使用Qemu创建arm64虚拟机

文章目录

1. 环境及需求
2. 安装QEMU
- 1. 从仓库安装
- 2. 从源码安装
3. 配置内核
4. 制作文件系统
5. 创建虚拟硬盘
- 1. 在host主机上制作
- 2. 挂载到VirtualBox虚拟机里面制作
6. 创建host桥接网络
7. 启动qemu虚拟机
- 1. 正常启动
- 2. ramdisk启动

1. 环境及需求

host主机
- 系统：ubuntu 16.04 x86_64
- CPU：双核i5
- 内存：8G
- 硬盘：1T
guest虚拟机
- CPU:：cortex-a53, arm64位四核
- 内存：1G
- 内核：kernel-4.9.140
- 硬件：六个网口，其中一个桥接到host主机的一个物理网口
- 硬盘：文件系统，32G, 可持久化

2. 安装QEMU

1. 从仓库安装

sudo apt-get install qemu-system-aarch64

2. 从源码安装

源码获取：https://download.qemu.org/
解压：

tar -xvf qemu-5.1.0.tar.xz

配置:

./configure --enable-kvm --enable-virtfs --enable-vhost-net --enable-vhost-kernel --enable-vhost-user --enable-vdi --enable-parallels --enable-linux-user --enable-user --enable-system --enable-guest-agent --enable-curses --enable-vnc --enable-fdt --enable-linux-aio --enable-libnfs --enable-slirp

如果出现错误，根据提示apt安装对应的包即可
4. 编译 & 安装:

make
sudo make install

3. 配置内核

获取内核
https://mirrors.edge.kernel.org/pub/linux/kernel/
配置内核
内核需支持以下配置：

CONFIG_PCI=y
CONFIG_VIRTIO_PCI=y
CONFIG_PCI_HOST_GENERIC=y

编译内核镜像：

make zImage

编译出的内核位于arch/arm64/boot/zImage

4. 制作文件系统

下载buildroot
https://buildroot.org/download.html
配置buildroot生成tar和ramdisk镜像

Filesystem images --->
    [*] cpio the root filesystem (for use as an initial RAM filesystem) 
    [*] tar the root filesystem #配置默认串口 qemu默认串口名称为ttyAMA0
System configuration >
    Run a getty (login prompt) after boot 
        (ttyAMA0) TTY port

编译

make

在output/images下生成rootfs.cpio.gz和rootfs.tar文件

5. 创建虚拟硬盘

1. 在host主机上制作

创建空的虚拟硬盘

qemu-img create -f vdi rootfs.vdi 32G

-f：指定虚拟硬盘格式

挂载虚拟硬盘到host主机

#host主机安装nbd内核模块
sudo modprobe nbd

挂载虚拟硬盘

sudo qemu-nbd -c /dev/nbd0 rootfs.vdi

虚拟硬盘分区

sudo fdisk /dev/nbd0

格式化分区

sudo mkfs.ext4 /dev/nbd0p1

挂载虚拟硬盘

sudo mount /dev/nbd0p1 /mnt

解压出文件系统到虚拟硬盘

sudo tar -xvf rootfs.tar -C /mnt

卸载虚拟硬盘

sudo umount /mnt

断开VDI虚拟硬盘连接

sudo qemu-nbd -d /dev/nbd0

2. 挂载到VirtualBox虚拟机里面制作

参考VirtualBox虚拟机虚拟硬盘操作。

6. 创建host桥接网络

主机上有一个物理网口，需要将此网口和虚拟机网口桥接在一起。如果host主机为虚拟机，则需要打开网卡的混杂模式。

enp0s3    Link encap:Ethernet  HWaddr 08:00:27:1f:8d:c8  
          inet6 addr: fe80::a00:27ff:fe1f:8dc8/64 Scope:Link
          UP BROADCAST RUNNING MULTICAST  MTU:1500  Metric:1
          RX packets:54 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0
          TX packets:90 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0
          collisions:0 txqueuelen:1000 
          RX bytes:5917 (5.9 KB)  TX bytes:12560 (12.5 KB)</pre>

创建网桥

sudo brctl addbr br0

qemu虚拟机默认连接到br0网桥.

添加端口到网桥

sudo brctl addif enp0s3

清除网口IP，给网桥添加IP

sudo ip addr flush enp0s3
sudo ifconfig br0 192.168.10.2

配置qemu网桥规则
1. 如：允许br0桥接，则：

sudo mkdir -p /etc/qemu
sudo sh -c 'echo "allow br0" > /etc/qemu/bridge.conf'

2. 允许所有的网桥:

echo "allow all" | sudo tee /etc/qemu/bridge.conf

设置文件权限

sudo chmod 644 /etc/qemu/bridge.conf
sudo chmod u+s /usr/lib/qemu/qemu-bridge-helper

所有操作可以添加到开机启动脚本rc.local里面，实现自动添加网桥。

#rc.local
brctl addbr br0
brctl addif br0 enp0s3
ifconfig enp0s3 up

在interfaces里面添加br0的IP信息：

auto br0
iface br0 inet static
    address 192.168.10.2
    netmask 255.255.255.0

打开host主机的地址转发功能，关闭防火墙:

sudo ufw disable
sudo vim /etc/sysctl.conf
#取消注释
net.ipv4.ip_forward=1

重启host主机生效

7. 启动qemu虚拟机

启动时需要切换到root用户运行，因为需要创建host虚拟网卡。

1. 正常启动

启动命令：

qemu-system-aarch64  -m 1G -cpu cortex-a53 -smp 4 -machine virt,highmem=off \
                    -kernel zImage \
                    -append "root=/dev/vda1 rw rootfstype=ext4 rootflags=data=journal console=ttyAMA0 rootwait earyprintk" \
                    -drive file=rootfs.vdi,cache=none,if=virtio,format=vdi \
                    -serial tcp::4446,server,telnet,nowait \
                    -monitor tcp::4447,server,telnet,nowait \
                    -device virtio-net-pci,netdev=net0         \
                    -netdev bridge,id=net0,br=br0  \
                    -device virtio-net-pci,netdev=net1         \
                    -netdev user,id=net1  \
                    -device virtio-net-pci,netdev=net2         \
                    -netdev user,id=net2  \
                    -device virtio-net-pci,netdev=net3         \
                    -netdev user,id=net3  \
                    -device virtio-net-pci,netdev=net4         \
                    -netdev user,id=net4  \
                    -device virtio-net-pci,netdev=net5         \
                    -netdev user,id=net5  \
                    -device virtio-net-pci,netdev=net6         \
                    -netdev user,id=net6  \
                    -nographic

-m：指定内存大小，1G
-cpu：指定CPU型号，cortex-a53
-smp：指定内核数，4
-machine：指定模拟机器型号，virt: arm通用虚拟机。可以通过qemu-system-aarch64 -machine help查看支持的所有虚拟机型号。
-kernel：内核镜像文件，Image
-append：指定内核启动参数
- /dev/vda1：挂载的虚拟硬盘在内核里面的名称默认为vda。可以通过ramdisk方式启动系统，查看虚拟硬盘在内核中的默认名称。
- ttyAMA0：qemu启动后，内核里面默认的串口名称
-drive：指定虚拟硬盘，用于挂载文件系统
-serial：指定默认串口
- -stdio: host的标准输出
- tcp::4446,server,telnet : 通过host主机的telnet端口4446输出
- nowait：不指定时，则默认当通过telnet登录时，虚拟机才启动。
-monitor：指定监控设备，同-serial
-device virtio-net-pci：添加虚拟设备，虚拟网卡。qemu-system-aarch64 -device help`可以查看所有可模拟的设备类型。
-netdev：指定网卡设备的名称，不是内核里面显示的名称，只是一个ID，和-netdev配合使用，用于区分网卡类型。
-netdev：指定网卡类型
- bridge：桥接类型
- id：绑定一个-device虚拟网卡设备的ID
- br：桥接的host主机的网桥名称，默认为br0
-nographic：指明没有显示设备

2. ramdisk启动

qemu-system-aarch64  -m 1G -cpu cortex-a53 -smp 4 -machine virt,highmem=off \
                    -kernel zImage \
                    -initrd rootfs.cpio.gz
                    -append "root=/dev/ram0 rw rootfstype=ext4 rootflags=data=journal console=ttyAMA0 rootwait earyprintk" \
                    -drive file=rootfs.vdi,cache=none,if=virtio,format=vdi \
                    -serial tcp::4446,server,telnet,nowait \
                    -monitor tcp::4447,server,telnet,nowait \
                    -device virtio-net-pci,netdev=net0         \
                    -netdev bridge,id=net0,br=br0  \
                    -device virtio-net-pci,netdev=net1         \
                    -netdev user,id=net1  \
                    -device virtio-net-pci,netdev=net2         \
                    -netdev user,id=net2  \
                    -device virtio-net-pci,netdev=net3         \
                    -netdev user,id=net3  \
                    -device virtio-net-pci,netdev=net4         \
                    -netdev user,id=net4  \
                    -device virtio-net-pci,netdev=net5         \
                    -netdev user,id=net5  \
                    -device virtio-net-pci,netdev=net6         \
                    -netdev user,id=net6  \
                    -nographic

-initrd：指定ramdisk镜像文件
-append：指定内核启动参数
- /dev/ram0：内核中默认ramdisk设备名称