2)基于QEMU搭建KVM on ARM64的开发环境

本文介绍了如何在X86主机上利用QEMU模拟ARM64硬件,搭建KVM的学习和调试环境。通过交叉编译支持KVM的Linux内核,并在模拟的arm64环境中安装新内核,从而实现KVM在ARM64上的运行。

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KVM现在非常流行,多家主流云计算提供商已经用KVM取代了XEN作为云计算的默认hypervisor,所以我们有必要学习KVM的原理,特别是使用QEMU模拟的硬件来调试KVM,能达到事半功倍的效果。现在arm64的生态也越来越完善,对云计算提供商越来越有吸引力,特别是arm64 v8.1加入的VHE特性,虚拟化硬件架构上理论上比X86优越,以后前景看好。
下面我们介绍一下怎么使用QEMU来搭建KVM on ARM64的学习、调试环境。
主要思路是在X86主机上,使用QEMU来模拟(通过tcg方式)arm64的硬件(模拟实现了EL2),然后在主机上交叉编译linux内核,此内核打开KVM功能,然后在arm64硬件上安装新内核,此时KVM已经运行起来,然后就可以在arm64硬件上进行调试了。

  1. 参考基于QEMU搭建XEN on ARM64的开发环境,搭建基本的arm64 ubuntu环境。

  2. 备份ubuntu.qcow2。后续arm64虚拟机中会用到这个文件。

    cp ubuntu.qcow2 ubuntu.qcow2.bak
    
  3. 扩大磁盘空间,将扩大的空间加入文件系统中
    a. 利用qemu-img命令扩大虚拟磁盘空间

    qemu-img resize ubuntu.qcow2 +150G
    

    b. 启动arm64虚拟机

    qemu-system-aarch64 \
       -M virt,gic_version=3,virtualization=true,type=virt \
       -cpu cortex-a57 -nographic -smp 8 -m 8800  -bios QEMU_EFI.fd \
       -drive if=none,file=ubuntu.qcow2,format=qcow2,id=hd0 -device virtio-blk-device
<think>好的,我需要帮助用户在Ubuntu虚拟机中使用QEMU搭建ARM64环境。首先,我得回忆一下用户提供的引用内容,看看有没有直接相关的步骤。引用[1]提到在Ubuntu下安装qemu-system-arm,而引用[2]则建议安装qemu-system。这可能意味着需要安装不同的包。另外,引用[3]提到使用ARM官方开发板的配置,比如vexpress,这可能是一个可行的起点。 用户的问题是如何在Ubuntu VM里创建ARM64环境。根据引用[1]和[2],安装QEMU相关包是第一步。可能需要确认正确的包名,比如qemu-system-armqemu-system-aarch64。然后,可能需要准备内核和文件系统。引用[4]提到了initramfs的制作,但用户可能需要更简单的步骤,比如使用预先编译的内核和根文件系统。 接下来,安装步骤可能包括:安装QEMU、获取ARM64内核镜像、创建或下载根文件系统(比如使用Debian的预编译镜像)、以及编写启动命令。用户可能需要具体的命令示例,比如使用qemu-system-aarch64命令,指定机器类型为virt,使用内核和initrd,并配置网络等。 另外,引用[3]中的vexpress配置可能适合测试,但用户可能需要更接近实际设备的配置,比如树莓派,但根据引用[3]中的信息,树莓派的配置可能需要更多定制,可能比较复杂。所以建议用户先从vexpress开始,确保环境搭建成功。 还要注意用户可能遇到的问题,比如是否需要启用KVM加速,如何处理文件系统引导问题(如引用[1]提到的MSYS2中的问题,但在Ubuntu下正常)。可能需要提醒用户确保使用正确的QEMU版本和配置参数。 最后,需要生成相关问题,可能涉及性能优化、不同开发板的配置、网络设置或调试方法等。需要确保问题与用户的需求相关,并基于提供的引用内容。</think>### 在Ubuntu虚拟机中使用QEMU搭建ARM64环境的步骤 #### 1. **安装QEMU及相关工具** 首先需要安装支持ARM64架构的QEMU软件包: ```bash sudo apt update sudo apt install qemu-system-arm qemu-system-aarch64 qemu-utils ``` 若需要更完整的功能(如虚拟化加速),可补充安装: ```bash sudo apt install qemu-efi-aarch64 # 支持UEFI固件 ``` #### 2. **准备ARM64内核与文件系统** - **方法一:使用预编译镜像(推荐)** 下载Debian官方提供的ARM64内核和根文件系统镜像: ```bash wget https://cloud.debian.org/images/cloud/bullseye/latest/debian-11-generic-arm64.qcow2 wget https://cloud.debian.org/images/cloud/bullseye/latest/debian-11-generic-arm64-kernel.qcow2 ``` 启动命令示例: ```bash qemu-system-aarch64 \ -M virt \ -cpu cortex-a57 \ -m 2G \ -nographic \ -kernel debian-11-generic-arm64-kernel.qcow2 \ -drive file=debian-11-generic-arm64.qcow2,format=qcow2 \ -append "root=/dev/vda1 console=ttyAMA0" ``` - **方法二:手动编译内核与文件系统** 参考引用[4],可基于`initramfs`或`busybox`制作轻量级文件系统。步骤如下: 1. 下载ARM64内核源码并编译: ```bash git clone https://github.com/torvalds/linux cd linux make ARCH=arm64 defconfig make ARCH=arm64 -j$(nproc) ``` 2. 使用`buildroot`或`busybox`生成根文件系统镜像。 #### 3. **配置QEMU启动参数** 以`virt`机器类型(通用ARM64虚拟平台)为例: ```bash qemu-system-aarch64 \ -M virt \ -cpu cortex-a53 \ -smp 4 \ -m 4G \ -kernel your_kernel_image \ -drive file=your_rootfs.qcow2,format=qcow2 \ -netdev user,id=net0 -device virtio-net-device,netdev=net0 \ -nographic ``` 若需图形界面,移除`-nographic`并添加`-vga std`。 #### 4. **验证环境** 启动后登录系统(默认用户名/密码通常为`debian/debian`或`root/root`),执行: ```bash uname -a # 确认显示aarch64架构 ``` #### 注意事项 - **性能优化**:启用KVM加速(需宿主机支持虚拟化): ```bash -enable-kvm ``` - **文件系统问题**:若遇到引导失败,参考引用[1],确保镜像格式正确且QEMU版本兼容。 - **开发板适配**:若需模拟树莓派等特定硬件,需使用对应设备树文件(参考引用[3])。 ---
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