QEMU (Quick Emulator [3] ) es un emulador gratuito y de código abierto . Emula el procesador de una computadora mediante traducción binaria dinámica y proporciona un conjunto de diferentes modelos de hardware y dispositivos para la máquina, lo que le permite ejecutar una variedad de sistemas operativos invitados . Puede interoperar con una máquina virtual basada en kernel (KVM) para ejecutar máquinas virtuales a una velocidad casi nativa. QEMU también puede realizar emulación de procesos a nivel de usuario, permitiendo que las aplicaciones compiladas para una arquitectura se ejecuten en otra. [4]
QEMU admite la emulación de varias arquitecturas, incluidas x86 , ARM, PowerPC , RISC-V y otras.
QEMU fue escrito por Fabrice Bellard y es software libre , principalmente bajo la Licencia Pública General GNU (GPL para abreviar). Varias partes se publican bajo la licencia BSD , la Licencia pública general reducida (LGPL) de GNU u otras licencias compatibles con GPL. [5]
QEMU tiene múltiples modos de funcionamiento: [6]
QEMU puede guardar y restaurar el estado de la máquina virtual con todos los programas en ejecución. Los sistemas operativos invitados no necesitan parches para ejecutarse dentro de QEMU.
QEMU admite la emulación de varias arquitecturas, incluidas x86, MIPS64 (hasta la versión 6), [9] SPARC (sun4m y sun4u), ARM (Integrator/CP y Versatile/PB), SuperH , PowerPC ( PReP y Power Macintosh ), ETRAX CRIS , MicroBlaze y RISC-V .
La máquina virtual puede interactuar con muchos tipos de hardware host físico, incluidos los discos duros, unidades de CD-ROM, tarjetas de red, interfaces de audio y dispositivos USB del usuario. Los dispositivos USB se pueden emular por completo o se pueden utilizar los dispositivos USB del host, aunque esto requiere privilegios de administrador y no funciona con algunos dispositivos.
Las imágenes de discos virtuales se pueden almacenar en un formato especial ( qcow o qcow2 ) que solo ocupa tanto espacio en disco como el que realmente utiliza el sistema operativo invitado. De esta manera, un disco emulado de 120 GB puede ocupar sólo unos pocos cientos de megabytes en el host. El formato QCOW2 también permite la creación de imágenes superpuestas que registran la diferencia con otro archivo de imagen base (sin modificar). Esto brinda la posibilidad de revertir el contenido del disco emulado a un estado anterior. Por ejemplo, una imagen base podría contener una instalación nueva de un sistema operativo que se sabe que funciona y se utilizan las imágenes superpuestas. Si el sistema invitado queda inutilizable (por ataque de virus, destrucción accidental del sistema, etc.), el usuario puede eliminar la superposición y utilizar una imagen de disco emulada anterior.
QEMU puede emular tarjetas de red (de diferentes modelos) que comparten la conectividad del sistema host mediante la traducción de direcciones de red, lo que permite efectivamente que el invitado use la misma red que el host. Las tarjetas de red virtuales también pueden conectarse a tarjetas de red de otras instancias de QEMU o a interfaces TAP locales. La conectividad de red también se puede lograr conectando una interfaz TUN/TAP utilizada por QEMU con una interfaz Ethernet no virtual en el sistema operativo host utilizando las funciones de puente del sistema operativo host.
QEMU integra varios servicios para permitir que los sistemas anfitrión e invitado se comuniquen; por ejemplo, un servidor SMB integrado y redirección de puertos de red (para permitir conexiones entrantes a la máquina virtual). También puede arrancar kernels de Linux sin un gestor de arranque.
QEMU no depende de la presencia de métodos de salida gráfica en el sistema host. En cambio, puede permitir acceder a la pantalla del sistema operativo invitado a través de un servidor VNC integrado . También puede utilizar una línea serie emulada, sin pantalla alguna, con los sistemas operativos aplicables.
Es posible simular varias CPU que ejecutan SMP .
QEMU no requiere derechos administrativos para ejecutarse a menos que se utilicen módulos de kernel adicionales para mejorar la velocidad (como KQEMU) o se utilicen ciertos modos de su modelo de conectividad de red.
El Tiny Code Generator (TCG) tiene como objetivo eliminar la deficiencia de depender de una versión particular de GCC o de cualquier compilador, incorporando en su lugar el compilador (generador de código) en otras tareas realizadas por QEMU en tiempo de ejecución. Por lo tanto, toda la tarea de traducción consta de dos partes: los bloques básicos del código de destino ( TB ) se reescriben en operaciones TCG , una especie de notación intermedia independiente de la máquina, y posteriormente TCG compila esta notación para la arquitectura del host. Se realizan pases de optimización opcionales entre ellos, para un modo de compilador justo a tiempo (JIT).
TCG requiere un código dedicado escrito para admitir cada arquitectura en la que se ejecuta, de modo que el JIT sepa a qué traducir las operaciones de TCG . Si no hay ningún código JIT dedicado disponible para la arquitectura, TCG recurre a un modo de intérprete lento llamado TCG Interpreter (TCI). También requiere actualizar el código de destino para usar operaciones TCG en lugar de las antiguas operaciones dyngen .
A partir de la versión 0.10.0 de QEMU , TCG se entrega con la versión estable de QEMU. Reemplaza a dyngen , que dependía de GCC 3.x para funcionar. [10] [11]
KQEMU era un módulo del kernel de Linux , también escrito por Fabrice Bellard , que aceleraba notablemente la emulación de huéspedes x86 o x86-64 en plataformas con la misma arquitectura de CPU. Esto funcionó ejecutando código en modo de usuario (y opcionalmente algo de código de kernel) directamente en la CPU de la computadora host, y usando emulación de procesador y periférico solo para código en modo kernel y en modo real . KQEMU podría ejecutar código desde muchos sistemas operativos invitados incluso si la CPU del host no admitiera la virtualización asistida por hardware . KQEMU era inicialmente un producto de código cerrado disponible de forma gratuita, pero a partir de la versión 1.3.0pre10 (febrero de 2007), [12] se le volvió a otorgar la licencia pública general GNU . Las versiones de QEMU que comienzan con 0.12.0 (a partir de agosto de 2009 ) admiten una gran cantidad de memoria, lo que las hace incompatibles con KQEMU. [13] Las versiones más recientes de QEMU han eliminado por completo la compatibilidad con KQEMU.[actualizar]
QVM86 era un reemplazo directo con licencia GNU GPLv2 para el entonces KQEMU de código cerrado. Los desarrolladores de QVM86 cesaron su desarrollo en enero de 2007.
La máquina virtual basada en kernel ( KVM ) se ha convertido principalmente en la solución de virtualización asistida por hardware basada en Linux para usar con QEMU a raíz de la falta de soporte para KQEMU y QVM86. [ cita requerida ] QEMU también puede usar KVM en otras arquitecturas como ARM y MIPS . [14]
Hardware Accelerated Execution Manager ( HAXM ) de Intel es una alternativa de código abierto [15] a KVM para la virtualización asistida por hardware basada en x86 en NetBSD, Linux, Windows y macOS utilizando Intel VT . A partir de 2013, [actualizar]Intel solicita principalmente su uso con QEMU para el desarrollo de Android. [16] A partir de la versión 2.9.0, el QEMU oficial incluye soporte para HAXM, bajo el nombre hax . [17]
QEMU también admite los siguientes aceleradores: [17]
Hypervisor.frameworkbasado en Intel VT.QEMU admite los siguientes formatos de imagen de disco : [18]
.dmg): solo lectura.hdd, .hds) – Sólo lectura.qcow2, .qed, .qcow, .cow).vdi).vhd).vmdk).img) que contienen contenido sector por sector de un disco.iso) que contienen contenido sector por sector de un disco óptico (por ejemplo, arranque de sistemas operativos en vivo) [19]El modelo de objetos QEMU (QOM) proporciona un marco para registrar tipos que el usuario puede crear y crear instancias de objetos a partir de esos tipos. [20]
QOM proporciona las siguientes características:
Las soluciones de virtualización que utilizan QEMU pueden ejecutar múltiples CPU virtuales en paralelo. Para la emulación en modo de usuario, QEMU asigna subprocesos emulados a subprocesos host. Para una emulación completa del sistema, QEMU es capaz de ejecutar un subproceso de host para cada CPU virtual emulada (vCPU). Esto depende de que el invitado se haya actualizado para admitir la emulación de sistemas paralelos, actualmente ARM, Alpha, HP-PA, PowerPC, RISC-V, s390x, x86 y Xtensa. De lo contrario, se utiliza un solo subproceso para emular todas las CPUS virtuales (vCPUS) que ejecuta cada vCPU en forma de operación por turnos.
VirtualBox , lanzado por primera vez en enero de 2007, utilizaba algunos de los dispositivos de hardware virtuales de QEMU y tenía un recompilador dinámico incorporado basado en QEMU. Al igual que con KQEMU, VirtualBox ejecuta casi todo el código invitado de forma nativa en el host a través de VMM (Virtual Machine Manager) y utiliza el recompilador solo como mecanismo alternativo, por ejemplo, cuando el código invitado se ejecuta en modo real . [21] Además, VirtualBox realizó muchos análisis de código y parches utilizando un desensamblador incorporado para minimizar la recompilación. VirtualBox es gratuito y de código abierto (disponible bajo GPL ), excepto ciertas funciones.
Xen , un monitor de máquina virtual, puede ejecutarse en modo HVM (máquina virtual de hardware), utilizando extensiones de virtualización de hardware x86 Intel VT-x o AMD-V y extensiones de virtualización ARM Cortex-A7 y Cortex-A15 . [22] Esto significa que en lugar de dispositivos paravirtualizados, un conjunto real de hardware virtual está expuesto al domU para utilizar controladores de dispositivos reales con los que hablar.
QEMU incluye varios componentes: emuladores de CPU, dispositivos emulados, dispositivos genéricos, descripciones de máquinas, interfaz de usuario y un depurador. Los dispositivos emulados y los dispositivos genéricos en QEMU conforman sus modelos de dispositivos para virtualización de E/S. [23] Incluyen un IDE PIIX3 (con algunas capacidades rudimentarias de PIIX4), Cirrus Logic o vídeo emulado VGA simple, emulación de red RTL8139 o E1000 y soporte ACPI. [24] Xen proporciona soporte APIC.
Xen-HVM tiene emulación de dispositivos basada en el proyecto QEMU para proporcionar virtualización de E/S a las máquinas virtuales. El hardware se emula a través de un demonio QEMU "modelo de dispositivo" que se ejecuta como backend en dom0. A diferencia de otros modos de ejecución de QEMU (traducción dinámica o KVM), las CPU virtuales se administran completamente en el hipervisor, que se encarga de detenerlas mientras QEMU emula los accesos de E/S asignados en memoria.
KVM (Máquina virtual basada en kernel) es un módulo de kernel de FreeBSD y Linux que permite que un programa de espacio de usuario acceda a las funciones de virtualización de hardware de varios procesadores, con el cual QEMU puede ofrecer virtualización para invitados x86, PowerPC y S/390. Cuando la arquitectura de destino es la misma que la arquitectura del host, QEMU puede hacer uso de características particulares de KVM, como la aceleración.
A principios de 2005, Win4Lin presentó Win4Lin Pro Desktop, basado en una versión "adaptada" de QEMU y KQEMU y aloja versiones NT de Windows. En junio de 2006, [25] Win4Lin lanzó Win4Lin Virtual Desktop Server basado en la misma base de código. Win4Lin Virtual Desktop Server sirve sesiones de Microsoft Windows para clientes ligeros desde un servidor Linux.
En septiembre de 2006, Win4Lin anunció un cambio del nombre de la empresa a Virtual Bridges con el lanzamiento de Win4BSD Pro Desktop, una adaptación del producto a FreeBSD y PC-BSD. El soporte de Solaris siguió en mayo de 2007 con el lanzamiento de Win4Solaris Pro Desktop y Win4Solaris Virtual Desktop Server. [26]
SerialICE es una herramienta de depuración de firmware basada en QEMU que ejecuta el firmware del sistema dentro de QEMU mientras accede al hardware real a través de una conexión en serie a un sistema host. Esto se puede utilizar como un reemplazo económico para los emuladores de hardware en circuito (ICE). [27]
WinUAE introdujo soporte para las placas CyberStorm PPC y Blizzard 603e utilizando el núcleo QEMU PPC en la versión 3.0.0. [28]
Unicorn es un marco de emulación de CPU basado en el emulador de CPU "TCG" de QEMU. A diferencia de QEMU, Unicorn se centra únicamente en la CPU : no se proporciona ninguna emulación de ningún periférico y se puede ejecutar directamente código binario sin formato (fuera del contexto de un archivo ejecutable o una imagen del sistema). Unicorn es seguro para subprocesos y tiene múltiples enlaces e interfaces de instrumentación. [29]
Limbo es una máquina virtual X86 y ARM64 para Android basada en QEMU [30] Es una de las pocas piezas de software de máquina virtual disponibles para Android capaz de emular Microsoft Windows, [31] aunque fue diseñada para emular Linux y DOS. A diferencia de otros emuladores basados en QEMU, no requiere que los usuarios escriban comandos para su uso, sino que tiene una interfaz de usuario para establecer la configuración de la máquina virtual.
Es más popular en los países en desarrollo de Asia, como India, Malasia y Tailandia, en YouTube debido a la popularidad del sistema operativo Android. [32] Limbo se eliminó de Google Play Store por razones desconocidas entre febrero de 2019 y diciembre de 2020, aunque todavía se puede instalar desde el sitio web de los desarrolladores con una instalación APK (paquete de Android). [33] Limbo es conocido por tener una calidad de audio entrecortada y lenta, y no se han encontrado soluciones conocidas hasta 2023. [34] Limbo generalmente tiene una popularidad desconocida en comparación con otros software de máquinas virtuales, lo que dificulta mucho la resolución de problemas.
Es necesario instalar una aplicación especial conocida como "Hacker's Keyboard" para utilizar muchas funciones del teclado que un teclado básico de Android no puede realizar en Limbo X86, como Ctrl, Alt, Supr y las teclas de función. [35] Se recomienda instalar Hacker's Keyboard con un archivo APK debido a que Google Play Store indica que no admite versiones más nuevas de Android; sin embargo, con un archivo APK puede instalar Hacker's Keyboard en versiones más nuevas de Android. [36]
Puede emular la arquitectura i386 y x86_64. Además de la CPU (que también es configurable y puede emular varios modelos de CPU Intel, incluidos (a partir del 3 de marzo de 2018) Sandy Bridge , [37] Ivy Bridge , [38] Haswell , [39] Broadwell [40] [41] y Skylake [39] ), se emula los siguientes dispositivos:
La implementación de BIOS utilizada por QEMU a partir de la versión 0.12 es SeaBIOS . La implementación del BIOS VGA proviene de Plex86/ Bochs . El firmware UEFI para QEMU es OVMF. [45]
QEMU emula los siguientes periféricos PowerMac :
OpenBIOS se utiliza como firmware.
QEMU emula los siguientes periféricos PREP :
En el objetivo PREP, se utiliza Open Hack'Ware , un BIOS compatible con Open-Firmware .
QEMU puede emular la interfaz paravirtual sPAPR con los siguientes periféricos:
En el objetivo sPAPR, se utiliza otro BIOS compatible con firmware abierto, llamado SLOF.
QEMU emula el conjunto de instrucciones ARMv7 (y hasta ARMv5TEJ) con la extensión NEON. [46] Emula sistemas completos como placa Integrator/CP, placa base Versatile, placa base de emulación RealView, PDA basadas en XScale, PDA Palm Tungsten|E, tabletas de Internet Nokia N800 y Nokia N810 , etc. QEMU también impulsa el emulador de Android que forma parte de el SDK de Android (la mayoría de las implementaciones actuales de Android están basadas en ARM). A partir de la versión 2.0.0 de su Bada SDK, Samsung ha elegido QEMU para ayudar en el desarrollo de dispositivos 'Wave' emulados.
En 1.5.0 y 1.6.0 se emula Samsung Exynos 4210 (Cortex-A9 de doble núcleo) y Versatile Express ARM Cortex-A9 ARM Cortex-A15 . En 1.6.0, se emulan las instrucciones de 32 bits de la arquitectura ARMv8 (AArch64), pero no se admiten instrucciones de 64 bits.
Se modela el SoC Zynq basado en Xilinx Cortex A9, con los siguientes elementos:
QEMU es compatible con arquitecturas SPARC de 32 y 64 bits .
Cuando el firmware en JavaStation (sun4m-Architecture) pasó a ser la versión 0.8.1 Proll , [47] un reemplazo de PROM utilizado en la versión 0.8.2 fue reemplazado por OpenBIOS .
QEMU emula los siguientes periféricos sun4m/sun4c/sun4d :
Emulando Sun4u (máquina tipo PC UltraSPARC), Sun4v (máquina tipo PC T1) o máquina Niagara genérica (T1) con los siguientes periféricos:
Periféricos compatibles:
Periféricos compatibles: del SoC Milkymist
Existen árboles externos que respaldan los siguientes objetivos:
.svg/1280px-Free_and_open-source_software_logo_(2009).svg.png){kind=logo}
{{cite web}}: Mantenimiento CS1: posdata ( enlace )HAXM ahora es de código abierto
Intel Hardware Accelerated Execution Manager (Intel® HAXM) es un motor de virtualización asistido por hardware (hipervisor) que utiliza la tecnología de virtualización Intel (Intel® VT) para acelerar la emulación de aplicaciones de Android en una máquina host.
