Návrh multiplatformní Tcl/Tk GUI aplikace pro QEMU

Tento dokument shrnuje klíčové spouštěcí parametry QEMU pro architektury x86 (i386/x86_64) a ARM (armv7/aarch64) a navrhuje desktopovou aplikaci v Tcl/Tk, která tyto možnosti zpřístupní přes grafické rozhraní napříč platformami (Linux, Windows, FreeBSD, NetBSD).

Klíčové parametry QEMU (x86/ARM)

Základní konfigurace VM

• Binárka a typ stroje: qemu-system-x86_64, qemu-system-i386, qemu-system-aarch64, qemu-system-arm; -machine pc|q35|virt (ARM obvykle virt).
• Firmware: integrovaný SeaBIOS, UEFI/OVMF přes -bios nebo -drive if=pflash,... (ARM vyžaduje firmware nebo -kernel + -dtb).
• CPU a SMP: -cpu host|model, -smp <count>[,sockets=][,cores=][,threads=].
• RAM: -m <size> (výchozích 128 MiB je nedostatečných).
• Akcelerace: -accel kvm|whpx|nvmm|hvf|xen nebo zkratka -enable-kvm na Linuxu.
• Boot: -boot order=c|d|n, -boot menu=on pro BIOS menu.

Disky a média

• Formáty: raw (výkon, pevná velikost) vs. qcow2 (dynamika, snapshoty) + další (VDI, VMDK, VHDX).
• Vytváření/konverze: qemu-img create -f qcow2 file.qcow2 20G, qemu-img convert, qemu-img resize.
• Připojení: -drive file=...,format=...,if=ide|virtio|scsi,media=disk|cdrom; zkratka -cdrom iso. Virtio rozhraní pro výkon.
• Install z ISO: kombinace -cdrom installer.iso + -boot order=d + datový disk.

Snapshoty

• Dočasný: -snapshot (změny v /tmp, možnost commit v monitoru).
• Interní qcow2: savevm/loadvm/delvm v monitoru, info snapshots pro seznam.
• Externí: overlay přes qemu-img snapshot -c nebo blockdev-snapshot-sync; sloučení qemu-img commit/block-commit.

Síť

• Režimy: -nic user (NAT), -nic bridge,br=... nebo -nic tap,... pro bridged, více NIC opakováním parametru.
• Modely karet: virtio-net-pci (výchozí pro moderní OS), e1000, rtl8139 aj.
• Port forwarding: -nic user,hostfwd=tcp::2222-:22.

Grafika a zobrazení

• Adaptéry: -vga std|virtio|qxl|cirrus|vmware|none.
• Zobrazení: -display sdl|gtk|curses|none, -nographic, -vnc :0, -spice ....
• Headless: kombinace -display none/-nographic + vzdálený přístup (VNC/SPICE/serial).

Návrh funkcí GUI

1. Předvolby VM: šablony (např. „PC BIOS“, „PC UEFI/Q35“, „ARM virt UEFI“) předvyplňují stroj, firmware, grafiku, síť.
2. Správa disků: tvorba/konverze/resize přes qemu-img, přidání stávajících obrazů, volba formátu a rozhraní (IDE/SATA/Virtio/SCSI), readonly/snapshot režim.
3. Instalace z ISO: průvodce pro ISO + cílový disk, automatické nastavení boot order, volitelné přepnutí zpět na boot z disku.
4. Snapshoty: seznam snapshotů (interní qcow2, případně externí overlay), akce vytvořit/obnovit/smazat, checkbox „Spustit v režimu snapshot“ (-snapshot).
5. Spouštění a ovládání: tlačítka Start/Pause/Resume/Shutdown; ACPI shutdown přes monitor/QMP, nouzové ukončení procesu, log výstupu; volitelný QMP socket pro pokročilé příkazy.
6. Multiplatformnost: autodetekce OS a dostupných akcelerátorů (KVM/WHXP/NVMM/HVF); konfigurace cest k binárkám QEMU/qemu-img; omezení nepodporovaných voleb dle platformy (např. bridge na Windows).
7. Pokročilé volby: textové pole pro dodatečné parametry, nastavení monitoru/QMP, sériová konzole, výběr headless vs. grafické okno.

Uživatelské rozhraní

• Hlavní okno: seznam VM (jméno, stav, CPU/RAM/poznámka), akce Nový/Upravit/Smazat/Start/Stop.
• Dialog VM (záložky nebo sekce):
  • Základní: jméno, architektura, profil, RAM, CPU.
  • CPU/Akcelerace: volba modelu CPU, přepínač akcelerace (mapuje na -accel dle OS).
  • Disky: seznam zařízení, přidání/odebrání, tvorba nového obrazu, volba boot pořadí, readonly.
  • ISO/Boot: výběr ISO, nastavení boot order, možnost boot menu.
  • Síť: režim (user/bridge/tap/none), model NIC, port forwarding, MAC.
  • Grafika: VGA typ, výstup (SDL/GTK/VNC/SPICE), headless mód.
  • Pokročilé: extra parametry, monitor/QMP, sériová konzole.
• Dialog diskového obrazu: cesta, formát (raw/qcow2/…), velikost, specifické volby formátu (např. preallocation u qcow2).
• Okno snapshotů: tabulka jméno/čas/popis, tlačítka vytvořit/obnovit/smazat, indikace aktivního snapshotu.

Ukládání konfigurace

• Per-VM soubor (JSON/YAML/Tcl dict): obsahuje název, arch, machine, RAM/CPU, akceleraci, seznam disků (cesta/format/if/boot/readonly), ISO, boot order, síť (režim, model, hostfwd), grafiku (vga/display), snapshot režim, volitelné poznámky.
• Adresářová struktura: doporučený kořen (např. ~/QEMU/ nebo C:\Users\Name\QEMU\); každé VM má podadresář s konfigurací, disky, logy.
• Relativní cesty: ukládat cesty relativně k adresáři VM pro snadnější přesun mezi stroji.
• Snapshot metadata: dynamicky načítat (qemu-img snapshot -l, query-snapshots přes QMP); do konfigurace ukládat jen uživatelské popisy.

Spouštění procesů

• Generování příkazové řádky: sestavení seznamu argumentů dle konfigurace (správné escapování cest, uvozovky pro Windows), zobrazení výsledného příkazu pro diagnostiku.
• Spuštění QEMU: exec na pozadí, zachytávání stdout/stderr do logu; indikace běhu, návratového kódu, případně automatické otevření VNC/okna.
• Ovládání za běhu: QMP socket (-qmp unix:... nebo -qmp tcp:...,server,nowait) pro příkazy stop/cont/system_powerdown/savevm/loadvm; fallback nouzového kill.
• qemu-img operace: synchronní volání create/convert/resize/info s progress (parametr -p), zobrazení chybových hlášek.
• Validace dostupnosti binárek: při startu nebo před akcí ověřit existenci a spustitelnost QEMU/qemu-img, nabídnout nastavení cesty.

Kompatibilita a UX

• Respektovat rozdíly platforem (akcelerátory, síťový bridge, dostupnost SPICE/VNC).
• Vstupní validace (neprázdné jméno, velikost disku > 0, existující cesty), uživatelsky srozumitelná hlášení.
• Logování a možnost zapnout verbose mód (zobrazit příkaz + výstup QEMU/qemu-img).
• Distribuce: Tcl/Tk skript s volitelným starpackem pro Windows; na Unix/BSD očekává QEMU v PATH nebo ručně zadanou cestu.

Spuštění referenční GUI aplikace

V kořenovém adresáři repo je přiložený prototyp qemu_gui.tcl, který pokrývá základ návrhu:

1. Spusťte Tcl/Tk (vyžaduje tclsh 8.6+ s Tk): tclsh qemu_gui.tcl.
2. Hlavní okno zobrazuje seznam VM definovaných v adresáři ./vms (vytváří se automaticky, konfigurace se ukládají jako *.tcl).
3. Tlačítko Nový / Upravit otevře formulář s poli pro název, architekturu, machine typ, RAM/CPU, akceleraci, firmware, boot order, ISO, grafiku, snapshot režim, dodatečné parametry a seznamy disků a sítí:
   • Disky: tlačítko Přidat otevře dialog s volbou cesty, formátu, rozhraní (ide/virtio/scsi…), média (disk/cdrom), boot flag a readonly. Více zařízení je možné přidávat/mazat.
   • Síť: dialog umožňuje nastavit režim (user/bridge/tap/none), model karty, hostfwd, bridge/tap jméno a MAC adresu.
4. Uložené VM lze Smazat, zobrazit Vygenerovaný příkaz nebo spustit tlačítkem Start (zobrazí se potvrzení a poté se pokusí spustit QEMU).
5. Nastavení QEMU cest umožní přepsat binárky qemu-system-* pro jednotlivé architektury (např. na Windows nebo BSD instalacích).
6. Rozložení je inspirováno virt-managerem: horní lišta s akcemi (Nový, Upravit, Smazat, Start, Příkaz, Nastavení), hlavní stromový seznam VM s klíčovými sloupci (architektura, CPU, RAM, akcelerace, display) a spodní panel s textovými detaily a generovaným příkazem pro vybraný VM.

Příkazová řádka QEMU se generuje z konfigurace: zahrnuje -machine, -accel, -cpu, -smp, -m, -boot, -bios/firmware, -vga, -display, -snapshot, -drive pro každé zařízení, -cdrom (pokud je ISO), -nic pro každou síť a libovolné dodatečné parametry.