QEMU使用¶

本文档主要介绍如何通过qemu运行openEuler Embedded，以及如何使能网络，如何共享宿主机的文件。下面以arm64为例，其它架构与之类似。

1. 安装QEMU¶

方法一：通过以下命令安装QEMU

$ sudo yum install qemu-system-aarch64

方法二：基于openEuler社区 QEMU 代码自行编译
首先下载对应的代码并切换到stable-5.0分支：
$ git clone https://gitee.com/openeuler/qemu.git qemu
$ cd qemu
$ git checkout -b stable-5.0 remotes/origin/stable-5.0
编译生成对应的二进制：
$ ./configure --target-list=arm-softmmu,aarch64-softmmu --disable-werror
$ make -j 8
$ make install #调试不需要
编译完成后会生成 arm-softmmu/qemu-system-arm、aarch64-softmmu/qemu-system-aarch64 两个文件。

Note

configure 执行过程中，可能会有诸如 glib-2.48 gthread-2.0 is required to compile QEMU 的失败打印，请按照提示自行安装升级对应的软件包。

configure 时可以通过不同的参数来 enable/disable 一些 QEMU 的特性或编译选项，如示例中增加的 --disable-werror 可以允许编译 warning；

如想要体验 openEuler Embedded 共享文件系统场景，需要在 configure 时增加 --enable-virtfs 来使能对应功能。

2. 获取openEuler Embedded镜像¶

参照快速上手部分，使用 yocto-meta-openeuler 项目构建 ARM64 QEMU 镜像，或者在 dailybuild 下载镜像。

3. 使用QEMU运行镜像¶

一个简单的qemu执行命令如下：
$ qemu-system-aarch64 -M virt-4.0 -m 1G -cpu cortex-a57 -nographic \
    -kernel zImage \
    -initrd openeuler-image-qemu-aarch64-*.rootfs.cpio.gz
执行之后等待OS加载完成，很快就能看到登陆提示：
Authorized uses only. All activity may be monitored and reported.
qemu-aarch64 login:
这意味您已经成功在机器上启动了openEuler Embedded的系统，但此时无法配置网络，也无法通过共享文件系统的方式访问宿主机的文件，接下来会分别介绍如何使能网络和共享文件系统。

4. 使能网络场景¶

使能本地网络¶

通过 QEMU 的 virtio-net 和宿主机上的虚拟网卡，可以实现宿主机和 openEuler Embedded 之间的网络通信，之后可以通过 scp 实现宿主机和 openEuler Embedded 传输文件。

Step1：宿主上建立虚拟网卡
在宿主机上需要建立名为tap0的虚拟网卡，可以借助脚本实现，创建 /etc/qemu-ifup 脚本，具体内容如下：
#!/bin/bash
ifconfig $1 192.168.10.1 up
#!/bin/bash
ip tuntap add dev "$1" mode tap
ip link set dev "$1" up
ip addr add 192.168.10.1/24 dev "$1"
其执行需要root权限：
$ chmod a+x /etc/qemu-ifup
通过 qemu-ifup 脚本，宿主机上将创建名为tap0的虚拟网卡，地址为 192.168.10.1。
Step2：启动QEMU时添加netdev
针对aarch64(ARM Cortex A57)，运行如下命令：
$ qemu-system-aarch64 -M virt-4.0 -m 1G -cpu cortex-a57 -nographic \
   -kernel zImage \
   -initrd openeuler-image-qemu-aarch64-*.rootfs.cpio.gz \
   -device virtio-net-device,netdev=tap0 \
   -netdev tap,id=tap0,script=/etc/qemu-ifup
Note

如果宿主机是Ubuntu，则运行上述命令可能会出现could not configure /dev/net/tun: Operation not permitted的错误。此时，用户需要sudo权限执行上述命令，才能正常运行。
Step3：配置openEuler Embedded网卡
openEuler Embedded登陆后，默认会为 eth0 配置地址 192.168.10.8：
qemu-aarch64 ~ # ifconfig
eth0      ... ...
          inet addr:192.168.10.8  Bcast:0.0.0.0  Mask:255.255.255.0
也可以通过 ifconfig 手动配置新的地址，如：
$ ifconfig eth0 192.168.10.2
Step4：确认网络连通
在openEuler Embedded中，执行如下命令：
$ ping 192.168.10.1
如能ping通，则宿主机和openEuler Embedded之间的网络是连通的。

使能互联网¶

如果宿主机可以与互联网连接，则可以通过NAT模式，与互联网连接。

Step1：在宿主机添加新的网桥

NAT模式的网络包转发的流程如下：
# 出栈
虚拟机网卡（eth0）-> 虚拟机网卡（vnet0）->网桥（br）---- iptable forward -----宿主机网卡（enp1s0）->发出
# 入栈
虚拟机网卡（eth0）<- 虚拟机网卡（vnet0）<-网桥（br）---- iptable forward -----宿主机网卡（enp1s0）<-收到
因此，首先需要在宿主机上添加一个新的网桥，如下：
# 新增一个网桥
$ brctl addbr br_qemu
# 网桥作为QEMU中openEuler Embedded的网关，需要配置IP地址
$ ifconfig br_qemu 192.168.122.1/24
# 启动网桥
$ ifconfig br_qemu up
# 将ip forward功能打开
$ echo 1 >> /proc/sys/net/ipv4/ip_forward
其中，网桥名称 br_qemu 可以被更改，IP地址可以更换为任意的未被占用的局域网地址。

Step2：配置iptables

在宿主机中，执行如下命令：
$ iptables -A FORWARD -i br_qemu -o enp1s0 -j ACCEPT
$ iptables -A FORWARD -o br_qemu -i enp1s0 -j ACCEPT
$ iptables -t nat -A POSTROUTING -s 192.168.122.0/24 -j MASQUERADE # NAT地址转换
其中，enp1s0为宿主机的网卡名称，需要根据实际情况进行修改。

Step3：启动QEMU时添加netdev

以aarch64(ARM Cortex A53)为例，运行如下命令：
$ sudo qemu-system-aarch64 -M virt,gic-version=3 -m 1G -cpu cortex-a53 \
   -nographic -smp 4 -kernel zImage -dtb qemu_mcs.dtb \
   -netdev bridge,br=br_qemu,id=net0 -device virtio-net-pci,netdev=net0 \
   -initrd rootfs.cpio.gz -nographic
其中， -netdev 选项中 br 参数为宿主机上新建的网桥名称。 -device 选项中 netdev 参数为 -netdev 指定的 id，指定了设备应该连接到的后端。

Step4：配置openEuler Embedded网卡

openEuler Embedded登陆后，用 ifconfig 查看网卡名称，如 eth0 。执行如下命令配置网卡的IP地址和ip route的默认网关：
$ ifconfig enp0s1 192.168.122.11 netmask 255.255.255.0
$ ip route add default via 192.168.122.1 dev enp0s1
其中，192.168.122.11可以更改为任意的未被占用的局域网地址。但是，需要保证与宿主机的网桥在同一个网段。 ip route 添加默认网关的作用是，当openEuler Embedded需要访问互联网时，将数据包转发到宿主机的网桥上，再由宿主机的网桥转发到互联网。

Step5：配置DNS

在openEuler Embedded中，执行如下命令：
# 修改DNS配置文件
$ vi /etc/resolv.conf
# 添加DNS服务器地址
$ nameserver 1.2.3.4
Step6：确认网络连通

在openEuler Embedded中，执行如下命令：
$ ping www.baidu.com
如能ping通，则说明openEuler Embedded可以访问互联网。

5. 使能共享文件系统场景¶

通过共享文件系统，可以使得运行 QEMU 仿真器的宿主机和 openEuler Embedded 共享文件，这样在宿主机上交叉编译的程序，拷贝到共享目录中，即可在 openEuler Embedded 上运行。注意 QEMU 必须支持 virtfs，即配置了 --enable-virtfs。

假设将宿主机的 /tmp 目录作为共享目录，并事先在其中创建了名为 hello_openeuler.txt 的文件，使能共享文件系统功能的操作指导如下：

Step1：启动QEMU时添加fsdev
针对aarch64(ARM Cortex A57)，运行如下命令：
$ qemu-system-aarch64 -M virt-4.0 -m 1G -cpu cortex-a57 -nographic \
    -kernel zImage \
    -initrd openeuler-image-qemu-aarch64-*.rootfs.cpio.gz \
    -device virtio-9p-device,fsdev=fs1,mount_tag=host \
    -fsdev local,security_model=passthrough,id=fs1,path=/tmp
Step2：映射文件系统
在 openEuler Embedded 启动并登录之后，需要运行如下命令，映射(mount)共享文件系统：
$ cd /tmp
$ mkdir host
$ mount -t 9p -o trans=virtio,version=9p2000.L host /tmp/host
即把共享文件系统映射到 openEuler Embedded 的 /tmp/host 目录下。
Step3：检查共享是否成功
在openEuler Embedded中，执行如下命令：
$ ls /tmp/host
如能发现hello_openeuler.txt，则共享成功。

6. 使能运行虚拟磁盘场景¶

Step1：创建虚拟磁盘
要实现在openEuler Embedded中共享文件，使用共享文件系统是一个不错的方法。然而，qemu启动命令是将系统加载到内存，在某些应用场景下需要频繁启动openEuler Embedded，每次都需要重新设置共享文件夹，这样操作就显得繁琐。为了解决这个问题，可以考虑构建虚拟磁盘，以实现之前的设置永久保留。下面以SUSE Leap 15.4为例，介绍构建虚拟磁盘的过程：
# 创建1G虚拟磁盘
$ dd if=/dev/zero of=virtual_disk.img bs=1M count=1024

# 利用fdisk分区
$ sudo fdisk virtual_disk.img

# 将虚拟磁盘挂载
$ sudo losetup -Pf --show virtual_disk.img

# 格式化文件系统，可以通过ls /dev查看虚拟磁盘具体挂载在哪
$ sudo mkfs.ext4 /dev/loop0p1

# 挂载虚拟磁盘
$ sudo mkdir /mnt/my_mount_point
$ sudo mount /dev/loop0p1 /mnt/my_mount_point
Step2：复制根文件系统
将 openeuler-image-qemu-aarch64-*.rootfs.cpio.gz 解压，随后拷贝到 /mnt/my_mount_point 目录下：
# 在openeuler-image-qemu-aarch64-*.rootfs.cpio.gz所在目录下创建temp目录并复制
$ mkdir temp
$ cp openeuler-image-qemu-aarch64-*.rootfs.cpio.gz temp && cd temp

# 解压根文件系统压缩包
$ gunzip -c openeuler-image-qemu-aarch64-*.rootfs.cpio.gz | cpio -idmv
$ sudo cp -r * /mnt/my_mount_point
现在，已成功创建一个包含openEuler Embedded系统的虚拟磁盘。通过qemu你可以运行这个虚拟磁盘中的系统，并且不需要每次登录时都重新设置密码，设置的共享文件夹也会被保留。
Step3：启动虚拟磁盘
以下是用于启动虚拟磁盘的qemu命令。为了避免每次都输入冗长的命令，你可以在 bashrc 文件中设置一个alias命令来实现快速启动。
$ sudo qemu-system-aarch64 -M virt,gic-version=3 -m 1G -cpu cortex-a57 \
   -append 'maxcpus=3 root=/dev/vda1 rootfstype=ext4 rw' \
   -smp 4 -kernel zImage -dtb qemu_mcs.dtb -device virtio-net-device,netdev=tap0 \
   -netdev tap,id=tap0,script=/etc/qemu-ifup \
   -drive file=virtual_disk.img,format=raw -nographic"
其中启动虚拟盘的关键参数如下：

root=/dev/vda1 ：指定了根文件系统的位置在挂载的虚拟磁盘的第一块分区上

-drive file=virtual_disk.img,format=raw ：添加一个虚拟磁盘作为虚拟机的存储，虚拟磁盘文件为virtual_disk.img。

-netdev tap,id=tap0,script=/etc/qemu-ifup ：配置网络设备tap0，并指定用于管理该设备的脚本为/etc/qemu-ifup。
Step4：设置SSH密钥
尽管虚拟磁盘保存了密码，避免了每次登录时的密码设置，但在实际的调试过程中，通常需要频繁使用scp传输文件或者打开多个终端进行SSH连接。这时，为了简化操作，可以通过配置SSH密钥的方式实现无需输入密码的登录：
# 生成密钥对
$ ssh-keygen

# 选择一个文件保存公钥位置，回车默认保存在/home/<user>/.ssh目录下
$ Enter file in which to save the key (/home/<user>/.ssh/id_rsa):

# 设置密钥短语，用于保护私钥，回车即可
$ Enter passphrase (empty for no passphrase):

# 再次输入密钥短语，回车即可
$ Enter same passphrase again:
如果你看到类似以下的输出，表示SSH密钥已成功生成并配置完毕：
Your identification has been saved in /home/<user>/.ssh/id_rsa
Your public key has been saved in /home/<user>/.ssh/id_rsa.pub
The key fingerprint is:
SHA256:rOt1tPXpLY9nPiI4ASV/DLHV+5LG/9JBb96jhQu9fPU <user>@localhost.localdomain
The key's randomart image is:
+---[RSA 3072]----+
|         ....    |
|       . oo  .   |
|        +.o   .  |
|       o . o . . |
|        S o o + .|
|       . o o.*.++|
|      . . =..o===|
|       o + .oo*BE|
|     .o   . .=*BO|
+----[SHA256]-----+
现在，你只需将 /home/<user>/.ssh/id_rsa.pub 文件的内容追加到虚拟磁盘中的 /root/.ssh/authorized_keys 文件中即可完成配置。这样，你的SSH密钥将被添加到虚拟机的授权密钥列表中，从而实现免密码的SSH登录。
#将宿主机中的公钥输出，并复制
$ cat ~/.ssh/id_rsa.pub

#在qemu中创建目录，并复制内容
$ mkdir /root/.ssh

# 粘贴内容保存退出
$ vi authorized_keys
设置完成之后，宿主机和openEuler Embedded即可免密通信。

附录：QEMU常用的启动参数¶

以下是一些常用的QEMU启动参数：

-M virt: 指定需要使用的machine类型，virt是qemu提供的一个通用machine，可以同时支持arm32和arm64（部分cortex不支持）， -M help 可以列出所有支持的machine列表

-m 1G: 可选，可以通过修改此参数来增大OS的可用内存

-cpu cortex-a57: 指定模拟的cpu类型，指定 -M 的情况下可以使用 -cpu help 查看当前machine支持的cpu类型

-smp 2: 可选，可以修改OS的cpu数量，默认为1

-append: 可选，指定内核的启动参数(cmdline)

-kernel、-initrd: 分别用于指定OS的内核和文件系统

-dtb: 可选，用于指定dtb(device tree)文件

-d in_asm -D qemu.log: 可选，输出qemu在tcg模式下的”指令流”。 -d 选择指令流类型，可以用 -d help 查看支持的选项列表； -D 指定输出的文件名

-s -S: 可选，调试参数。 -S 可以让qemu加载OS的zImage、initrd到指定位置后停止运行，等待gdb连接； -s 等价于 --gdb tcp::1234 ，启动gdb server并默认监听1234端口

-serial: 可选，用于串口重定向。不指定时默认为 -serial stdio ，即打印到标准输入输出。也可以重定向到tcp: -serial tcp::1111,server,nowait ，通过 telnet localhost 1111 连接