QEMU网络配置

1. 前言

限于作者能力水平，本文可能存在谬误，因此而给读者带来的损失，作者不做任何承诺。

2. 测试环境

本文分析基于 linux-4.14.132 内核代码分析，运行环境 Ubuntu 16.04.4 LTS + QEMU emulator version 2.5.0 + ARM vexpress-a9 ，rootfs 基于 ubuntu-base-16.04-core-armhf.tar.gz 制作。

3. 配置步骤

QEMU 网络配置支持多种模式，本篇就 TAP 方式展开，其它方式不在此讨论。在此，先对测试环境做一下说明。QEMU 运行在 Ubuntu 16.04.4 系统下，也即后文题到的 host；linux-4.14.132 + ubuntu-base-16.04-core-armhf.tar.gz 运行于 QEMU 模拟的 ARM vexpress-a9 板型环境下（也即后文提到的 guest）。

3.1 host 配置

3.1.1 检查 host 对 TUN/TAP 和 网桥的支持情况

查询 host 当前的内核配置，是否支持 TUN/TAP 和 网桥 功能：

$ cat /boot/config-`uname -r` | grep "CONFIG_TUN"
CONFIG_TUN=y
# CONFIG_TUN_VNET_CROSS_LE is not set
$ cat /boot/config-`uname -r` | grep "CONFIG_BRIDGE="
CONFIG_BRIDGE=m

我们看到，当前 host 的 TUN/TAP 随内核一起启动，而网桥支持则是以内核模块的方式提供，这意味着我们需要手动加载 bridge.ko (网桥支持功能内核模块)。但不必担心，后面提到的工具 brctl 会帮我们加载该模块。
如果上述查询没有开启 CONFIG_TUN 或 CONFIG_BRIDGE 中的任一个，则接下来的操作无法完成。

3.1.2 网桥一端的建立：创建网桥设备，并添加 host 网卡到网桥

sudo ifconfig ens33 down
sudo brctl addbr br0 # 创建网桥设备 br0
sudo brctl addif br0 ens33 # 添加网口 ens33 到网桥 br0
sudo brctl stp br0 off # 关闭网桥 br0 的生成树协议
sudo brctl setfd br0 1 # 设置网桥 br0 转发延迟为1秒
sudo brctl sethello br0 1 # 设置网桥 br0 'hello time' 为1秒
sudo ifconfig br0 0.0.0.0 promisc up # 设置网桥 br0 为混杂模式
sudo ifconfig ens33 0.0.0.0 promisc up # 设置网桥 ens33 为混杂模式
sudo dhclient br0 # 为网桥 br0 获取 IP

上面假设 host 用来上网的网卡为 ens33，如果你的机器有所不同，修改它。在这之后，建立了网桥 br0 ，并且加网卡 ens33 加入了网桥，目前的拓扑如下图：

Internet <-> en33 <-> br0 -> ???

也就是说，我们建立 host 和 guest 通信的一端，打 ??? 的一端尚未连接好。可以通过如下命令查看网桥 br0 的信息：

sudo brctl show br0
sudo brctl showstp br0

3.1.3 网桥另一端的建立：TUN/TAP 配置

在此建立网桥的另一端 tap0 ，它一边通过网桥 br0 连接到 host 的网卡 ens33；另一边连接到运行于 QEMU 内的 guest 虚拟网卡。我们来看建立 tap0 的操作步骤：

sudo tunctl -t tap0 -u `whoami` # 建立 tap0，仅限当前用户使用，也可指定其它用户，如 root
sudo brctl addif br0 tap0 # 将 tap0 添加到网桥 br0
sudo ifconfig tap0 0.0.0.0 promisc up # 将 tap0 设置为混杂模式

此时，我们的连接拓扑变成了如下结构：

				      host                 guest----------------------       ----
Internet <-> | en33 <-> br0 -> tap0 | <-> | ??? |----------------------       -----

到此，host 的配置完成了，现在我们用 QEMU 来启动 guest：

sudo qemu-system-arm \-M vexpress-a9 -smp 4 -m 512M \-kernel $1/output/arch/arm/boot/zImage \-dtb $1/output/arch/arm/boot/dts/vexpress-v2p-ca9.dtb \-append "root=/dev/mmcblk0 rw rootfstype=ext4 console=ttyAMA0" \-sd rootfs/arm-ubuntu-16.04.img \-nographic \-net nic -net tap,ifname=tap0,script=no,downscript=no

重点是参数序列：

-net nic -net tap,ifname=tap0,script=no,downscript=no

-net nic: 让 QEMU 虚拟一张 guest 网卡，将是后文看到的 eth0 ;
-net tap,ifname=tap0,script=no,downscript=no: 主要意思是 host tap0 连接 guest（eth0）和 host 的通信

3.2 guest 端的配置

QEMU 启动 guest 后，登录 guest 系统，先查看网卡信息：

$ ifconfig -a
eth0      Link encap:Ethernet  HWaddr 52:54:00:12:34:56  inet addr:192.168.0.10  Bcast:192.168.0.255  Mask:255.255.255.0UP BROADCAST RUNNING MULTICAST  MTU:1500  Metric:1RX packets:43 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0TX packets:25 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0collisions:0 txqueuelen:1000 RX bytes:4824 (4.8 KB)  TX bytes:2258 (2.2 KB)Interrupt:31 lo        Link encap:Local Loopback  inet addr:127.0.0.1  Mask:255.0.0.0UP LOOPBACK RUNNING  MTU:65536  Metric:1RX packets:0 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0TX packets:0 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0collisions:0 txqueuelen:1000 RX bytes:0 (0.0 B)  TX bytes:0 (0.0 B)

上面看到 eth0 和 lo 。上面看到 eth0 已经有了 IP，事实上，这是配置后结果，初始 eth0 是没有 IP 的，需要对文件 /etc/network/interfaces 进行如下配置：

# interfaces(5) file used by ifup(8) and ifdown(8)
# Include files from /etc/network/interfaces.d:
#source-directory /etc/network/interfaces.dauto lo
iface lo inet loopbackauto eth0
iface eth0 inet dhcp

保存文件 /etc/network/interfaces 重启网口 eth0 ，然后检查是否能上网了：

$ ping www.baidu.com
PING www.baidu.com (14.119.104.189) 56(84) bytes of data.
64 bytes from 14.119.104.189: icmp_seq=1 ttl=55 time=10.4 ms
64 bytes from 14.119.104.189: icmp_seq=2 ttl=55 time=17.8 ms
64 bytes from 14.119.104.189: icmp_seq=3 ttl=55 time=9.48 ms
^C
--- www.baidu.com ping statistics ---
3 packets transmitted, 3 received, 0% packet loss, time 2012ms
rtt min/avg/max/mdev = 9.485/12.603/17.876/3.750 ms

最终，形成了如下的网络拓扑结构：

				      host                      guest----------------------       ---------------
Internet <-> | en33 <-> br0 -> tap0 | <-> | 虚拟网卡 eth0 |----------------------       ---------------

好了，已经可以上网了，工作结束，休息下，喝杯茶 ~~

4. 参考链接

https://blog.csdn.net/HaiLanLin/article/details/109845929
https://blog.csdn.net/OnlyLove_/article/details/124536607
https://blog.csdn.net/u014022631/article/details/53411557
https://blog.csdn.net/qq_41146650/article/details/126465032
https://wiki.qemu.org/Documentation/Networking#Network_Basics