QEMU Virtualization

Full virtualization

ในที่สุด QEMU ก็ทำ full virtualization เสียที เร็วขึ้นเป็นกองเลย .. โหลด โหลด qemu >= 0.8.1 + kqemu >= 1.3.0pre7 มาก่อน จากนั้นก็มา build กัน สำหรับบน debian/ubuntu ลง build-essential + gcc 3.x + libsdl-dev ไว้ก่อน ขาดเหลืออะไรก็หามาใส่ให้ครบๆ ละกัน จากนั้นก็

tar -xzf  qemu-0.8.1.tar.gz
cd qemu-0.8.1
./configure --cc=gcc-3.4
make
sudo make install

ใส่ออปชันนิดหน่อย ให้ใช้ gcc 3.x คอมไพล์ เพราะ QEMU คอมไพล์กับ gcc 4 แล้วมีปัญหา (QEMU จะเตือนถ้าพยายามใช้ gcc 4.x)
เสร็จเรียบร้อย ทีนี้ก็เป็นคิวของ kqemu .. อ่อมันเป็นเคอร์เนลมอดูล อาจจะต้องลง kernel-header ด้วยนะ

tar -xzf kqemu-1.3.0pre7.tar.gz
cd kqemu-1.3.0pre7
./configure
make 
sudo make install

อ่อ ไม่ต้องแปลกใจว่าทำไมไม่ใช้ --cc=gcc-3.x เพราะ keqmu จะคอมไพล์เป็นเคอร์เนลมอดูล เวลาจะคอมไพล์ควรจะใช้ gcc ตัวเดียวกับเคอร์เนล ไม่ใช่ตัวเดียวกับ qemu .. ทีนี้ก็

$ sudo modprobe kqemu major=0

อาจจะต้อง chmod เล็กน้อย

$ sudo chmod 666 /dev/kqemu

ทีนี้ก็ใช้ virtualization ได้แล้ว โดยใส่ -kernel-kqemu

$ qemu -kernel-kqemu -hda winxp.img

แน่นอนพอเป็น virtualization host OS กับ guest OS จะต้องรันบนแพล็ตฟอร์มเดียวกัน และตอนนี้ QEMU virtualization ไม่ได้สนับสนุน OS ทุกตัว โดยเฉพาะตัวเก่าๆ .. ที่ลองใช้งานผ่าน virtualization ได้ก็มี Windows 2000/XP, Ubuntu 5.10, Fedora Core 2, FreeBSD 4.11 OS ที่ใหม่กว่านี้น่าจะใช้ virtualization ได้ทุกตัว

ทดสอบหยาบๆ บูต OS หลายๆ ตัวบน peorth (Pentium III Mobile 1 GHz) เทียบระหว่างใช้ kqemu เฉยๆ (native memory management) กับ virtualization ก็ได้ผลตามตาราง (หน่วยเป็นวินาที)

มีข้อสังเกตว่าเวลารัน qemu ปกติจะเห็น CPUID เป็น Pentium II ส่วน virtualization จะเห็น CPUID เป็น CPU ของเครื่องเลย .. ที่พบอีกอย่างคือผลของการปรับ real-time clock frequency .. qemu แนะนำว่าให้ใช้เคอร์เนล 2.6 หรือตั้ง max-user-freq = 1024 พอลองตั้งดูปรากฏว่าลินุกซ์กับบีเอสดีทำงานเร็วขึ้น ในขณะที่ Windows ช้าลงไปมาก โดยเฉพาะ Windows 2000 นั่นแทบบูตไม่ขึ้น และในทางตรงข้าม ถ้าใช้ max-user-freq เป็นค่า default (64) ลินุกซ์ช้าลงเล็กน้อย ส่วน Windows ทำงานเร็วกว่าเดิมเยอะจนเห็นได้ชัด ... YMMV

Overlay Image

QEMU ทำ overlay image ได้ด้วยนะ .. หมายความว่าใช้ image ตัวนึงเป็น base ขณะทำงานถ้ามีการบันทึกข้อมูลที่ต่างไปจาก base จะบันทึกเก็บลง overlay image แทน เหมาะมากสำหรับใครที่ต้องการทดลองอะไรแผลงๆ (e.g. penetration test, virus/malware test) เพราะ base image จะคงเดิมไปตลอด ถ้าใช้จนระบบเละเทะก็ลบ overlay image ทิ้งแล้วสร้างใหม่ก็จะได้ระบบเฟรชๆ กลับมาโดยไม่ต้องติดตั้งกันใหม่ หรือจะทำ overlay image หลายๆ สำเนาจะได้จำลองเครื่องหลายๆ เครื่องพร้อมกันโดยไม่ต้องใช้ image โตๆ ก็ได้ .. แจ่มแมวมั่กๆ :D ... วิธีสร้าง overlay image ก็ไม่มีอะไรยาก

$ qemu-img create -b winxp.img -f qcow winxp.ovl

ทีนี้เวลาทำงานก็โหลด overlay image แทน

$ qemu -kernel-kqemu -hda winxp.ovl

Networking

เมื่อเทียบกับเวอร์ชัน 0.7 กว่าๆ แล้ว QEMU รุ่นปัจจุบันจัดการระบบเครือข่ายได้ง่ายขึ้นและหลากหลายขึ้นเยอะ .. โดยปริยาย QEMU จะจำลอง DHCP, DNS, SMB server ให้ในตัวพร้อมกับ Firewall/NAT ให้เรียบร้อย guest OS บูตมาก็ใช้งานอินเทอร์เน็ตได้เลย โดย QEMU กำหนดให้ Firewall/NAT/DHCP ใช้ไอพีแอดเดรส 10.0.2.2 ส่วน DNS กับ SMB ใช้ไอพีแอดเดรส 10.0.2.3 และ 10.0.2.4 ตามลำดับ

กรณีที่ต้องการให้ host OS สามารถสื่อสารกับ guest OS ก็มี TAP interface เชื่อมได้

$ sudo modprobe tun
$ sudo chmod 666 /dev/net/tun
$ qemu -kernel-kqemu -net nic -net tap -hda freebsd6.ovl 

บรรทัดแรกโหลดเคอร์เนลมอดูล tun สำหรับอินเทอร์เฟซ TUN/TAP จากนั้นก็ตั้ง permission เพื่อให้ user ใช้งาน TUN/TAP ได้ สุดท้าย เรียก qemu โดยใช้ -net nic (emulate NIC) และ -net tap .. อินเทอร์เฟซ tap0 บน host OS จะเชื่อมอยู่บน VLAN เดียวกันกับ emulated NIC ใน guest OS ตั้ง IP ให้อยู่ในเครือข่ายเดียวกันก็ติดต่อกันได้ .. QEMU ใช้สคริปต์ /etc/qemu-ifup คอนฟิก tap0 โหลดสคริปต์ได้จาก linux-test-x.x.x.tar.gz ถ้าไม่อยากโหลดไฟล์ใหญ่ๆ จะเขียนสคริปต์เองก็ได้

#!/bin/sh
sudo /sbin/ifconfig $1 192.168.0.1

สคริปต์นี้จะสร้างอินเทอร์เฟซ tapN และกำหนดไอพีแอดเดรส เป็น 192.168.0.1/24 ส่วนใน guest OS ตั้งไอพีแอดเดรสเป็น 192.168.0.x/24 ไอพีแอดเดรส 192.168.0.1 และ .2 ก็จะรับส่งข้อมูลหากันได้ .. เรื่อง network ของ QEMU ค่อนข้างยาว ถ้ามีโอกาสไว้ค่อยลงรายละเอียดกัน

ทิปเล็กน้อย

เวลาติดตั้ง Windows 2000 บน qemu ต้องใส่ออปชัน -win2k-hack ไปด้วย และถ้าจะติดตั้ง Windows 2000 หรือ XP ห้ามใช้ -kernel-kqemu ตอนที่ติดตั้งเพราะมันจะ BSOD (ติดตั้งให้เสร็จแล้วค่อยใช้ได้) ทั้ง Windows 2000 และ XP ขณะติดตั้งให้ขยับเมาส์ไปๆ มาๆ เรื่อยๆ หรือถ้ามีหน้าต่างแสดงผลก็ให้ลาก ไปๆ มาๆ ไม่งั้นเวลาติดตั้งไปเรื่อยๆ สักพักมันจะนิ่งไปเลย ไม่แฮงค์ ไม่แครช ไม่กินซีพียู หน้าจออัปเดตเรื่อยๆ แต่ไม่ติดตั้งต่อซะงั้น (ประหลาด :P) ..

ถ้าขี้เกียจ chmod 666 /dev/kqemu ทุกครั้ง เดิมใน Ubuntu จะเพิ่ม rule ใน /etc/udev/permission.d/ ตอนนี้มันไม่มีแล้ว ให้สร้างไฟล์ /etc/udev/rules.d/50-kqemu.rules แทน ตามนี้

# kqemu
KERNEL="kqemu", NAME="%k", MODE="0666"

ทีนี้เวลา modprobe kqemu udev จะตั้ง permission เป็น 666 ให้อัตโนมัติ ไม่ต้อง chmod เอง

QEMU เฉพาะเวอร์ชัน 0.8.1 ที่ทดสอบก็เร็วกว่า 0.7 ที่เคยใช้พอสมควรแล้ว พอทำ full virtualization เข้าไปอีกก็ทำงานได้เร็วใกล้ native มากขึ้นไปอีก น่าใช้ขึ้นอีกเยอะ :)