QEMU简介

QEMU是一种通用的开源计算机仿真器和虚拟器。QEMU共有两种操作模式
1，全系统仿真：能够在任意支持的架构上为任何机器运行一个完整的操作系统
2，用户模式仿真：能够在任意支持的架构上为另一个Linux/BSD运行程序

具体来说，当作为机器仿真器使用时，QEMU可以通过动态代码翻译机制（dynamic translation）在不同的机器上仿真任意一台机器（例如ARM板），并执行不同于主机架构的代码。同时由于动态代码翻译机制，它也能够实现不错的性能。
而当QEMU用作虚拟器时，QEMU的优点在于其实纯软件实现的虚拟化模拟器，几乎可以模拟任何硬件设备，但是也正因为QEMU是纯软件实现的，因此所有指令都需要QEMU转手，因此会严重的降低性能。而可行的办法是通过配合KVM或者Xen来进行加速，目前肯定是以KVM为主。KVM 是硬件辅助的虚拟化技术，主要负责 比较繁琐的 CPU 和内存虚拟化，而 QEMU 则负责 I/O 虚拟化，两者合作各自发挥自身的优势，相得益彰。

主要使用的程序

• qemu-ga：这是一个不利用网络实现 guest 和 host 之间交互的应用程序（使用 virtio-serial），运行在 guest 中。
• qemu-io：这是一个执行 Qemu I/O 操作的命令行工具。
• qemu-system-x86_64：Qemu 的核心应用程序，虚拟机就由它创建的。
• qemu-img：创建虚拟机镜像文件的工具，下面有例子说明。
• qemu-nbd：磁盘挂载工具。

Qemu 软件虚拟化实现的思路是采用二进制指令翻译技术，主要是提取 guest 代码，然后将其翻译成 TCG 中间代码，最后再将中间代码翻译成 host 指定架构的代码，如 x86 体系就翻译成其支持的代码形式，ARM 架构同理。

QEMU虚拟机网络

虚拟机网络一般有三种模式如下，目前主要用的就是Bridge模式，所以这里主要是看看网桥的通讯过程。
Host-Only：
这种模式下，VM只能与Host之间进行网络通讯，与网段内其它的机器处于隔离的状态
Nat：
显然这种模式下，虚拟机要与网段内其它的机器或者外网的机器通讯时，必须要走nat
Bridge：
这种模式下，虚拟机相当于网段内一台独立的主机了，是目前应用最广泛的模式

设定网桥一般用两种command，即brctl或者iproute2

在我们创建完虚拟机后，一般在host里会多了张tap网卡，那这个网卡是有什么作用呢？

普通的网卡一端连接物理链路，一端连接内核协议栈。当数据通过物理链路进来后，到达内核协议栈做进一步的处理，对于一些错误的数据包，协议栈可以选择丢弃；对于不属于本机的数据包，协议栈可以选择转发；对于属于本机的数据，协议栈就会通过Socket API告知上层正在等待的应用程序。

普通的物理网卡是通过物理链路来收发数据，而tun/tap 是通过/dev/net/tun来收发数据，一端连着/dev/net/tun，一端连着协议栈。

tap网卡：工作在二层链路层，能处理mac层数据包，支持mac层广播，可以与物理网卡做桥接，主要用在虚拟机通讯。虚拟机里主要用的是tap类型网卡，下面是tap网卡工作模式：

tap网卡主要是两部分组成，字符设备驱动和虚拟网卡驱动。
字符设备驱动：负责和用户进程打交道，把数据写入/dev/net/tun，然后通知用户进程从/dev/net/tun里面拿数据实现数据交互
虚拟网卡驱动：负责和网络协议栈的数据打交道

qemu-kvm中 vm与Host之间的通讯过程:
1.在创建一个vm并启动时，在host中就会创建一个tap类型的网卡，例如tap0，同时vm作为一个qemu进程，内核为其提供了一个/dev/net/tun设备的文件描述符(fd)14,供其读写。
2.vm用户进程产生数据，发到vm的虚拟网卡上，实质上vm作为host的一个qemu进程，其产生的数据写入到/dev/net/tun里
3.tap0网卡通过字符设备驱动从/dev/net/tun 里收到数据后，会转发给网桥，网桥再判断是否丢弃，转发或者交给上层的API来处理