qemu-for-kernel-development

カーネル開発向け QEMU

目的

QEMU を用いたカーネルおよびドライバー開発のワークフロー（カスタムカーネルのビルドと起動、virtio ブロック／ネットワークデバイスの接続、Buildroot または最小限の initramfs の使用、高速なモジュールテストサイクル）をエージェント向けに説明します。一般的な skills/virtualization/qemu-kvm ではなく、カーネル開発に焦点を当てています。

使用する場面

• ベアメタル環境を使わずにカーネルパッチをテストする
• virtio またはエミュレートされた DT プラットフォーム向けのドライバーを開発する
• CI でカーネルの起動スモークテストを行う
• 高速な編集・コンパイル・テストのために NFS または 9p のルートファイルシステムを使用する

ワークフロー

1. 最小構成での直接カーネル起動（arm64 virt）

qemu-system-aarch64 \
  -machine virt -cpu cortex-a57 -smp 4 -m 2G \
  -kernel arch/arm64/boot/Image \
  -append "console=ttyAMA0 root=/dev/vda rw" \
  -drive if=virtio,file=rootfs.ext4,format=raw \
  -netdev user,id=net0 -device virtio-net-device,netdev=net0 \
  -nographic

x86_64：

qemu-system-x86_64 -enable-kvm -m 4G -smp 4 \
  -kernel arch/x86/boot/bzImage \
  -append "console=ttyS0 root=/dev/vda rw" \
  -drive file=rootfs.img,format=raw,if=virtio \
  -nographic

2. Buildroot ルートファイルシステムの反復

cd buildroot
make qemu_aarch64_virt_defconfig
make
# output/images/Image, rootfs.ext4

カスタムカーネルを統合するには、BR2_LINUX_KERNEL_CUSTOM_VERSION または外部ツリーを設定します。

3. ツリー外モジュールのテスト

# on host — cross build
make -C $KERNEL_SRC M=$PWD modules
# in guest or via initramfs
insmod mydriver.ko
dmesg | tail

9p でツリーを共有します：

-fsdev local,id=dev,path=$PWD,security_model=none \
-device virtio-9p-pci,fsdev=dev,mount_tag=hostshare
# guest: mount -t 9p -o trans=virtio hostshare /mnt

4. カーネル用 GDB スタブ

qemu-system-aarch64 ... -s -S
gdb vmlinux
(gdb) target remote :1234
(gdb) break start_kernel

起動後にカーネルをライブデバッグするには、CONFIG_KGDB を使用します。

5. デバイスツリーのオーバーライド

qemu-system-aarch64 -machine virt -dtb myboard.dtb ...

virt マシンは virtio デバイスを提供します。プラットフォームドライバーは QEMU の -device モデルを対象にできます。

6. エージェントの使用

/qemu-for-kernel-development Boot arm64 virt with custom Image and virtio rootfs for driver CI

よくある問題

症状	原因	対処方法
ルートファイルシステムがなく、カーネルパニックが発生する	root= の指定が誤っている	virtio blk の場合は root=/dev/vda を指定する
コンソール出力がない	コマンドラインに console= がない	console=ttyAMA0 または ttyS0 を指定する
モジュールの vermagic エラー	間違ったツリーを使ってビルドしている	起動したイメージと同じ KERNEL_SRC を使用する
KVM なしでは遅い	TCG エミュレーションが使われている	x86 ホストでは -enable-kvm を指定する
DTB の不一致	マシンの指定が誤っている	カーネルの make dtbs で生成した virt DTB を使用する

関連スキル

• skills/virtualization/qemu-kvm — KVM、VFIO、libvirt
• skills/qemu/qemu-embedded-simulation — ベアメタル MCU 向け QEMU
• skills/kernel/kernel-testing — KUnit、kselftest
• skills/kernel-dev/device-tree — virt／プラットフォーム向け DT
• skills/debuggers/gdb — リモート GDB の基礎