QEMU和KVM的关系

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KVM是指在CPU硬件支持基础之上的虚拟化技术。没有CPU硬件虚拟化的支持,KVM是无法工作的。

准确来说,KVM是Linux的一个模块。可以用modprobe去加载KVM模块。加载了模块后(kvm和kvm-intel模块),才能进一步通过其他工具创建虚拟机。但仅有KVM模块是远远不够的,因为用户无法直接控制内核模块去作事情。还必须有一个用户空间的工具才行。这个用户空间的工具,开发者选择了已经成型的开源虚拟化软件 QEMU。

说起来QEMU也是一个虚拟化软件。它的特点是可虚拟不同的CPU。比如说在x86的CPU上可虚拟一个Power的CPU,并可利用它编译出可运行在Power上的程序。KVM使用了QEMU的一部分,并稍加改造,就成了可控制KVM的用户空间工具了。所以你会看到,官方提供的KVM下载有两大部分三个文件,分别是KVM模块、QEMU工具以及二者的合集。也就是说,你可以只升级KVM模块,也可以只升级QEMU工具。这就是KVM和QEMU 的关系。

具体解释:

Qemu:是一个完整的可以单独运行的软件,它可以用来模拟机器,非常灵活和可移植。它主要通过一个特殊的’重编译器’将为特定处理器编写二进制代码转换为另一种。(也就是,在PPCmac上面运行MIPS代码,或者在X86 PC上运行ARM代码)

KQemu: 当源和目标代码有同样的架构的时候(就像最普通的情况 x86运行在x86上面),同样需要解析代码去出去任何’特权指令’并且把它们替换为上下文转换。为了尽量使这个过程有效,有个内核模块KQemu处理这个事情。作为一个内核模块,KQemu仅仅需要替换最底层的ring0-only指令。在这个情况下,Qemu仍然为模拟的机器分配所有的RAM并且加载代码。不同的是,KQemu不需要重新编译代码,它仅仅调用KQemu去扫描/打补丁/执行。所有外围的硬件仿真是在Qemu中做的。由于大部分代码都是没有变换的,但是KQemu还是需要转换ring0代码(VM内核的绝大部分代码),所以性能仍然不好。

KVM:KVM包括很多部件:首先,它是一个Linux内核模块(现在包括在主线中)用于转换处理器到一种新的用户 (guset)模式。用户模式有自己的ring状态集合,但是特权ring0的指令会陷入到管理器(hypervisor)的代码。由于这是一个新的处理器执行模型,代码不需要任何的改动。除了处理器状态转换,这个内核模块同样处理很小一部分低层次的模拟,比如MMU注册(用于管理VM)和一部分PCI模拟的硬件。在可预见的未来,Qemu团队专注于硬件模拟和可移植性,同时KVM团队专注于内核模块(如果某些部分确实有性能提升的话,KVM会将一小部分模拟代码移进来)和与剩下的用户空间代码的交互。

kvm-qemu:像普通Qemu一样:分配RAM,加载代码,不同于重新编译或者调用callingKQemu,它创建了一个线程(这个很重要);这个线程调用KVM内核模块去切换到用户模式,并且去执行VM代码。当遇到一个特权指令,它从新切换会KVM内核模块,该内核模块在需要的时候,像Qemu线程发信号去处理大部分的硬件仿真。

当一起工作的时候,KVM管理CPU和MEM的访问,QEMU仿真硬件资源(硬盘,声卡,USB,等等)当QEMU单独运行时,QEMU同时模拟CPU和硬件。

总结:

kvm,qemu,kqemu,qemu-kvm,libvirt  的区别:

qemu是一套虚拟机管理系统,qemu可以虚拟出不同架构的虚拟机,如在x86平台上可以虚拟出power机器;

kqemu是qemu的加速器,可以认为是qemu的一个插件;

kvm是另外的一套虚拟机管理系统,包括内核虚拟构架和处理器相关模块,其借用了 quem 其它一些组件,kvm的非内核部分是由qemu实现的;加载了模块后,才能进一步通过其他工具创建虚拟机。但仅有 KVM 模块是远远不够的,因为用户无法直接控制内核模块去做事情,还必须有一个用户空间的工具;

qemu-kvm:kvm是linux的一个模块,管理和创建完整的虚拟机需要相应的一些管理工具,由于kvm是在qemu的基础上开发的,KVM 使用了 QEMU 的基于 x86 的部分,并稍加改造,形成可控制 KVM 内核模块的用户空间工具QEMU-KVM;

libvirt,virt-manager,virsh:由于qemu-kvm的效率及通用性问题,有组织开发了 libvirt用于虚拟机的管理,带有一套基于文本的虚拟机的管理工具–virsh,以及一套用户渴望的图形界面管理工具–virt- manager。libvirt是用python语言写的通用的API,不仅可以管理KVM,也可用于管理XEN。

在所谓的kvm技术中,应用到的其实有2个东西:qemu+kvm

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不能模拟其他设备;

qemu是模拟IO设备(网卡,磁盘),kvm加上qemu之后就能实现真正意义上服务器虚拟化。

因为用到了上面两个东西,所以一般都称之为qemu-kvm。

libvirt则是调用kvm虚拟化技术的接口用于管理的,用libvirt管理方便,直接用qemu-kvm的接口太繁琐.



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