/pci-quirks.c:                memory_region_dispatch_write(&vdev->pdev.msix_table_mmio,
Binary file x86_64-softmmu/qemu-system-x86_64 matches
Binary file x86_64-softmmu/memory.o matches
Binary file x86_64-softmmu/hw/vfio/pci-quirks.o matches
Binary file x86_64-softmmu/exec.o matches
Binary file x86_64-softmmu/cputlb.o matches
Binary file root@10.70.22.175 matches
include/exec/memory.h: * memory_region_dispatch_write: perform a write directly to the specified
include/exec/memory.h:MemTxResult memory_region_dispatch_write(MemoryRegion *mr,
softmmu_template.h:    memory_region_dispatch_write(mr, physaddr, val, 1 << SHIFT,

5、追踪CR_STOP_ENDPOINT命令

gdb调试打印全部堆栈：

pidof kvm
gdb qemu-system-x86_64 -p 1234
b memory_region_dispatch_write(不推荐太多)
b xhci_process_commands
handle SIGPIPE nostop(必须要有这个，不然c后就断了)
c

(gdb) bt
#0  xhci_process_commands (xhci=0x5600a5a6e000) at hw/usb/hcd-xhci.c:2690
#1  0x000056009ea71881 in memory_region_write_accessor (mr=<optimized out>, addr=<optimized out>, value=<optimized out>, size=<optimized out>, shift=<optimized out>,
    mask=<optimized out>, attrs=...) at /home/vtcompile/buildenv/Trunk/source/app/qemu/qemu-2.5.1/memory.c:451
#2  0x000056009ea719cb in access_with_adjusted_size (addr=addr@entry=0, value=value@entry=0x7f656bbea958, size=size@entry=4, access_size_min=<optimized out>,
    access_size_max=<optimized out>, access=access@entry=0x56009ea71850 <memory_region_write_accessor>, mr=mr@entry=0x5600a5a6ed50, attrs=attrs@entry=...)
    at /home/vtcompile/buildenv/Trunk/source/app/qemu/qemu-2.5.1/memory.c:507
#3  0x000056009ea73400 in memory_region_dispatch_write (mr=mr@entry=0x5600a5a6ed50, addr=0, data=0, size=size@entry=4, attrs=attrs@entry=...)
    at /home/vtcompile/buildenv/Trunk/source/app/qemu/qemu-2.5.1/memory.c:1159
#4  0x000056009ea2cb5e in address_space_rw (as=0x56009f421c80, addr=4227948544, attrs=..., buf=buf@entry=0x7f6580d6e028 "", len=4, is_write=true)
    at /home/vtcompile/buildenv/Trunk/source/app/qemu/qemu-2.5.1/exec.c:2551
#5  0x000056009ea704b8 in kvm_cpu_exec (cpu=cpu@entry=0x5600a3a48000) at /home/vtcompile/buildenv/Trunk/source/app/qemu/qemu-2.5.1/kvm-all.c:3123
#6  0x000056009ea57344 in qemu_kvm_cpu_thread_fn (arg=0x5600a3a48000) at /home/vtcompile/buildenv/Trunk/source/app/qemu/qemu-2.5.1/cpus.c:1066
#7  0x00007f657a2d6b50 in start_thread () from /lib/x86_64-linux-gnu/libpthread.so.0
#8  0x00007f657a020a7d in clone () from /lib/x86_64-linux-gnu/libc.so.6
#9  0x0000000000000000 in ?? ()

6、根据google查找原因

google：xhci: FIXME: endpoint stopped w/ xfers running, data might be lost

https://bugzilla.redhat.com/bugzilla/show_bug.cgi?id=980833

passthrough：透传;通过;直通;穿过;经过 stick：枝条;枯枝;柴火棍儿;球棍;条状物;棍状物

他使用了一个金士顿2.0的U盘（0951:1642 Kingston Technology DT101 G2）挂载到xhci主控，然后将U盘分区格式化成ext4文件系统。

fdisk -l
设备       启动  起点     末尾     扇区  大小 Id 类型
/dev/sda1  *     2048 61439999 61437952 29.3G  7 HPFS/NTFS/exFAT


设备       启动  起点     末尾     扇区  大小 Id 类型
/dev/sda1  *     2048 61439999 61437952 29.3G  7 HPFS/NTFS/exFAT
root@ubuntu180001:~# mkfs.ext4 /dev/sda1
mke2fs 1.44.1 (24-Mar-2018)
/dev/sda1 有一个 ntfs 文件系统
Proceed anyway? (y,N) y
/dev/sda1 已经挂载； 取消建立 文件系统 ！
root@ubuntu180001:~# umount !$
umount /dev/sda1
root@ubuntu180001:~# mkfs.ext4 /dev/sda1
mke2fs 1.44.1 (24-Mar-2018)
/dev/sda1 有一个 ntfs 文件系统
Proceed anyway? (y,N) y
创建含有 7679744 个块（每块 4k）和 1921360 个inode的文件系统
文件系统UUID：a1a426ab-d82b-4dca-88e8-f3590bd056ce
超级块的备份存储于下列块：
        32768, 98304, 163840, 229376, 294912, 819200, 884736, 1605632, 2654208,
        4096000

正在分配组表： 完成
正在写入inode表： 完成
创建日志（32768 个块） 完成
写入超级块和文件系统账户统计信息： 已完成

然鹅并没有复现问题。

os-posix:273 kvm: -device nec-usb-xhci,id=xhci,bus=pci.0,addr=0x1b.0x0: 'nec-usb-xhci' is not a valid device model name

发现是qemu文件被重定向了，即qemu文件中没有放开xhci主控端口数量。

ovirt几种网卡（e1000, rtl8139,virtio）的简要说明

ovirt创建网卡时候有3中选择，分别是e1000, rtl8139, virtio。

“rtl8139”这个网卡模式是qemu-kvm默认的模拟网卡类型，RTL8139是Realtek半导体公司的一个10/100M网卡系列，是曾经非常流行（当然现在看来有点古老）且兼容性好的网卡，几乎所有的现代操作系统都对RTL8139网卡驱动的提供支持。 “e1000”系列提供Intel e1000系列的网卡模拟，纯的QEMU（非qemu-kvm）默认就是提供Intel e1000系列的虚拟网卡。 “virtio” 类型是qemu-kvm对半虚拟化IO（virtio）驱动的支持。

这三个网卡的最大区别(此处指最需要关注的地方)是速度： rtl8139 10/100Mb/s e1000 1Gb/s virtio 10Gb/s

注意virtio是唯一可以达到10Gb/s的，根据文献一，其iperf测试速率可达到9.4。文献1还提到如果virtio配置不合理速度只能达到3.6。不用担心这个情况，经查验ovirt自己生成的虚拟机配置都是合理的。（ use ‘-device virtio-net-pci’ option）

当然这并不意味着rtl8139和e1000是没有意义的，毕竟virtio需要在guest上面安装驱动。rtl8139和e1000在兼容的广泛度上占有优势。例如，如果ovirt的cpu不是x86，而是arm或者其它某些系列cpu，上述网卡未必全部支持。这点需要注意。

virtio-net-pci

7、在ubuntu下使用虚拟机

https://zhuanlan.zhihu.com/p/32125940 https://access.redhat.com/documentation/en-us/red_hat_enterprise_linux/7/html/virtualization_deployment_and_administration_guide/sect-graphic_user_interface_tools_for_guest_virtual_machine_management-remote_viewer

qemu

qemu

1、官网

2、简介

3、在qemu中模拟设备

4、理解qemu中的xhci实现

5、追踪CR_STOP_ENDPOINT命令

6、根据google查找原因

os-posix:273 kvm: -device nec-usb-xhci,id=xhci,bus=pci.0,addr=0x1b.0x0: 'nec-usb-xhci' is not a valid device model name

ovirt几种网卡（e1000, rtl8139,virtio）的简要说明

7、在ubuntu下使用虚拟机

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