====== QEMU, l'émulateur multi-processeurs qui permet d'exécuter des OS pour toute sorte d'Ordinateur ======
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===== Présentation de QEMU =====
**QEMU** (**//Quick Emulator//**) est un émulateur de type multiplate-forme, qui est compatible avec les ''3/4'' des OS comme **Linux**, **Windows**, **macOS**, tous les **BSD** actuels et les systèmes **UNIX** en général mais encore d'autres OS. Il est installable sur ses OS étant en autres, sous architecture processeur de type **x86**, **x64**, **PPC**, **Sparc**, **MIPS** ou encore **ARM**. Par défaut QEMU est un logiciel en ligne de commande mais il existe de nombreuses interface graphique tel que **AQEMU**, **Virt-Manager**, **GNOME Boxes**,..., il existe aussi des interfaces Web.

QEMU permet d'émuler les jeux d'instructions de processeurs suivants : x86 , x86-64 (nommé aussi AMD64), MIPS (MIPS ''32 bits'' ou ''64 bits''), ARMv7 (ARM ''32 bits'') , ARMv8 (ARM64 aussi appelé AArch64), PowerPC (PowerPC ''32 bits'' ou ''64 bits''), RISC-V (RISC-V ''32 bits'' ou ''64 bits''), SPARC (SPARC ''32 bits'' ou ''64 bits''), ETRAX CRIS, MicroBlaze, AVR (Atmel AVR), Xtensa, s390x, SH-4(SuperH), OpenRISC et il y aussi les architectures du passé tel que M68k (famille Motorala 68000), Alpha, HPPA (PA-RISC), Z80, et d'autres.

QEMU n'est pas seulement un émulateur mais permet d'agir comme un logiciel de virtualisation (back-end), par exemple avec l'hyperviseur par défaut de Linux nommé **KVM** (**//Kernel-based Virtual Machine//**) mais il peut aussi servir de back-end pour les hyperviseurs comme **Xen**, **HVF** d'**Apple**, **WHPX** de **Windows** ou **NVMM** de **NetBSD**. Niveau virtualisation, QEMU peut virtualiser des environnements invités (machines virtuelles) x86, ARM, PowerPC, MIPS (''32 bits'' seulement), Sparc, ColdFire (Motorola M68K), S3903,... Par contre, pour permettre de virtualiser un OS invité, il faut qu'il soit de la même architecture processeur que l'OS de l'ordinateur hôte, par exemple pour virtualiser un OS pour processeur de type AMD64, il faut que votre OS Hôte soit aussi un OS de type AMD64. 

À l'origine QEMU a été développé par **Fabrice Bellard** en 2003, puis en 2006, la **fondation QEMU** a été créée pour poursuivre le développement avec de nombreux contributeurs externes. C'est dans les années 2008 que QEMU a été adopté par l'hyperviseur de Linux, KVM. La dernière version stable de QEMU est QEMU 9.2.0, sortie le 10 décembre 2024, QEMU est sous licence **GNU GPLv2**. 

===== Caractéristiques de QEMU =====
==== Composition de de QEMU ====
QEMU est un logiciel de type émulateur et virtualiseur associé à un hyperviseur comme KVM, de base, en ligne de commande. QEMU intègre différents composants en mode texte qui permettent une gestion complète de l'émulateur, ses composants sont les suivants :
  * **qemu-utils** qui se compose de :
    * **qemu-img** qui permet de manipuler les fichiers de type image de média de stockage. Cet utilitaire permet en autres de créer, modifier, convertir, redimensionner, faire des snapshots des images de disque. Le format par défaut des images de disque de QEMU est ''.qcow2'' mais il est également possible de manipuler les images de disque ''.vdi'' de **VirtualBox**, ''.vmdk'' de **VMWare**, ''.vhd'' de l'hyperviseur nommé **Hyper-V** de **Microsoft** mais aussi de simple image ''.img''.
    * **qemu-io** qui permet de tester et de déboguer les opérations d'entrée/sortie (//I/O//) des systèmes émulés.
    * **qemu-nbd** permet de gérer les images de disque avec le protocole réseau nommé **NBD** (**//Network Block device//**). qemu-nbd permet en autres de monter des images disques via le réseau NBD.
  * **qemu-efi** permet d'émuler le firmware (micrologiciel) **UEFI** (**//Unified Extensible Firmware Interface//**) qui a remplacé le firmware traditionnel du nom de **BIOS** (**//Basic Input Output System//**) sur la plupart des **compatibles PC** et ordinateurs à base de processeur de type ARM64. Donc cet utilitaire permet de booter son OS invité en mode EFI ou UEFI qui est devenu le firmware de démarrage qui est le standard sur nos ordinateurs récents
  * **qemu-system-misc** comprend les émulateurs spécifiques à des architectures processeur spécifiques, en autres, comme :
    * **qemu-system-x86_64** pour émuler les OS invités à processeur de type **x86_64** (**AMD64**) et **x86**.
    * **qemu-system-aarch64** pour émuler les OS invités à processeur de type **ARM64** (**AArch64**) ou **ARMv7** (''32 bits'').
    * **qemu-system-m68k** pour émuler les OS invités à processeur de type **M68k** (famille **Motorola 68000**).
    * **qemu-system-sparc64** pour émuler les OS invités à processeur de type **SPARC V9** (''64 bits''). 
    * **qemu-system-sparc** pour émuler les OS invités à processeur de type **SPARC V7** et **SPARC V8** (''32 bits'').
    * **qemu-system-ppc64** pour émuler les OS invités à processeur de type **PowerPC** aussi bien ''64 bits'' que ''32 bits''.
    * Voilà pour les plus courants, il y a encore une multitude de processeurs pris en charge.

Si vous souhaitez créer un disque virtuelle au format par défaut ''.qcow2'', voici la commande :
<code user>qemu-img create -f qcow2 image_file.qcow2 4G</code>créée une image disque d'une taille de ''4G'', au format ''.qcow2'' (vous n'êtes pas obligé de mettre ''.qcow2'' à la fin de l'image). Puis pour avoir des infos sur l'image disque créée, tapez :
<code user>qemu-img info image_file.qcow2</code>vous affiche les détails de l'image disque :
<file>image: image_file.qcow2
file format: qcow2
virtual size: 4 GiB (4294967296 bytes)
disk size: 196 KiB
cluster_size: 65536
Format specific information:
    compat: 1.1
    compression type: zlib
    lazy refcounts: false
    refcount bits: 16
    corrupt: false
    extended l2: false</file>

<note>Avec les images disque de type ''.qcow2'' vous pouvez, tout comme les ''.vdi'' de VirtualBox avoir une image disque de ''32 Go'' qui n'est pas ''fixe'', c'est à dire, qui ne prenne que ''2 Go'' (la taille de l'OS après installation) sur le média de stockage de votre ordinateur et qui ne grossisse qu'au fur et à mesure que vous installez des logiciels ou ajouter des fichiers à votre image disque.</note>

==== QEMU en tant qu'émulateur ====
L'émulation consite à simuler un OS qui n'a absolument pas la même architecture processeur que l'OS Hôte, comme par exemple émuler un OS à processeur de type **ARM** sur un OS Hôte à processeur de type **Intel x86_64**, pour se faire, sous QEMU vous utiliserez **qemu-system-aarch64** et là vous émulerez la totalité du matériel (processeur (CPU), mémoire vive (RAM), carte graphique (GPU), carte réseau,...etc) de la **VM** (**//Virtual Machine//** et **machine virtuelle** en français) de l'OS invité sur votre hôte à processeur de type **x86_64**. En définitive vous pourrez émuler toute les VM qui n'ont aucun lien avec le processeur de votre ordinateur hôte mais avec des performances médiocre comparées à la virtualisation sous QEMU grâce à KVM.

QEMU permet d'émuler les architectures de processeur suivantes : x86 , x86-64 (nommé aussi AMD64), MIPS (MIPS ''32 bits'' ou ''64 bits''), ARMv7 (ARM ''32 bits'') , ARMv8 (ARM64 aussi appelé AArch64), PowerPC (PowerPC ''32 bits'' ou ''64 bits''), RISC-V (RISC-V ''32 bits'' ou ''64 bits''), SPARC (SPARC ''32 bits'' ou ''64 bits''), ETRAX CRIS, MicroBlaze, AVR (Atmel AVR), Xtensa, s390x, SH-4 (SuperH), OpenRISC, M68k (famille Motorala 68000), Alpha, HPPA (PA-RISC), Z80, et d'autres.

Exemple d'exécution de **SunOS 4.1.4** sur processeur de type **Sun Sparc** via ordinateur hôte avec OS sous processeur de type **Intel** **x86-64** :
<code user>qemu-system-sparc -monitor tcp::4444,server,nowait -bios ss5.bin -m 32 -nographic -hda SunOS-4.1.4.qcow2 -net nic,id=tap0 -net tap,ifname=tap0,script=no,downscript=no</code>pour décortiquer la commande, qemu-system-sparc appelle l'émulateur de type SPARC (**Sun4m**), l'option de commande ''-monitor'' permet de se connecter avec **telnet** via le port réseau ''4444'', ''-bios'' permet de spécifier le bios pour le démarrage, ''-m 32'' alloue 32 Mo de RAM, ''-nographic'' affiche directement l'OS dans le terminal (ou console), ''-hda SunOS-4.1.4.qcow2'' spécifie l'image disque sur laquelle est installé l'OS, ''-net nic,id=tap0 -net tap,ifname=tap0,script=no,downscript=no'' permet de choisir le mode de connexion (en l'occurrence avec l'interface réseau ''tap0'' qui est une interface de type bridge nommé aussi pont réseau).

==== QEMU pour la virtualisation sous KVM ====
QEMU a aussi le rôle de virtualiseur lorsque l'on l'associe avec l'hyperviseur nommé KVM (d'autres hyperviseurs sont compatibles avec QEMU) qui est directement intégré au noyau Linux, donc vous n'avez rien à faire sous Linux, pour utiliser le mode de virtualisation de QEMU, le seul prérequis est que l'architecture de processeur virtualisée soit la même que celui de l'ordinateur hôte. Ainsi QEMU utilise directement le CPU, RAM, GPU,...,donc les ressources de l'ordinateur hôte ce qui n'est plus une émulation du matériels mais une virtualisation et de ce fait les performances sont quasiment ''natives''.\\
Nous allons prendre l'exemple d'un hôte Linux avec processeur de type **Intel x86_64** qui virtualise un OS pour **Intel x86_64** ou même un **Intel x86** :
<code user>qemu-system-x86_64 -m 128 -cpu 486 -hda openserver-5.0.7-x86_2003_2G.qcow2 -cdrom SCO_OpenServer_5.0.7.iso -net nic,model=pcnet,id=br0 -net user -rtc base=localtime -boot c -k fr &</code>l'option ''-boot c'' permet de booter l'image disque de l'OS (''-boot d'' permettrait de booter sur le CD), ''-cpu 486'' spécifie le processeur **Intel 80486**, vous pouvez également utilisez cette commande:  
<code user>kvm -m 128 -cpu 486 -hda openserver-5.0.7-x86_2003_2G.qcow2 -cdrom SCO_OpenServer_5.0.7.iso -net nic,model=pcnet,id=br0 -net user -rtc base=localtime -boot c -k fr &</code> qui est exactement la même commande car kvm n'est qu'un lien symbolique vers qemu-system-x86_64 sur les hôtes de type **Intel** ''64 bits''.

==== Les interfaces graphiques sous QEMU ====
QEMU peut également être utiliser via des interfaces graphiques tel que :
  * **Virt-Manager** qui permet d'utiliser QEMU comme émulateur mais surtout comme hyperviseur, il fonctionne également avec les conteneurs nommé **LXC** mais aussi les hyperviseurs comme Xen, Bhyve,...
  * **AQEMU** qui utilise l'émulateur QEMU et hyperviseur KVM.
  * et encore d'autres.

<note important>Sachez que QEMU a servi de base et d'inspiration à VirtualBox, Xen-HVM, KVM, Win4Lin Pro Desktop, SerialICE, WinUAE, Unicorn, Limbo x86 PC Emulator et d'autres projets d'émulation ou virtualisation.</note>

===== Documentation Complémentaire sur QEMU =====
Vous trouverez une large **documentation** sur l'**émulateur**, dans les [[wiki:virtualisation_et_emulation:qemu:tutoriels sur QEMU]]

==== Sites sur QEMU ====
**Sites** officiels **QEMU** :
  * [[https://www.qemu.org/|QEMU]]
  * [[https://www.qemu.org/download/|Téléchargement QEMU]]
  * [[https://www.qemu.org/documentation/|Documentation QEMU]]
  * [[https://wiki.qemu.org/Main_Page|Wiki QEMU]]
  * [[https://www.qemu.org/blog/|Blog QEMU]]