QEMU

Desde la versión 0.10.0 de QEMU, el Tiny Code Generator (TCG) reemplazó al sistema DynGen anterior , que dependía de GCC 3.x para funcionar. ^{[ 13 ] [ 14 ]}

A medida que QEMU se ejecuta, los bloques básicos del código objetivo se traducen a una representación intermedia independiente de la máquina conocida como operaciones TCG ^{[ 15 ]} . Estas operaciones pasan luego por una simple optimización antes de ser enviadas al backend, que generará el código objetivo para la arquitectura del host. TCG requiere código específico para cada arquitectura en la que se ejecuta, de modo que el JIT sepa a qué traducir las operaciones TCG . Si no hay código JIT específico disponible para la arquitectura, TCG recurre a un modo de intérprete lento llamado Intérprete TCG (TCI).

KQEMU era un módulo del kernel de Linux , también escrito por Fabrice Bellard , que aceleraba notablemente la emulación de invitados x86 o x86-64 en plataformas con la misma arquitectura de CPU. Esto funcionaba ejecutando código en modo usuario (y opcionalmente algo de código del kernel) directamente en la CPU del ordenador anfitrión, y utilizando la emulación de procesador y periféricos solo para el código en modo kernel y en modo real . KQEMU podía ejecutar código de muchos sistemas operativos invitados incluso si la CPU del anfitrión no admitía la virtualización asistida por hardware . KQEMU era inicialmente un producto de código cerrado disponible gratuitamente, pero a partir de la versión 1.3.0pre10 (febrero de 2007), ^{[ 16 ]} se relicenciaba bajo la Licencia Pública General de GNU . Las versiones de QEMU a partir de la 0.12.0 ( a partir de agosto de 2009 ) admiten una gran cantidad de memoria, lo que los hace incompatibles con KQEMU. ^{[ 17 ]} Las versiones más recientes de QEMU han eliminado por completo la compatibilidad con KQEMU.

QVM86 era un reemplazo directo, con licencia GNU GPLv2, para el entonces software de código cerrado KQEMU. Los desarrolladores de QVM86 cesaron su desarrollo en enero de 2007.

La máquina virtual basada en el kernel ( KVM ) se ha convertido en la solución de virtualización asistida por hardware basada en Linux para su uso con QEMU tras la falta de soporte para KQEMU y QVM86. QEMU también puede usar KVM en otras arquitecturas como ARM y MIPS . ^{[ 18 ]}

El gestor de ejecución acelerada por hardware de Intel ( HAXM ) es una alternativa de código abierto ^{[ 19 ]} a KVM para la virtualización asistida por hardware basada en x86 en NetBSD, Linux, Windows y macOS utilizando Intel VT . A partir de 2013Intel solicita principalmente su uso con QEMU para el desarrollo de Android. ^{[ 20 ]} A partir de la versión 2.9.0, el QEMU oficial incluye soporte para HAXM, bajo el nombre Hax . ^{[ 21 ]}

QEMU también admite los siguientes aceleradores: ^{[ 21 ]}

• hvf , de Apple, Hypervisor.frameworkbasado en Intel VT.
• whpx , la plataforma de hipervisor de Windows de Microsoft basada en Intel VT o AMD-V.
• tcg , el generador de código pequeño propio de QEMU . Este es el predeterminado.

QEMU admite varios formatos de imagen de disco . ^{[ 22 ]}

• Imágenes sin procesar ( .img) la imagen más simple que contiene el contenido sector por sector de un disco
• QCOW2 ( .qcow2) - formato nativo de QEMU que admite varias características como instantáneas, compresión y cifrado.
• Imagen de disco virtual de VirtualBox ( .vdi)
• Disco de máquina virtual VMware ( .vmdk)
• PC virtual Disco duro virtual ( .vhd, .vhdx)

Es capaz de ofrecer acceso de solo lectura con varios otros formatos, entre ellos:

• Bochs - formato nativo del emulador Bochs
• Linux cloop - Imagen de bucle comprimido de Linux
• Formato de imagen de disco universal de macOS ( .dmg)
• Imagen de disco de Parallels.hdd ( , .hds)
• Imágenes de CD/DVD ( .iso) que contienen el contenido sector por sector de un disco óptico (por ejemplo, sistemas operativos de arranque en vivo) ^{[ 23 ]}

QEMU también puede acceder directamente a los dispositivos y particiones del host, lo que le permite trabajar con otras tecnologías de almacenamiento como iSCSI , LVM , LUKS , NBD , NVMe y ZFS .

También permite exportar un sistema de archivos a un dispositivo VFAT virtual.

El modelo de objetos QEMU (QOM) proporciona un marco para registrar tipos que los usuarios pueden crear e instanciar objetos a partir de esos tipos. ^{[ 24 ]}

QOM ofrece las siguientes características:

• Sistema para el registro dinámico de tipos
• Compatibilidad con la herencia simple de tipos
• Herencias múltiples de interfaces sin estado

VirtualBox , lanzado por primera vez en enero de 2007, utilizaba algunos de los dispositivos de hardware virtual de QEMU y tenía un recompilador dinámico integrado basado en QEMU. Al igual que con KQEMU, VirtualBox ejecuta casi todo el código invitado de forma nativa en el host a través del VMM (Virtual Machine Manager) y utiliza el recompilador solo como mecanismo de reserva, por ejemplo, cuando el código invitado se ejecuta en modo real . ^{[ 25 ]} Además, VirtualBox realizaba un gran análisis y parcheo de código utilizando un desensamblador integrado para minimizar la recompilación. VirtualBox es gratuito y de código abierto (disponible bajo GPL ), excepto por ciertas características.

Xen , un monitor de máquinas virtuales, puede ejecutarse en modo HVM (máquina virtual de hardware), utilizando las extensiones de virtualización de hardware x86 Intel VT-x o AMD-V y las extensiones de virtualización ARM Cortex-A7 y Cortex-A15 . ^{[ 26 ]} Esto significa que, en lugar de dispositivos paravirtualizados, se expone un conjunto real de hardware virtual a la DomU, lo que le permite utilizar controladores de dispositivos reales.

QEMU incluye varios componentes: emuladores de CPU, dispositivos emulados, dispositivos genéricos, descripciones de máquinas, interfaz de usuario y un depurador. Los dispositivos emulados y genéricos en QEMU conforman sus modelos de dispositivos para la virtualización de E/S. ^{[ 27 ]} Comprenden un IDE PIIX3 (con algunas capacidades PIIX4 rudimentarias), vídeo emulado Cirrus Logic o VGA simple, emulación de red RTL8139 o E1000 y soporte ACPI. ^{[ 28 ]} El soporte APIC lo proporciona Xen.

Xen-HVM utiliza la emulación de dispositivos basada en el proyecto QEMU para proporcionar virtualización de E/S a las máquinas virtuales (VM). El hardware se emula mediante un demonio de "modelo de dispositivo" de QEMU que se ejecuta como backend en Dom0. A diferencia de otros modos de QEMU, como la traducción dinámica o KVM, el hipervisor gestiona completamente las CPU virtuales, pausándolas cuando sea necesario mientras QEMU se encarga de la emulación de E/S mapeada en memoria.

KVM (Kernel-based Virtual Machine) es un módulo del kernel de FreeBSD y Linux que permite a un programa del espacio de usuario acceder a las funciones de virtualización de hardware de varios procesadores, con lo que QEMU puede ofrecer virtualización para máquinas virtuales x86, PowerPC y S/390. Cuando la arquitectura de destino es la misma que la del host, QEMU puede utilizar funciones específicas de KVM, como la aceleración. ^{[ 29 ]}

A principios de 2005, Win4Lin presentó Win4Lin Pro Desktop, basado en una versión optimizada de QEMU y KQEMU, que aloja versiones NT de Windows. En junio de 2006, ^{[ 30 ]} Win4Lin lanzó Win4Lin Virtual Desktop Server, basado en el mismo código fuente. Win4Lin Virtual Desktop Server ofrece sesiones de Microsoft Windows a clientes ligeros desde un servidor Linux.

En septiembre de 2006, Win4Lin anunció un cambio de 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 para Solaris llegó en mayo de 2007 con el lanzamiento de Win4Solaris Pro Desktop y Win4Solaris Virtual Desktop Server. ^{[ 31 ]}

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 serial a un sistema host. Esto puede usarse como un reemplazo económico para los emuladores de hardware en circuito (ICE). ^{[ 32 ]}

WinUAE introdujo soporte para las placas CyberStorm PPC y Blizzard 603e utilizando el núcleo QEMU PPC en la versión 3.0.0. ^{[ 33 ]}

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 proporciona emulación de periféricos y el código binario sin procesar (fuera del contexto de un archivo ejecutable o una imagen del sistema) se puede ejecutar directamente. Unicorn es seguro para subprocesos y cuenta con múltiples enlaces e interfaces de instrumentación. ^{[ 34 ]}

Limbo es una máquina virtual basada en QEMU para Android, compatible con arquitecturas x86 y ARM64 . ^{[ 35 ]} Es uno de los pocos programas de máquinas virtuales disponibles para Android capaces de emular Microsoft Windows, ^{[ 36 ]} aunque fue diseñado 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 cuenta con una interfaz de usuario para configurar los ajustes de la máquina virtual.

Es más popular en países en desarrollo de Asia como India, Malasia y Tailandia en YouTube debido al alto uso del sistema operativo Android. ^{[ 37 ]} Limbo fue eliminado de Google Play Store por razones desconocidas entre febrero de 2019 y diciembre de 2020, aunque todavía se puede instalar desde el sitio web del desarrollador con una instalación de APK (paquete de Android). ^{[ 38 ]} Limbo tiende a tener problemas con respecto a su calidad de audio y reproducción. No se han encontrado soluciones para estos problemas hasta 2024. ^{[ 39 ]} En general, Limbo es menos conocido que otros programas de máquinas virtuales, lo que resulta en menos información disponible sobre su solución de problemas.

Es necesario instalar una aplicación conocida como "Hacker's Keyboard" para usar muchas funciones de teclado que un teclado Android básico no puede realizar en Limbo x86, como las teclas Ctrl, Alt, Supr y las teclas de función. ^{[ 40 ]} Se recomienda instalar Hacker's Keyboard con un archivo APK, ya que la versión de Google Play indica que no funciona con versiones más recientes de Android. ^{[ 41 ]}

QEMU puede emular las arquitecturas i386 y x86_64 . Además de la unidad central de procesamiento (CPU) (que también es configurable y puede emular varios modelos de CPU de Intel, incluidos, a fecha de 3 de marzo de 2018, Sandy Bridge , ^{[ 42 ]} Ivy Bridge , ^{[ 43 ]} Haswell , ^{[ 44 ]} Broadwell ^{[ 45 ] [ 46 ]} y Skylake ^{[ 44 ]} ), se emulan los siguientes dispositivos:

• Unidad de CD / DVD-ROM que utiliza una imagen ISO
• Unidad de disquete
• Controlador ATA o controlador Serial ATA AHCI
• Tarjeta gráfica : Cirrus CLGD 5446 PCI VGA , tarjeta gráfica VGA estándar con Bochs- VBE , Red Hat QXL VGA
• Tarjeta de red : Realtek 8139C+ PCI, NE2000 PCI, NE2000 ISA, PCnet , E1000 (PCI Intel Gigabit Ethernet) y E1000E (PCIe Intel Gigabit Ethernet) ^{[ 47 ] [ 48 ]}
• Interfaz de disco NVMe
• Puerto serie
• Puerto paralelo
• Altavoz de PC
• Chipsets i440FX/PIIX3 o Q35/ICH9
• Ratón y teclado PS/2
• Controlador SCSI : LSI MegaRAID SAS 1078, LSI53C895A, NCR53C9x, como los que se encuentran en los controladores AMD PCscsi y Tekram DC-390.
• Tarjeta de sonido : Sound Blaster 16 , AudioPCI ES1370 , ICH AC'97 , Gravis Ultrasound e Intel HD Audio ^{[ 49 ]}
• Temporizador de vigilancia (Intel 6300 ESB PCI o iB700 ISA)
• Controladores USB 1.x/2.x/3.x ( UHCI , EHCI , xHCI )
• Dispositivos USB: Audio, adaptador Bluetooth, HID (teclado/ratón/tableta), MTP , interfaz serie, lector de tarjetas inteligentes CAC , almacenamiento ( transferencia masiva y SCSI conectado por USB ), tableta Wacom
• Dispositivos VirtIO paravirtualizados: dispositivo de bloques, tarjeta de red, controlador SCSI, dispositivo de vídeo, interfaz serie, controlador balloon , controlador de sistema de archivos 9pfs
• Dispositivos Xen paravirtualizados: dispositivo de bloques, tarjeta de red, consola, búfer de fotogramas y dispositivo de entrada.

La implementación de BIOS utilizada por QEMU a partir de la versión 0.12 es SeaBIOS . La implementación de BIOS VGA de SeaBIOS también se utiliza a partir de la versión 2.0.0. El firmware UEFI para QEMU es OVMF. ^{[ 50 ]}

QEMU es compatible con arquitecturas SPARC de 32 y 64 bits .

Cuando el firmware de la JavaStation (arquitectura sun4m) se actualizó a la versión 0.8.1, ^{[ 54 ]} Proll —un reemplazo de PROM— fue reemplazado por OpenBIOS en la versión 0.8.2.

QEMU admite los siguientes periféricos:

• MicroBlaze con o sin MMU, incluyendo periféricos de temporizador AXI y controlador de interrupciones.
• Controlador de memoria externa AXI
• Controlador AXI DMA
• Ethernet Xilinx AXI
• AXI Ethernet Lite
• AXI UART 16650 y UARTLite
• Controlador AXI SPI

Periféricos compatibles: Del SoC Milkymist

• UART
• VGA
• Tarjeta de memoria
• Ethernet
• pfu
• minutero

Existen árboles externos que admiten los siguientes objetivos:

• Zilog Z80 ^{[ 55 ]} emulando un ZX Spectrum de 48K
• HP PA-RISC ^{[ 56 ]}
• RISC-V