使用gdb不仅可以很好地调试代码，也可以利用它来动态地分析代码。使用gdb调试QEMU需要做一些准备工作：
1, 编译QEMU时需要在执行configure脚本时的参数中加入–enable-debug。
2, 从QEMU官方网站上下载一个精简的镜像——linux-0.2.img。linux-0.2.img只有8MB大小，启动后包含一些常用的shell命令，用于QEMU的测试。
$wget http://wiki.qemu.org/download/linux-0.2.img.bz2 $bzip2 -d ./linux-0.2.img.bz2
3, 启动gdb调试QEMU：
gdb --args qemu-system-x86_64 -enable-kvm -m 4096 -smp 4 linux-0.2.img
-smp指定处理器个数。
QEMU系统模拟的主函数位于vl.c文件，无论是qemu-system-x86_64还是qemu-system-ppc64，都是从vl.c中的main函数开始执行。下面先介绍main函数涉及到的一些数据结构。
QEMU的链表在include/qemu/queue.h文件中定义，分为四种类型：
这里不一一介绍各种链表的用法，只通过NotifierList的定义来说明QEMU链表(list)的用法。在main函数的开头定义的DisplayState结构体使用到了NotifiereList，NotifierList就用到了链表。
a. 表头及节点的定义
定义表头需要用到QLIST_HEAD，定义如下：
86 #define QLIST_HEAD(name, type) 87 struct name { 88 struct type *lh_first; /* first element */ 89 }
NotifierList就采用了QLIST_HEAD来定义表头：
27 typedef struct NotifierList
28 {
29 QLIST_HEAD(, Notifier) notifiers;
30 } NotifierList;
定义节点需要用到QLIST_ENTRY，定义如下：
94 #define QLIST_ENTRY(type) 95 struct { 96 struct type *le_next; /* next element */ 97 struct type **le_prev; /* address of previous next element */ 98 }
Notifier的节点定义如下：
21 struct Notifier
22 {
23 void (*notify)(Notifier *notifier, void *data);
24 QLIST_ENTRY(Notifier) node;
25 };
b. 初始化表头
初始化表头用到QLIST_INIT：
103 #define QLIST_INIT(head) do { 104 (head)->lh_first = NULL; 105 } while (/*CONSTCOND*/0)
初始化NotifierList就可以这样进行：
19 void notifier_list_init(NotifierList *list)
20 {
21 QLIST_INIT(&list->notifiers);
22 }
c. 在表头插入节点
将节点插入到表头使用QLIST_INSERT_HEAD：
122 #define QLIST_INSERT_HEAD(head, elm, field) do { 123 if (((elm)->field.le_next = (head)->lh_first) != NULL) 124 (head)->lh_first->field.le_prev = &(elm)->field.le_next;125 (head)->lh_first = (elm); 126 (elm)->field.le_prev = &(head)->lh_first; 127 } while (/*CONSTCOND*/0)
插入Notifier到NotifierList：
24 void notifier_list_add(NotifierList *list, Notifier *notifier)
25 {
26 QLIST_INSERT_HEAD(&list->notifiers, notifier, node);
27 }
d. 遍历节点
遍历节点使用QLIST_FOREACH或者QLIST_FOREACH_SAFE，QLIST_FOREACH_SAFE是为了防止遍历过程中删除了节点，从而导致le_next被释放掉，中断了遍历。
147 #define QLIST_FOREACH(var, head, field) 148 for ((var) = ((head)->lh_first); 149 (var); 150 (var) = ((var)->field.le_next)) 151 152 #define QLIST_FOREACH_SAFE(var, head, field, next_var) 153 for ((var) = ((head)->lh_first); 154 (var) && ((next_var) = ((var)->field.le_next), 1); 155 (var) = (next_var))
NotifierList在执行所有的回调函数时就用到了QLIST_FOREACH_SAFE：
34 void notifier_list_notify(NotifierList *list, void *data)
35 {
36 Notifier *notifier, *next;
37
38 QLIST_FOREACH_SAFE(notifier, &list->notifiers, node, next) {
39 notifier->notify(notifier, data);
40 }
41 }
为了方便的处理错误信息，QEMU定义了Error和QError两个数据结构。Error在qobject/qerror.c中定义：
101 struct Error
102 {
103 char *msg;
104 ErrorClass err_class;
105 };
包含了错误消息字符串和枚举类型的错误类别。错误类别有下面几个：
139 typedef enum ErrorClass
140 {
141 ERROR_CLASS_GENERIC_ERROR = 0,
142 ERROR_CLASS_COMMAND_NOT_FOUND = 1,
143 ERROR_CLASS_DEVICE_ENCRYPTED = 2,
144 ERROR_CLASS_DEVICE_NOT_ACTIVE = 3,
145 ERROR_CLASS_DEVICE_NOT_FOUND = 4,
146 ERROR_CLASS_K_V_M_MISSING_CAP = 5,
147 ERROR_CLASS_MAX = 6,
148 } ErrorClass;
QEMU在util/error.c中定义了几个函数来对Error进行操作：
error_set //根据给定的ErrorClass以及格式化字符串来给Error分配空间并赋值 error_set_errno //除了error_set的功能外，将指定errno的错误信息追加到格式化字符串的后面 error_copy //复制Error error_is_set //判断Error是否已经分配并设置 error_get_class //获取Error的ErrorClass error_get_pretty //获取Error的msg error_free //释放Error及msg的空间
另外，QEMU定义了QError来处理更为细致的错误信息：
22 typedef struct QError {
23 QObject_HEAD;
24 Location loc;
25 char *err_msg;
26 ErrorClass err_class;
27 } QError;
QError可以通过一系列的宏来给err_msg及err_class赋值：
39 #define QERR_ADD_CLIENT_FAILED 40 ERROR_CLASS_GENERIC_ERROR, "Could not add client" 41 42 #define QERR_AMBIGUOUS_PATH 43 ERROR_CLASS_GENERIC_ERROR, "Path ‘%s‘ does not uniquely identify an object" 44 45 #define QERR_BAD_BUS_FOR_DEVICE 46 ERROR_CLASS_GENERIC_ERROR, "Device ‘%s‘ can‘t go on a %s bus" 47 48 #define QERR_BASE_NOT_FOUND 49 ERROR_CLASS_GENERIC_ERROR, "Base ‘%s‘ not found" ...
Location记录了出错的位置，定义如下：
20 typedef struct Location {
21 /* all members are private to qemu-error.c */
22 enum { LOC_NONE, LOC_CMDLINE, LOC_FILE } kind;
23 int num;
24 const void *ptr;
25 struct Location *prev;
26 } Location;
QEMU使用glib中的GMainLoop来实现IO多路复用，关于GMainLoop可以参考博客GMainLoop的实现原理和代码模型。由于GMainLoop并非QEMU本身的代码，本文就不重复赘述。
QEMU定义了QEMUOption来表示执行qemu-system-x86_64等命令时用到的选项。在vl.c中定义如下：
2123 typedef struct QEMUOption {
2124 const char *name; //选项名，如 -device, name的值就是device
2125 int flags; //标志位，表示选项是否带参数，可以是0，或者HAS_ARG(值为0x0001)
2126 int index; //枚举类型的值，如-device，该值就是QEMU_OPTION_device
2127 uint32_t arch_mask; // 选项支持架构的掩码
2128 } QEMUOption;
vl.c中维护了一个QEMUOption数组qemu_options来存储所有可用的选项，并利用qemu-options-wrapper.h和qemu-options.def来给该数组赋值。赋值语句如下：
2130 static const QEMUOption qemu_options[] = {
2131 { "h", 0, QEMU_OPTION_h, QEMU_ARCH_ALL },
2132 #define QEMU_OPTIONS_GENERATE_OPTIONS
2133 #include "qemu-options-wrapper.h"
2134 { NULL },
2135 };
#define QEMU_OPTIONS_GENERATE_OPTIONS选择qemu-options-wrapper.h的操作，qemu-options-wrapper.h可以进行三种操作：
QEMU_OPTIONS_GENERATE_ENUM: 利用qemu-options.def生成一个枚举值列表，就是上面提到的QEMU_OPTION_device等 QEMU_OPTIONS_GENERATE_HELP: 利用qemu-options.def生成帮助信息并输出到标准输出 QEMU_OPTIONS_GENERATE_OPTIONS: 利用qemu-options.def生成一组选项列表
可以通过下面的方法来展开qemu-options-wrapper.h来查看上述操作的结果，以生成选项为例。
gcc -E -o options.txt qemu-options-wrapper.h给qemu_options数组赋值后，QEMU就有了一个所有可用选项的集合。之后在vl.c中main函数的一个for循环根据这个集合开始解析命令行。for循环的框架大致如下：
1 for(;;) {
2 if (optind >= argc)
3 break;
4 if (argv[optind][0] != ‘-‘) {
5 hda_opts = drive_add(IF_DEFAULT, 0, argv[optind++], HD_OPTS);
6 } else {
7 const QEMUOption *popt;
8
9 popt = lookup_opt(argc, argv, &optarg, &optind);
10 if (!(popt->arch_mask & arch_type)) {
11 printf("Option %s not supported for this target\n", popt->name);
12 exit(1);
13 }
14 switch(popt->index) {
15 case QEMU_OPTION_M:
16 ......
17 case QEMU_OPTION_hda:
18 ......
19 case QEMU_OPTION_watchdog:
20 ......
21 default:
22 os_parse_cmd_args(popt->index, optarg);
23 }
24 }
25 }
QEMU会把argv中以‘-‘开头的字符串当作选项，然后调用lookup_opt函数到qemu_options数组中查找该选项，如果查找到的选项中flags的值是HAS_ARG，lookup_opt也会将参数字符串赋值给optarg。找到选项和参数之后，QEMU便根据选项中的index枚举值来执行不同的分支。
对于一些开关性质的选项，分支执行时仅仅是把相关的标志位赋值而已，如：
3712 case QEMU_OPTION_old_param: 3713 old_param = 1; 3714 break;
也有一些选项没有子选项，分支执行时就直接把optarg的值交给相关变量：
3822 case QEMU_OPTION_qtest: 3823 qtest_chrdev = optarg; 3824 break;
对于那些拥有子选项的选项，如”-drive if=none,id=DRIVE-ID”，QEMU的处理会更为复杂一些。它会调用qemu_opts_parse来解析子选项，如realtime选项的解析：
3852 case QEMU_OPTION_realtime:
3853 opts = qemu_opts_parse(qemu_find_opts("realtime"), optarg, 0);
3854 if (!opts) {
3855 exit(1);
3856 }
3857 configure_realtime(opts);
3858 break;
对子选项的解析涉及到4个数据结构：QemuOpt, QemuDesc, QemuOpts, QemuOptsList. 它们的关系如下图所示：
QemuOpt存储子选项，每个QemuOpt有一个QemuOptDesc来描述该子选项名字、类型、及帮助信息。两个结构体定义如下：
32 struct QemuOpt {
33 const char *name; //子选项的名字
34 const char *str; //字符串值
35
36 const QemuOptDesc *desc;
37 union {
38 bool boolean; //布尔值
39 uint64_t uint; //数字或者大小
40 } value;
41
42 QemuOpts *opts;
43 QTAILQ_ENTRY(QemuOpt) next;
44 };
95 typedef struct QemuOptDesc {
96 const char *name;
97 enum QemuOptType type;
98 const char *help;
99 } QemuOptDesc;
子选项的类型可以是：
88 enum QemuOptType {
89 QEMU_OPT_STRING = 0, // 字符串
90 QEMU_OPT_BOOL, // 取值可以是on或者off
91 QEMU_OPT_NUMBER, // 数字
92 QEMU_OPT_SIZE, // 大小，可以有K, M, G, T等后缀
93 };
QEMU维护了一个QemuOptsList*的数组，在util/qemu-config.c中定义：
10 static QemuOptsList *vm_config_groups[32];
在main函数中由qemu_add_opts将各种QemuOptsList写入到数组中：
2944 qemu_add_opts(&qemu_drive_opts); 2945 qemu_add_opts(&qemu_chardev_opts); 2946 qemu_add_opts(&qemu_device_opts); 2947 qemu_add_opts(&qemu_netdev_opts); 2948 qemu_add_opts(&qemu_net_opts); 2949 qemu_add_opts(&qemu_rtc_opts); 2950 qemu_add_opts(&qemu_global_opts); 2951 qemu_add_opts(&qemu_mon_opts); 2952 qemu_add_opts(&qemu_trace_opts); 2953 qemu_add_opts(&qemu_option_rom_opts); 2954 qemu_add_opts(&qemu_machine_opts); 2955 qemu_add_opts(&qemu_smp_opts); 2956 qemu_add_opts(&qemu_boot_opts); 2957 qemu_add_opts(&qemu_sandbox_opts); 2958 qemu_add_opts(&qemu_add_fd_opts); 2959 qemu_add_opts(&qemu_object_opts); 2960 qemu_add_opts(&qemu_tpmdev_opts); 2961 qemu_add_opts(&qemu_realtime_opts); 2962 qemu_add_opts(&qemu_msg_opts);
每个QemuOptsList存储了大选项所支持的所有小选项，如-realtime大选项QemuOptsList的定义：
507 static QemuOptsList qemu_realtime_opts = {
508 .name = "realtime",
509 .head = QTAILQ_HEAD_INITIALIZER(qemu_realtime_opts.head),
510 .desc = {
511 {
512 .name = "mlock",
513 .type = QEMU_OPT_BOOL,
514 },
515 { /* end of list */ }
516 },
517 };
-realtime只支持1个子选项，且值为bool类型，即只能是on或者off。
在调用qemu_opts_parse解析子选项之前，QEMU会调用qemu_find_opts(“realtime”)，把QemuOptsList *从qemu_add_opts中找出来，和optarg一起传递给qemu_opts_parse去解析。QEMU可能会多次使用同一个大选项来指定多个相同的设备，在这种情况下，需要用id来区分。QemuOpts结构体就表示同一id下所有的子选项，定义如下：
46 struct QemuOpts {
47 char *id;
48 QemuOptsList *list;
49 Location loc;
50 QTAILQ_HEAD(QemuOptHead, QemuOpt) head;
51 QTAILQ_ENTRY(QemuOpts) next;
52 };
其中list是同一个大选项下不同id的QemuOpts链表。
原文：http://my.oschina.net/kelvinxupt/blog/294417