Symlink¶

Danach kann noch eine Verknüpfung auf die gewünschte Standard-Systemarchitektur (typischerweise i386 bzw. x86_64) gesetzt werden:

sudo ln -s /usr/bin/qemu-system-ARCHITEKTUR /usr/bin/qemu 

ARCHITEKTUR ist dabei durch die gewünschte Prozessorarchitektur zu ersetzen.

QEMU User Mode¶

Wenn man nur den QEMU User Mode installieren möchte:

• qemu-user

Befehl zum Installieren der Pakete:

sudo apt-get install qemu-user 

Oder mit apturl installieren, Link: apt://qemu-user

Hypervisor und Emulator¶

Laufen Host- und Gastsystem auf der gleichen Rechnerarchitektur (z.B. x86_64), kann QEMU durch das mitinstallierte KVM als Hypervisor arbeiten. Dann läuft der Gast direkt auf dem Prozessor des Host und ist damit ähnlich schnell, wie eine native Installation. Wie man herausfindet, ob der Host diese Hardwarevirtualisierung unterstützt, wird im Artikel KVM beschrieben.

Bei Gastsystemen, die auf einer anderen Rechnerarchitektur laufen, emuliert QEMU die Zielarchitektur. Dadurch wird die Geschwindigkeit des Gast gegenüber einem nativen System deutlich reduziert.

Virtuelle Festplatte einrichten¶

Um ein Betriebssystem in einer Virtuellen Maschine installieren zu können, muss als erstes eine virtuelle Festplatte als Datei erstellt werden:

qemu-img create BOOTSYSTEM.img 10G 

Anstatt BOOTSYSTEM sollte man einen geeigneten Namen wählen. In diesem Fall erstellt man ein 10 GB großes Festplattenimage im raw-Format. Man kann die Größe des Image auch in MiB angeben, also bezogen auf das obige Beispiel 10240M (10 * 1024) statt 10G.

Je nachdem, in welcher Art von Dateisystem dieses Image liegt, wächst die Datei ggf. erst dann dynamisch an, wenn tatsächlich Daten darin gespeichert werden. Damit ist sie anfangs 0 Bytes groß, auch wenn die meisten Programme (z.B.) 10 GiB zeigen. Dies ist z.B. bei einer typischen Ubuntu-Installation auf einem ext-Dateisystem der Fall (bezogen auf das Host-System; der Gast in der VM ist egal). Möchte man solche Sparse-Dateien auch auf älteren Dateisystemen nutzen oder andere Verbesserungen nutzen, so kann man ein anderes Format wie qed oder qcow2 angeben:

qemu-img create -f qcow2 BOOTSYSTEM.img 10G 

Installation von CD oder CD-Image¶

Wenn das Festplattenimage erstellt ist, kann man nun ein Betriebssystem darin installieren. Es sollte dabei von vornherein bedacht werden, welche Arbeitsspeicher-Anforderungen (RAM) das zu installierende System hat. Entsprechend wird QEMU mit der Option -m SPEICHERGRÖSSE gestartet. Richtwerte können der Tabelle in Gastsystem entnommen werden.

Start des Installationsvorgangs mittels CD-ROM-Laufwerk, es wird dem Gastsystem 2048 MiB Speicher zur Verfügung gestellt:

qemu-system-ARCHITEKTUR -enable-kvm -hda BOOTSYSTEM.img -cdrom /dev/cdrom -boot d -m 2048 

Das -boot d bedeutet, dass QEMU von CD-ROM booten soll. Wenn die Installations-CD als ISO-Image vorliegt, geht das analog dazu:

qemu-system-ARCHITEKTUR -enable-kvm -hda BOOTSYSTEM.img -cdrom DATEINAME.iso -boot d -m 2048 

Bei ARCHITEKTUR ist die festgelegte Standard-Architektur einzufügen (für AMD64 lautet der Befehl beispielsweise qemu-system-x86_64)

Nach erfolgreicher Installation muss die Option -boot d weggelassen werden, damit anstatt vom CD-ROM-Laufwerk von der virtuellen Festplatte gebootet wird. Ein ISO-Abbild (Abbild-Datei) beispielsweise einer Installations-DVD von Windows kann man mit einem Brennprogramm erstellen. QEMU kommt mit ISO-Images besser zurecht als mit DVDs.

Overlay-Images anlegen¶

QEMU bietet die Möglichkeit, mit Overlay-Dateien (übersetzt: "Überlagerungsdateien") zu arbeiten. Dabei werden neue und geänderte Daten nicht in die Original Imagedatei sondern in die Overlay-Datei geschrieben. Das original Image bleibt unverändert. Diese ist z.B. dann praktisch, wenn man eine "saubere" Grundinstallation eines Systems hat und "Experimente" mit dem Overlay-Image gemacht werden, welche sich nicht auf das Original auswirken. Ebenso kann man mehrere Overlays für ein Image anlegen.

Um ein Overlay-Image anzulegen dient folgender Befehl:

qemu-img create -b mein_image.img -F <Format von mein_image.img, z.B. qcow2> -f qcow2 mein_overlay.ovl 

Der Name der Overlay-Datei kann dabei beliebig sein und muss nichts mit den Namen des Images zu tun haben. Danach kann man die virtuelle Maschine normal booten, nur dass anstatt des Images die Overlay-Datei als Festplatte angegeben werden muss, also z.B.

qemu -hda mein_overlay.ovl 

Es ist auch möglich, Änderungen der Overlay-Datei ins zugrunde liegende Image zu schreiben.

Festplatten von Virtualbox in QEMU nutzen¶

Für den Fall, dass man bereits existierende virtuelle Festplatten im VirtualBox-Format .vdi nutzt, kann man diese für QEMU nutzbar machen.

VBoxManage clonehd /pfad/zur/virtualbox_platte/system.vdi /pfad/zur/kvm_platte/system.img --format raw 

Je nach Größe des Abbildes kann die Konvertierung einige Zeit in Anspruch nehmen.

Vollständige Kommandozeile zum Starten von QEMU¶

Eine beispielhafte, vollständige Kommandozeile zum Starten eines Lubuntu-Image:

qemu-system-x86_64 \
-enable-kvm \
-cpu host \
-machine q35 \
-device amd-iommu \
-m 4096 \
-smp 4 \
-device virtio-vga-gl -display sdl,gl=on \
-device intel-hda -device hda-duplex \
-device virtio-serial -chardev spicevmc,id=vdagent,debug=0,name=vdagent \
-device virtserialport,chardev=vdagent,name=com.redhat.spice.0 \
-hda lubuntu/lubuntu22.04.qcow2 \
-name "Lubuntu 22.04" 

Tastenkombinationen¶

QEMU-Monitor¶

Der Monitor von QEMU (manchmal auch QEMU-Konsole genannt) bietet eine Reihe von Möglichkeiten zur Verwaltung und Steuerung der virtuellen Maschine. So kann hierüber auch der Wechsel von CD-ROM-Medien oder Disketten erfolgen.

Einige davon sind:

info block
ide1-cd0: type=cdrom removable=1 locked=0 file=/dev/cdrom ro=0 drv=host_cdrom encrypted=0
ide0-hd0: type=hd removable=0 file=/PFAD/ZUM/CONTAINER.img ro=0 drv=qcow2 encrypted=0
... 

change ide1-cd0 /dev/cdrom 

Grafikkarten¶

Die Standardgrafikkarte unter QEMU ist vga-std. Diese kann vom Gastbetriebssystem ohne weitere Treiber verwendet werden.

VNC¶

Möchte man die virtuelle Maschine von einem anderen Rechner aus bedienen, kann man die graphische Ausgabe des Gasts über VNC laufen lassen. Dazu muss man statt einer Grafikkarte die Option -vnc X angeben, wobei X das Display ist. Startet man QEMU also z.B. über

qemu -hda image.img -vnc :1 

so ist die virtuelle Maschine danach über einen VNC-Viewer via Port 5901 (5900 + Displaynummer) erreichbar.

SPICE¶

SPICE 🇬🇧 ähnelt den Gasterweiterungen in VirtualBox oder den VMware Tools. Über SPICE kann man z.B. die Auflösung des Gastes an die Fenstergröße im Host anpassen und eine gemeinsame Zwischenablage von Host und Gast ermöglichen.

qemu-system-x86_64 \
-device qxl-vga,vgamem_mb=32 \
-spice port=3001,password=MeinGeheimesPasswort \
-device virtio-serial -chardev spicevmc,id=vdagent,debug=0,name=vdagent \
-device virtserialport,chardev=vdagent,name=com.redhat.spice.0 

# Verbindung über Port 3001
-spice port=3001,password=MeinGeheimesPasswort

# Verbindung über Unix-Domain-Socket run/user/$UID/spice.sock
-spice unix=on,addr=/run/user/$UID/spice.sock,password=MeinGeheimesPasswort

-device virtio-vga-gl \
-spice unix=on,addr=/run/user/$UID/spice.sock,password=MeinGeheimesPasswort,gl=on \

sudo apt-get install spice-vdagent xserver-xorg-video-qxl 

sudo apt-get install virt-viewer 

# Über Netzwerk
remote-viewer spice://localhost:3001

# Über Unix-Socket
remote-viewer spice+unix:///run/user/$UID/spice.sock 

User Network¶

Die einfachste Variante ist das "User Network", bei dem jede VM in einem eigenen Netzwerksegment liegt. Die einzelnen Netzwerksegmente sind über NAT mit dem Hostnetzwerk verbunden.

Kommunikation Host - Gast

Der Host ist von einem Gastsystem über seine normale IP-Adresse (geroutet) und über die IP-Adresse 10.0.2.2 (QEMU-interner Router) erreichbar.

Um den Gast vom Host aus zu erreichen, muss eine Portweiterleitung konfiguriert werden.

Kommunikation Gast - Gast

Die einzelnen virtuellen Maschinen liegen in unterschiedlichen Netzwerksegmenten. Damit sie miteinander kommunizieren können, ist eine Portweiterleitung notwendig

DHCP

Hat man sein Netzwerk per DHCP konfiguriert, sollten Internet und Netzwerk automatisch funktionieren.

TAP Netzwerk¶

Mit TAP wird im Host eine virtuelle Netzwerkkarte angelegt, die mit dem Gast verbunden ist. Dadurch können Gast und Host ohne Portweiterleitung miteinander kommunizieren. Damit die einzelnen virtuellen Maschinen miteinander kommunizieren können, muss noch eine Netzwerkbrücke im Host angelegt werden.

Anlegen eines TAP mit dem NetworkManager:

nmcli connection add type tun ifname tap0 con-name tap0 mode tap owner `id -u` 

In QEMU wird das TAP mit diesen Parametern konfiguriert:

-netdev tap,id=tap0,ifname=tap0,script=no,downscript=no -device e1000,netdev=tap0,mac=52:54:00:12:34:56

Für jede VM muss eine andere MAC-Adresse eingestellt werden.

Man kann dann dem TAP Device auf der Host- und der Client-Seite statische IP-Adressen zuweisen, um direkt in beide Richtungen kommunizieren zu können. Möchte man mehrere VM miteinander verbinden und eventuell auch einen Internetzugang über den Host ermöglichen, muss man noch eine Netzwerkbrücke anlegen.

SSH¶

Vom Host lässt sich eine ssh-Verbindung zum Gast aufbauen, wenn diese über ein TAP-Netzwerk verbunden sind, oder eine Portweiterleitung eingerichtet wurde. Auf dem Gastsystem muss dazu ein SSH-Server laufen.

# Host sendet an Gast
scp [-P port] datei1 datei2 <IP-Adresse der VM>:/Zielpfad/

# Host liest von Gast
scp [-P port] <IP-Adresse der VM>:/Pfad/datei1 /Zielpfad_Host 

Einzelne Dateien per netcat¶

Um einzelne Dateien auszutauschen, kann man die Tools tar und nc nutzen, sofern diese in Host und Gastsystem zur Verfügung stehen (z.B. beides Linux).

Dazu führt man jeweils einen Befehl in einem Terminal ^[3] aus:

# Host sendet an Gast
tar c DATEIEN | nc -v -l 8080            # auf dem Host
nc 10.0.2.2 8080 | tar x                 # auf dem Gast

# Gast sendet an Host
nc -v -l 8080 | tar x                    # auf dem Host
tar c DATEIEN | nc 10.0.2.2 8080         # auf dem Gast 

Partitions-Abbild¶

Per dd können ganze Partitionen in eine .img-Datei kopiert und als zweite Festplatte in QEMU eingebunden werden:

qemu -hda BOOTSYSTEM.img -hdb PFAD/ZUR/PARTITIONSKOPIE.img -m 2048 

Ausgesuchte Daten in einer Iso-Datei¶

Mit einem Brennprogramm können Verzeichnisse und Daten von verschiedenen Partitionen in einer ISO-Datei abgespeichert werden. Diese lässt sich als CD-ROM in QEMU einbinden:

qemu -hda BOOTSYSTEM.img -cdrom PFAD/ZUR/ISODATEI.iso -m 2048 

Per Samba¶

Ist im Host-System ein Sambaserver installiert, kann man mit QEMU auch auf dessen Freigaben per Netzwerk zugreifen:

1. Beim Aufruf von QEMU muss zusätzlich die Option -nic user,smb=/path/to/local/dir verwendet werden:
   

   qemu -hda BOOTSYSTEM.img -m 2048 -nic user,smb=/path/to/local/dir/ 

   QEMU startet den Samba-Server automatisch mit einer angepassten Konfiguration.

2. Der Zugriff vom Gast erfolgt über die URL 10.0.2.4 im Verzeichnis qemu:

   1. Windows: In der Adressleiste (z.B. vom Arbeitsplatz) einfach die URL \\10.0.2.4\qemu eingeben

   2. Ubuntu GUI: In der Adressleiste (z.B. von Nautilus oder Dolphin) einfach die URL smb://10.0.2.4/qemu eingeben

   3. Ubuntu Konsole: smbclient //10.0.2.4/qemu
      

      Windows	Ubuntu

Startoptionen¶

Unter den zahlreichen Startoptionen können besonders folgende nützlich sein:

Dies ist nur ein (sehr) kleiner Ausschnitt der Optionen. Besonders im Bereich der Netzwerk-Optionen gibt es sehr viele Möglichkeiten. Eine vollständige Übersicht findet man in den Manpages oder im QEMU-Wiki 🇬🇧.

Portforwarding (z.B. SSH)¶

Wie unter den Startoptionen aufgeführt, kann man Dienste vom Gast auf dem Host erreichen.

qemu [weitere Optionen] -hostfwd=::2222-10.0.2.20:22 

In diesem Beispiel wird der Port 22 des Gastes auf den Port 2222 des Hosts weitergeleitet, um den Gast vom Host mit

ssh -p 2222 localhost 

erreichen zu können.

Damit dies richtig funktioniert, muss die Option ggf. in den richtigen Netzwerkkontext eingebettet werden - standardmäßig ist das der sehr einfach zu benutzende, aber vergleichsweise sehr langsame und unflexible Modus user network (Benutzer-Netzwerk):

qemu [weitere Optionen] -net nic,macaddr=52:54:00:12:34:56 -net user,hostfwd=::2222-10.0.2.20:22 

Die MAC-Adresse ist die standardmäßig voreingestellte mit 55 am Ende, um Eins erhöht, und kann weiter verändert bzw. die 56 weiter erhöht werden. Jede virtuelle Maschine im Netzwerk muss seine eigene, unverwechselbare MAC haben.

Andere Architekturen emulieren¶

QEMU ist nicht auf die Virtualisierung / Emulation von x86 Prozessoren beschränkt, es können auch eine Vielzahl von anderen Architekturen emuliert werden. Welche dies aktuell sind kann man hier 🇬🇧 nachschauen.

Die allgemeine Syntax ist

qemu-system-ARCHITEKTUR [OPTIONEN] 

wobei ARCHITEKTUR entsprechend ersetzt werden muss.

Reine Prozessemulation¶

QEMU beherrscht auch die "reine" Prozessemulation, auch "User-Space-Emulation" genannt. D.h. dass anstatt eines kompletten Systems wird "nur" ein einzelnes Programm ("Binary") im Emulations-Modus ausgeführt. Die Prozess-Emulation für ein 32-bit i386 System wird z.B. mit folgendem Befehl aufgerufen:

qemu-i386 PROGRAMMNAME 

Die Emulation funktioniert natürlich nur, wenn das Programm keine weiteren Bibliotheken dynamisch nachlädt.

Außer der i386-Emulation beherrscht QEMU u.a. auch die Prozessemulation für SPARC, PPC, ARM und einige mehr. Detaillierte Informationen findet man in der QEMU-Dokumenation 🇬🇧.

QEMU-Festplattenimages unter Linux einbinden¶

QEMU bietet die Möglichkeit, die Images über das Netzwerk anzubieten. Das lässt sich aber auch gut verwenden, um sie auf dem eigenen Rechner einzubinden. Aber Achtung: Das Image darf dabei nicht von QEMU oder einem anderen Programm in Benutzung sein.

Zuerst muss NBD geladen werden:

sudo modprobe nbd 

Sollte man sehr viele Partitionen im Image haben kann es nötig sein zusätzlich die Anzahl der Partitionen zu erhöhen:

sudo modprobe nbd max_part=63 

Jetzt wird das Image in eine Art Loopdevice gemapped. pfad/zu/qemu.img muss man natürlich entsprechend anpassen und sollte /dev/nbd0 schon vergeben sein kann man auch diese Zahl anpassen.

sudo qemu-nbd --connect=/dev/nbd0 /kompletter/pfad/zu/qemu.img 

Mit folgendem Befehl kann man sich die Partitionen anzeigen lassen:

sudo fdisk -l /dev/nbd0 

Und so mountet man das Image:

sudo mount /dev/nbd0p1 /mnt 

Wenn man fertig ist sollte man das Image wieder freigeben. Zahlen gegebenenfalls anpassen.

sudo umount /dev/nbd0p1
sudo qemu-nbd -d /dev/nbd0 

USB Geräte durchreichen¶

QEMU ist in der Lage USB Geräte des Wirts zum Gast durchzureichen. Damit USB Unterstützung grundsätzlich funktionieren kann, muss die Startoption -usb angegeben werden. Es gibt zahlreiche Möglichkeiten ein USB Gerät an das Gastsystem durchzureichen. Dabei sind die folgenden zwei Methoden besonders praktikabel:

1. Angabe von "Vendor-" und "Product-ID" des betreffenden USB Geräts

2. Angabe von USB-Bus und Port des Wirts, an dem man beabsichtigt das USB Gerät anzuschließen

lsusb 

Bus 002 Device 026: ID 090c:1000 Silicon Motion, Inc. - Taiwan (formerly Feiya Technology Corp.) 64MB QDI U2 DISK

qemu [OPTIONEN] -usb -device usb-host,bus=usb-bus.0,vendorid=0x<vendor_id>,productid=0x<product_id> 

device_add usb-host,vendorid=0x<vendor_id>:productid=0x<product_id> 

dmesg | tail -n 20 

[29383.460263] usb 6-1: new full-speed USB device number 14 using uhci_hcd
[29383.622414] usb 6-1: New USB device found, idVendor=10c4, idProduct=8044
[29383.622427] usb 6-1: New USB device strings: Mfr=1, Product=2, SerialNumber=3
[29383.622436] usb 6-1: Product: USB Debug Adapter
[29383.622444] usb 6-1: Manufacturer: Silicon Laboratories
[29383.622450] usb 6-1: SerialNumber: EC30000D370
[29385.340305] usb 6-1: reset full-speed USB device number 14 using uhci_hcd
[29385.688125] usb 6-1: reset full-speed USB device number 14 using uhci_hcd

qemu [OPTIONEN] -usb -device usb-host,bus=usb-bus.0,hostbus=<bus>,hostport=<port> 

device_add usb-host,bus=usb-bus.0,hostbus=<bus>,hostport=<port> 

Virtuelle Maschine bekommt nicht genug RAM¶

Startet man QEMU mit der Option -m XXX, aber die virtuelle Maschine bekommt trotzdem nicht genug Speicher, ist vielleicht das virtuelle Dateisystem unter /dev/shm bzw. ab Ubuntu 11.10 /run/shm zu klein. Dann kann man in der /etc/fstab folgende Ergänzung vornehmen (Verzeichnis ggfs. anpassen) ^[4]:

1
2

# /dev/shm Vergrößern für QEMU
none            /dev/shm        tmpfs   defaults,size=528M

Hier steht nun "size=528M" für 528 MiB. Dieser Wert muss ggf. angepasst werden und sollte etwas größer sein, als der tatsächlich für den Gast benötigte RAM, da unter /dev/shm noch weitere Daten abgelegt werden. Ohne neu booten zu müssen, kann man das tmpfs gleich neu einbinden ^[3]:

sudo mount -o remount /dev/shm 

Wenn man nun QEMU startet, kann man mit dem Befehl

df | egrep 'shm|File' 

überprüfen, wie viel des virtuellen RAM genutzt wird.

ping funktioniert auf dem Gast nach Installation nicht¶

QEMU startet einen Gast standardmäßig im Modus user network, welches keinen ping unterstützt.

Eine Alternative zu user network mit TUN/TAP interface wird im Abschnitt Netzwerk erklärt.

Alternativ zu ping kann man andere Tools zu verwenden, um auf dem Gast nach der Installation zu prüfen, ob Internetverbindung von Gast mit dem weltweiten Internet hergestellt wurde. Ein alternativer Befehl wäre:

wget -O - fsf.org 2>&1|grep free|wc 

wobei die Ausgabe dann so oder ähnlich aussehen sollte:

27     269    2980

Die VM läuft im Grafikmodus sehr langsam¶

Die meisten Desktopumgebungen verwenden die 3D-Beschleunigung der Grafikarte für ihre Effekte. Diese kann nicht in allen Konfigurationen von QEMU im Gast genutzt werden. Eine Alternative ist LXQt mit dem Paket lubuntu-desktop (Lubuntu). Eine 2D-Beschleunigung wird mit der virtuellen Grafikkarte qxl unterstützt.

Soll im Gast 3D-Beschleunigung verwendet werden, kann als Grafikkarte -device virtio-vga-gl und als Display -display sdl,gl=on eingestellt werden.

Virtuelle Festplatte ist voll¶

Das Festplattenimage kann in zwei Schritten vergrößert werden.

Zunächst wird die Imagedatei, die auf der realen Festplatte des Hosts liegt, vergrößert, z.B. um 10 GB:

qemu-img resize Pfad/zum/Image.img +10GB 

Nun muss noch die Partition der virtuellen Festplatte vergrößert werden. Die geschieht wie die Imagevergrößerung einer echten Festplatte. Hierzu lädt man sich am Besten ein Iso von gparted herunter 🇬🇧. Anschließend startet man die virtuelle Maschine vom Image aus, so wie man einen echten Rechner von einer CD aus starten würde:

qemu -hda Pfad/zum/Image.img -boot d -cdrom Pfad/zum/iso/gparted-live-1.4.0-6-amd64.iso -m 2048 

Nun wählt man zuerst die Sprache und Tastaturlayout aus und wählt dann die Option, den Xserver zu starten. Jetzt lässt sich die Größe der Partition bequem grafisch an die neue virtuelle Festplattengröße anpassen. Zum Starten muss lediglich das Icon von gparted angeklickt werden.