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QEMU模拟器原理与全虚拟化硬件仿真

共计 30 章节

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学习目标 · 课程结构 · QEMU在虚拟化生态中的定位与价值

课程导入学习目标

虚拟化基础

虚拟化分类（全虚拟化 · 半虚拟化 · 硬件辅助虚拟化）

虚拟化基础虚拟化分类

QEMU的历史演进 · 主要组件（TCG · KVM加速

QEMU的历史演进

开发环境搭建

在Linux/Windows/mac… · 配置依赖 · 验证安装

开发环境搭建Linux/Window…

QEMU命令行入门

qemu-system-x86_64… · -smp · -drive

QEMU命令行入门

磁盘镜像管理

qcow2 · raw · vdi等格式对比

磁盘镜像管理qcow2

内存与CPU虚拟化

QEMU如何模拟CPU（TCG解释执… · 动态二进制翻译） · 内存布局与物理内存模拟

设备模拟原理

QEMU设备模型（QOM） · PCI/ISA设备模拟 · virtio半虚拟化设备

设备模拟原理QEMU

中断与定时器模拟

中断控制器（PIC/IOAPIC） · 虚拟定时器 · 时钟同步机制

定时器模拟PIC/IOAPIC

DMA与IOMMU模拟

DMA控制器模拟 · IOMMU（Intel VT-d/A… · 设备直通与安全隔离

图形与显示模拟

VGA · virtio-gpu · 显示后端（SDL/GTK/VNC/S…

图形显示模拟

网络虚拟化

QEMU网络后端（user · tap · bridge）

网络虚拟化QEMU

存储虚拟化

IDE/SATA/SCSI控制器模拟 · virtio-blk · NVMe模拟

存储虚拟化IDE/SATA/SCS…

USB与输入设备模拟

USB控制器（UHCI/EHCI/x… · USB设备透传 · 键盘鼠标模拟

USB输入设备模拟

音频与串口模拟

声卡模拟（AC97/HDA） · 串口（UART）模拟 · console重定向

音频串口模拟

TPM与安全特性

TPM设备模拟 · Secure Boot支持 · SEV/SGX等机密计算模拟

TPM安全特性

迁移与快照

虚拟机在线迁移（live migra… · 内存迁移算法 · 磁盘快照与内部快照

QEMU监控与调试

QEMU Monitor（HMP/Q… · GDB调试虚拟机 · trace事件

TCG动态二进制翻译

TCG前端（反汇编） · 中间表示（IR） · 优化与后端代码生成

TCG动态二进制翻译

KVM硬件加速

KVM内核模块 · KVM API · QEMU与KVM协作

KVM硬件加速

设备直通与VFIO

VFIO框架 · PCI直通 · GPU直通（vGPU）

VFIO设备直通

virtio协议详解

virtio规范 · virtqueue机制 · virtio-blk/net/scs…

virtio协议详解

QEMU内部架构

QOM对象系统 · QAPI · 事件循环（glib main loo…

QEMU内部架构

模拟器性能优化

CPU/内存/IO性能调优 · 缓存与批量处理 · 多线程与多队列

模拟器性能优化CPU

嵌入式与异构模拟

ARM/RISC-V模拟 · SoC级模拟（-machine） · 外设建模

嵌入式异构模拟

用户态模拟（User Mode）

qemu-user原理 · 系统调用翻译 · 二进制格式支持

使用QEMU搭建多节点虚拟网络实验环… · 模拟嵌入式开发板 · 进行内核调试

实战案例QEMU

常见问题与排错

启动失败 · 设备无法识别 · 性能低下

常见问题排错

QEMU与云原生

QEMU在OpenStack/Kub… · 云虚拟机生命周期管理 · 与容器虚拟化对比

综合项目与展望

设计一个基于QEMU的虚拟化实验平台 · 课程总结 · QEMU未来发展趋势（RustVMM

综合项目QEMU