「QEMU and KVM」 @20210306

QEMU - Quick Emulator

QEMU是一个管理程序（Virtual Machine Monitor），一个管理和分配硬件资源的程序。QEMU通过动态二进制转换来模拟CPU，并提供一系列的硬件模型，使客户操作系统认为自己和硬件直接打交道，其实是同QEMU模拟出来的硬件打交道，QEMU再将这些指令翻译给真正硬件进行操作。通过这种模式，客户操作系统可以和主机上的硬盘、网卡、CPU、CD-ROM、音频设备、USB设备进行交互。但由于所有指令都需要经过QEMU来翻译，因而性能会比较差。

所以说，QEMU是一个模拟器。

http://wiki.qemu.org/Main_Page
http://wiki.qemu.org/Contribute
http://wiki.qemu.org/Documentation

KVM - Kernel-based Virtual Machine

KVM实际是Linux内核提供的虚拟化架构，可将内核直接充当Hypervisor来使用。KVM需要处理器硬件本身支持虚拟化扩展，如intel VT和AMD AMD-V技术。KVM自2.6.20版本后已合入主干并发行，除此之外，还以模块形式被移植到FreeBSD和illumos中。除了支持x86的处理器，同时也支持S/390、PowerPC、IA-61以及ARM等平台。

KVM包含一个内核模块kvm.ko用来实现核心虚拟化功能，以及一个和处理器强相关的模块（如kvm-intel.ko或kvm-amd.ko）。KVM本身不实现任何模拟，仅仅是暴露了一个/dev/kvm接口，这个接口可被宿主机用来主要负责vCPU的创建，虚拟内存的地址空间分配，vCPU寄存器的读写以及vCPU的运行。有了KVM以后，guest os的CPU指令不用再经过QEMU来转译便可直接运行，大大提高了运行速度。但KVM的kvm.ko本身只提供了CPU和内存的虚拟化，所以它必须结合QEMU才能构成一个完整的虚拟化技术。

QEMU-KVM

从前面的介绍可知，KVM负责CPU虚拟化+内存虚拟化，实现了CPU和内存的虚拟化，但kvm并不能模拟其他设备，还必须有个运行在用户空间的工具才行。KVM的开发者选择了比较成熟的开源虚拟化软件QEMU来作为这个工具，QEMU模拟IO设备（网卡，磁盘等），对其进行了修改，最后形成了QEMU-KVM。

在QEMU-KVM中：KVM运行在内核空间；QEMU运行在用户空间，实际模拟创建、管理各种虚拟硬件。QEMU将KVM整合了进来，通过ioctl调用/dev/kvm，从而将CPU指令的部分交给内核模块来做，KVM实现了CPU和内存的虚拟化，但KVM不能虚拟其他硬件设备，因此qemu还有模拟IO设备（磁盘，网卡，显卡等）的作用，KVM加上QEMU后就是完整意义上的服务器虚拟化。

综上所述，QEMU-KVM具有两大作用：

	* 提供对CPU，内存（KVM负责），IO设备（QEMU负责）的虚拟；
	* 对各种虚拟设备的创建，调用进行管理（QEMU负责）；

这个方案中，QEMU模拟其他的硬件，如网络、硬盘，同样会影响这些设备的性能。于是又产生了半虚拟化设备virtio_blk, virtio_net，提高设备性能。

libvirt

是一个管理虚拟化平台的工具包；
可以从C，Python，Perl，Java等访问；
支持KVM，QEMU，Xen，Virtuozzo，VMWare ESX，LXC，BHyve等；
针对Linux，FreeBSD，Windows和OS-X；
许多应用程序都是使用该库来管理虚拟机；使用libvirt的应用可以参考「Applications using libvirt」一文。

更多的内容可以参考libvirt的主页。