使用 monitor command 監控 QEMU 執行狀態
在虛擬化的研究領域，QEMU 有著舉足輕重的地位。2007 年 2 月釋出的 Linux 2.6.20 核心中，集成了 KVM 作為其虛擬化的具體實現。而 KVM 是基於 QEMU 並且利用 CPU 的輔助虛擬化特性而略加修改而成的。自此以後，QEMU 專案引起 Linux 開發人員的廣泛關注。
在啟動 QEMU 的時候，同時也會啟動 monitor 的控制檯，通過這個控制檯，可以與 QEMU 或者執行狀態的虛擬機器進行互動。雖然現在有諸如 virt-manager 之類的圖形介面的虛擬機器管理工具，但是在 monitor 的控制檯視窗輸入命令似乎更符合 Linux 程式設計師的開發習慣，而且還能完成一些圖形化管理工具所不具備的功能。在 monitor 控制檯中，可以完成很多常規操作，比如新增刪除裝置、虛擬機器音視訊擷取、獲取虛擬機器執行狀態、更改虛擬機器執行時配置等等。
事實上，啟動 QEMU 後通常是看不到 monitor 介面的。要進入該介面，可以在 QEMU 視窗啟用的時候按住 Ctrl+Alt+2 進入，切換回工作介面需要按 Ctrl+Alt+1。另外，還可以在 QEMU 啟動的時候指定 -monitor 引數。比如 -monitor stdio 將允許使用標準輸入作為 monitor 命令源。這種方式和常見的 Linux 互動式的使用者程式無異，所以在做測試工作的時候，可以很方便的編寫出對虛擬機器監控的 shell 指令碼程式。
清單 1. 使用標準輸入作為 QEMU monitor 命令源
[[email protected] |
QEMU monitor 的命令非常繁雜，並且由於 QEMU 是廣受關注的開源專案，程式碼更新也特別迅速。同樣，monitor 命令也會時常得到更新和升級。概括的說，命令可以分為如下幾個部分：
有一部分命令可以稱為輔助性命令，比如 info 和 help。help 可以查詢顯示某個命令的簡要幫助資訊；info 命令主要用來顯示虛擬機器的執行資訊。比如 info blockstats 將顯示虛擬機器中的塊裝置的讀寫操作的資訊：讀入位元組、寫入位元組、讀寫操作的次數等。
清單 2. Info 命令顯示塊裝置狀態資訊
(qemu) info blockstats ide0-hd0: rd_bytes=42276864 wr_bytes=828416 rd_operations=2352 wr_operations=119 ide1-cd0: rd_bytes=0 wr_bytes=0 rd_operations=0 wr_operations=0 floppy0: rd_bytes=0 wr_bytes=0 rd_operations=0 wr_operations=0 |
清單 3. Help 命令顯示 info 命令的幫助資訊
(qemu) help savevm
savevm [tag|id] -- save a VM snapshot.
If no tag or id are provided, a new snapshot is created
|
在某些場景下，需要遠端除錯 QEMU。正常情況下需要被除錯端安裝有 gdbserver 程式，否則將無法進行遠端除錯。而在 QEMU 的 monitor 中集成了 gdbserver，就解決了這個問題。內建的 gdbserver 允許被除錯端不安裝 gdbserver 就能進行遠端除錯。清單 4 中在 tcp 埠 12345 開啟了 gdbserver 的遠端除錯伺服程式。
清單 4. gdbserver 開啟除錯埠
(qemu) gdbserver tcp::12345 Waiting for gdb connection on device 'tcp::12345' |
在客戶機，就可以通過 gdb 連線到 gdbserver 的監聽埠進行除錯工作。與常規的本地程式除錯程式相似，清單 5 中顯示了執行中的 qemu 的堆疊資訊。
清單 5. 從客戶端連線 gdbserver 進行除錯工作
$:~/work/qemu$ gdb qemu -q
Reading symbols from /home/wdongxu/work/qemu/qemu...done.
(gdb) target remote localhost:12345
Remote debugging using localhost:12345
Reading symbols from /lib/ld-linux.so.2...(no debugging symbols found)...done.
Loaded symbols for /lib/ld-linux.so.2
0xc012c21a in ?? () from /lib/ld-linux.so.2
(gdb) break qcow2_co_readv
Breakpoint 1 at 0x8077f1a: file block/qcow2.c, line 381.
(gdb) bt
#0 0x0018846b in ?? ()
#1 0x0032d067 in ?? ()
#2 0x0032d9d5 in ?? ()
#3 0x0032c729 in ?? ()
#4 0x0032d334 in ?? ()
#5 0x0037006c in ?? ()
#6 0x08123278 in configure_rtc_date_offset (
startdate=0x81267af "\213FH\211\a\213FD\211G\004\215\203\254q",
legacy=-1080558488) at /home/wdongxu/work/qemu/vl.c:514
#7 0x0809cefa in bt_submit_hci (info=0xf2f1f0,
data=0x3 <Address 0x3 out of bounds>, length=163370640)
at /home/wdongxu/work/qemu/hw/bt-hci.c:1689
#8 0x0809d477 in bt_submit_hci (info=0xbf97fd44,
data=0x438001 "_alloc_failed_handler", length=18894760)
at /home/wdongxu/work/qemu/hw/bt-hci.c:1837
#9 0x081b6303 in cirrus_bitblt_rop_fwd_transp_notdst_16 (s=0x809d3b0,
---Type <return> to continue, or q <return> to quit---
|
x/xp 用法基本上同 gdb 中的 x 相似：
- x 用來列印虛地址的值。
- xp 用來列印從某實地址開始的特定格式的值，比如類似於 x 命令使用的 10 進位制、16 進位制，甚至能夠以 i 作為格式列印指令序列。
清單 5 將列印 0x08123278 起始的一個位元組，然後列印了 eip 暫存器所示地址開始的三條指令。
清單 6. 從客戶端連線 gdbserver 進行除錯工作
(qemu) x/b 0x08123278 0000000008123278: 0x8b (qemu) xp /3i $eip 0x000000000018846b: les 0x208039c0(%ebx),%ecx 0x0000000000188471: add (%eax),%al 0x0000000000188473: add %cl,(%edi) |
print 可以進行數學運算，也可以引用某暫存器的值，類似於 gdb 中的 print 命令。如清單 6 所示：
清單 7. print 進行數學運算
(qemu) print 1 + 3 4 (qemu) print $eax 3079397632 (qemu) print $eax + 2 3079397634 |
在除錯 QEMU 的時候，可能還會需要鑑別某一塊記憶體區域是否正確，這就需要 sum 命令來計算某一個記憶體區域的校驗和，也可以將記憶體轉儲到檔案供日後分析。
清單 8. 記憶體轉儲
(qemu) x/10x 0x0809d477 000000000809d477: 0x8b 0x55 0xc8 0x8b 0x4d 0xc4 0x80 0x7d 000000000809d47f: 0xd0 0x00 (qemu) memsave 0x0809d477 10 mem.log |
清單 7 列印了一塊記憶體，並且將 10 個位元組的記憶體轉儲到 mem.log 檔案。清單 8 中用 hexdump 來校驗轉儲記憶體資料的正確性。
清單 9. 校驗記憶體轉儲
$:~/work/qemu$ hexdump -C mem.log 00000000 8b 55 c8 8b 4d c4 80 7d d0 00 |.U..M..}..| 0000000a 控制類命令 |
控制類命令操作虛擬機器、虛擬磁碟和 qemu。
QEMU 執行的時候，如果指定 -snapshot 引數，則會允許虛擬機器在執行的時候建立快照 (snapshot，類似於 Windows XP 中的一個系統還原點 )。在清單 9 中，首先用 info snapshots 檢視當前已經存在的快照資訊，然後用 savevm 命令建立了一個名為 save_name_1 的快照。再使系統還原到 vm-20111025134936 快照時的狀態，最後刪除了名為 save_name_1 的快照。
清單 10. snapshot 操作
(qemu) info snapshots ID TAG VM SIZE DATE VM CLOCK 1 vm-20111025134936 202M 2011-10-25 13:49:36 00:02:19.524 (qemu) savevm save_name_1 (qemu) info snapshots ID TAG VM SIZE DATE VM CLOCK 1 vm-20111025134936 202M 2011-10-25 13:49:36 00:02:19.524 2 save_name_1 202M 2011-10-25 13:51:53 00:04:28.395 (qemu) loadvm vm-20111025134936 (qemu) delvm save_name_1 (qemu) info snapshots ID TAG VM SIZE DATE VM CLOCK 1 vm-20111025134936 202M 2011-10-25 13:49:36 00:02:19.524 (qemu) |
由於塊裝置允許使用快取，所以會有在虛擬機器執行的時候可能會有某些寫操作未實際寫到裝置上。commit 命令將對塊裝置執行強制重新整理操作。對於仍然在快取中的資料，將會立即寫入到塊裝置上。
對於虛擬機器的開關控制，system_reset/system_powerdown 則相當於在電腦上的 reset 和 powerdown 按鈕，將強制虛擬機器進行重啟和關機操作。stop/cont 將使得虛擬機器進入 / 退出掛起狀態。而 quit 則將直接退出 qemu.
change 命令用的比較廣泛。能在虛擬機器執行的時候動態更改虛擬機器的配置。清單 10 中首先將啟動 QEMU 時指定的 vnc :1 埠更改為 :2，然後將 ubuntu-11.04-desktop-i386.iso 作為虛擬 CD 插入到 ide1-cd0 中，最後將其彈出。我們可以通過 info block 來檢視每步塊裝置的變化情況。
清單 11. change 更改系統配置
(qemu) change vnc :2 (qemu) change ide1-cd0 /home/public/ubuntu-11.04-desktop-i386.iso (qemu) info block virtio0: removable=0 io-status=ok file=/tmp/vl.KsIMFQ \ backing_file=/home/public/ubuntu.img ro=0 drv=qcow2 encrypted=0 ide1-cd0: removable=1 locked=0 tray-open=0 io-status=ok \ file=/home/public/ubuntu-11.04-desktop-i386.iso ro=0 drv=raw encrypted=0 floppy0: removable=1 locked=0 tray-open=0 [not inserted] sd0: removable=1 locked=0 tray-open=0 [not inserted] (qemu) eject ide1-cd0 (qemu) info block virtio0: removable=0 io-status=ok file=/tmp/vl.KsIMFQ \ backing_file=/home/public/ubuntu.img ro=0 drv=qcow2 encrypted=0 ide1-cd0: removable=1 locked=0 tray-open=1 io-status=ok [not inserted] floppy0: removable=1 locked=0 tray-open=0 [not inserted] sd0: removable=1 locked=0 tray-open=0 [not inserted] |
可能是由於相容性問題，QEMU 在滑鼠的虛擬化方面做的並不是十分完美。經常有使用者抱怨客戶作業系統的游標和宿主游標不同步的問題。如果熟悉 monitor 命令，可以變通的解決這一問題。清單 11 將滑鼠移動到 (500,500) 的位置，然後虛擬機器中的滑鼠按下了左鍵，最後向虛擬機發送了 Ctrl+Alt+Del。
清單 12. 滑鼠和鍵盤操作
(qemu) mouse_move 500 500 (qemu) mouse_button 1 (qemu) sendkey ctrl-alt-del |
本文介紹了 QEMU monitor 的常用命令，並且大部分給出了執行的例項，希望對使用 QEMU 進行開發和測試的讀者有所幫助。當然 monitor 的命令還有很多，比如做遷移測試的時候可能會用到 migrate 系列的命令，需要讀者根據 QEMU 的進化演變逐漸地學習和體會。
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