KVM, video QXL und video virtio Treiber – Video-Auflösung des Gnome-Desktops eines Debian 8-Gastystems einstellen

Das Gespann KVM/Qemu ist großartig und aus meinem Linux-Leben nicht mehr wegzudenken. Vorgestern habe ich ein "Debian 8"-Gast-System für Testzwecke auf einem KVM-Host aufgesetzt, der unter "Opensuse Leap 42.2" betrieben wird. Dabei fiel mir auf, dass bzgl. des Punktes "Video" (-System) während der Konfiguration der virtuellen Maschine mittels "virt-manager" nun neben dem guten und vertrauten qxl auch eine "virtio"-Komponente zur Auswahl bereitsteht. Beide Varianten verkörpern unterschiedliche "Treiber" mit denen das Gastsystem eine virtuelle Grafikkarte ansprechen kann. Als Kommunikationsprotokoll für den Transport der Grafikinformation zum Host setze ich typischerweise Spice ein.

Mir stellte sich dann die Frage, wie man eigentlich als User die Auflösung bestimmen kann, mit der das Spice-Fenster für den Gast-Desktop (hier: Gnome 3) unter dem X-Window-System des Hosts (hier: unter KDE-Plasma5) dargestellt wird. Das ist vor allem für den Fall des "virtio"-Treiber interessant. Da der Hypervisor hier wohl direkt über die Hostsystem-Treiber auf die Grafikkarte des Hostes (bzw. Speicheradressen der Graka) zugreift, war es für mich unklar, was ich an Einstellmöglichkeiten erwarten darf. Die Maximalauflösung des Hauptschirms am Host? Eine Liste von verschiedenen Auflösungen unterhalb einer Maximalauflösung?

Voraussetzung

Auf meinem Test-Host betreibe ich 3 Schirme im "xinerama"-Verbund an einer Nvidia-Grafikkarte (GTX 960; proprietärer Treiber der Version 375). Ich möchte natürlich das KVM-Fenster (genauer das Spice-Fenster) für den Gast nicht mit der Maximalauflösung des xinerama-Verbunds (7040x1440 Pixel) betreiben. Umso wichtiger ist für den User also eine angemessene, einfache Einstellmöglichkeiten im Gast-System selbst, die sich dann auf die Darstellung des Gast-Fensters auf dem Host niederschlagen soll.

Unterschiede in den Einstellmöglichkeiten beim Einsatz von QXL und virtio

Installiert man einen KVM-Gast unter "virt-manager" und kümmert sich nicht weiter um die Konsolen-Auflösung, so richtet geht libvirt von einer Standardauflösung von 800x600x16 für die Darstellung der GUI des Gast-Systems unter dem Spice-Protokoll aus. Diese Auflösung schlägt dann typischerweise auch auf einen Gnome- oder KDE-Desktop des Gastes durch. Entsprechend klein ist dann anfänglich auch das Spice-Display-Fenster auf dem Host.

Nun wird man als Standarduser versuchen, diese Auflösung im Gastsystem über die Einstellmöglichkeiten des jeweiligen Gast-Desktop-Systems (Gnome's "gnome-control-center" bzw. KDE's "systemsettings5") zu verändern.

Hat man man als Video-Einheit, also die virtuelle Graka, des Gastsystems qxl gewählt, so kann man unter der Gnome- oder KDE-GUI des Gastes die Auflösung des Desktops tatsächlich dynamisch - d.h. im laufenden Betrieb - abändern.

Entscheidet man sich bei der Konfiguration des Gastes allerdings für "virtio" als Video-System, so erleidet man unter Debian 8 Schiffbruch: Die Einstellmöglichkeit beschränkt sich dann genau auf die bereits vorgegebene Größe von 800x600.

Ich bespreche die Standard-Einstellmöglichkeiten nachfolgend zunächst für QXL, den Gnome-Desktop und auch für TTYs; anschließend gehe ich auch kurz auf eine Einstellmöglichkeit für "virtio" ein. Weitergehende Einstellmöglichkeiten - wie etwa über "xrandr" werde ich auf Wunsch eines Lesers in einem späteren Artikel aufgreifen.

Gnome-Desktop-Auflösung des Gastes unter qxl setzen

Das nachfolgende Bild zeigt den Gnome 3 Desktop eines Debian-8-Gastes mit "qxl" in einer Auflösung von 1920x1080x32 auf einem KDE-Schirm des SuSE-KVM-Hostes mit einer 2560x1440x32-Auflösung.

Die Auflösung des Gnome-Desktops eines KVM-Gastsystems kann man (zumindest im Falle von QXL) sehr einfach über die "Gnome-Einstellungen=>Monitore" festlegen.

Das mögliche Auflösungsspektrum wird dabei offenbar nur durch die Auflösung der aktuellen Host-Schirme begrenzt. De facto bietet mir das System in meinem Fall Auflösungen bis zu 4K an. Diese Einstellungen beziehen sich aber nur auf den Desktop des Gastes - nicht jedoch dessen Konsolen-TTYs !

Hinweis: Hat man einen KVM-Gast mit KDE-Plasma5 so verwendet man "systemsettings5 &" und dort den Punkt "Anzeige und Monitor", um die KDE-Auflösung festzulegen.

Das Tolle ist: Man kann unter QXL/Spice auch bei den gezeigten hohen Auflösungen wirklich flüssig arbeiten! Auch mit transparenten Fenstern! Da ist in den letzten Jahren ganze Arbeit geleistet worden. Vielen Dank an die Entwickler! (Vor allem wohl bei Red Hat.)

Auflösung der Debian8-Gast-TTYs setzen

Das "virt-manager"-Unterfenster zur Anzeige eines Gastes über Spice bietet einem dankenswerterweise einen Menüpunkt "Send Key" an, mit dessen Hilfe man Steuersequenzen wie Ctrl-Alt-F1 auch an den KVM-Gast schicken kann. So gelangt man dann u.a zu den Gast-Konsolen-TTYs "tty1" bis tty6. Um deren Auflösung von 800x600 auf vernünftige Werte abzuändern, muss der Framebuffer-Support des Hypervisors beeinflusst werden. Dies ist unter Debian 8 über Grub-Einstellungen möglich.

Hierzu editiert man mit Root-Rechten die Datei "/etc/default/grub" bzgl. zweier Zeilen (eine davon ist auszukommentieren):

GRUB_GFXMODE=1920x1080x32
GRUB_GFXPAYLOAD_LINUX=keep

Natürlich kann man auch eine andere definierte Standard-Auflösung als die für meinen Fall angegebene wählen.

Danach ist nach einem unten angegebenen Link nur noch das Absetzen eines "update-grub" (erfordert Root-Rechte) nötig. Und tatsächlich: Nach einem Reboot wiesen meine TTYs die gewünschte Konsolenauflösung auf.

Was kann man bei einem Wechsel von QXL zu "virtio" tun?

Wie gesagt, bietet die unter Opensuse Leap 42.2 verfügbare KVM-Implementierung die Möglichkeit an, für das Video-Device eines KVM-Gastes "virtio" statt QXL (oder weit weniger leistungsfähigen Treibern) zu wählen.

Welche Folgen hat ein Wechsel zu dieser Darstellungsart, bei der direkt auf die Host-HW zugegriffen wird?
Auf meinem System bislang keinerlei offenkundig negativen. Das Zeichnen der einzelnen Gnome-Fenster auf dem Gastdesktop geht bei sehr schnellen Bewegungen dieser Fenster über die Fläche des Gastdesktops gefühlt noch etwas flüssiger als beim Einsatz von QXL. Das ganze grafische Verhalten des Gastes im "virt-manager"-Fenster ist danach so gut, dass man auch bei höchster Auflösung von der 2D-Grafik her praktisch keinen Unterschied zur Arbeit auf einem nativen System mehr merkt. Das ist wirklich beeindruckend gut!

Einen Wehrmutstropfen muss man als Standard-User unter Debian 8 (mit Kernel 3.16) aber dennoch hinnehmen:

Unter den "Gnome-Einstellungen=>Monitore" lässt sich die Auflösung nicht mehr dynamisch wie im Fall von QXL ändern. Für das Einblenden des grafischen Gast-Outputs in den Speicherbereich der realen Graka zählt unter Debian 8 offenbar allein die Auflösung, die man wie oben beschrieben für die Unterstützung des virtuellen Gast-Framebuffers durch den Hypervisor eingestellt hat.

Immerhin steht einem dadurch aber eine Einstellmöglichkeit zur Verfügung - wenn auch keine dynamische! Damit kann ich aber gut leben; wenn ich jemals eine dynamische Änderung des Gnome-Desktops eines KVM-Gastes brauchen sollte, verwende ich halt "qxl".

Nachtrag, 29.06.2017:
Faktisch gilt die obige festgestellte Einschränkung für Debian 8 nur für Kernel 3.X. Mindestens ab Kernel 4.9 bietet der virtio-Treiber eine ganze Liste an Auflösungen an, aus denen man wählen kann. Siehe hierzu den Artikel

KVM, video virtio, Debian 8 guest, host with Intel HD 4000 – install a 4.9 kernel on the guest for optimal 2D graphics performance!

Nachtrag, 03.07.2017:
Ein User hat mich angeschrieben und zu Recht angemerkt, dass die im Gastsystem angebotenen Auflösungen unter "qxl" nicht immer an die Maximal-Auflösung der Schirme des Hosts heranreichen. Auf die Frage, was man dann tun kann, gehe ich gerne in einem weiteren Artikel ein. Sobald ich Zeit finde, den zu schreiben ... Den entsprechenden Link werde ich dann hier nachtragen. Der Schlüssel liegt dabei vor allem in der Nutzung von "xrandr". Bei der Gelegenheit gehe ich dann auch kurz auf das Thema von mehreren "virtuellen" Monitoren unter qxl ein.

Skalierung des Fensterinhaltes

Hingewiesen sei auch darauf, dass sich die Darstellung das gesamte Fenster zur Darstellung des KVM/Qemu-Gastes, das man vom virt-manager aus geöffnet hat, bei entsprechender Einstellung unter dem Menüpunkt "View" dynamisch skalieren lässt.

Auch das geht sehr flüssig und verzögerungsfrei!

Viel Freude weiterhin mit Linux und KVM/Qemu!

Links

https://superuser.com/questions/598374/how-to-change-the-resolution-of-the-bash-for-a-debian-vm

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