QEMU,KVM及QEMU-KVM介绍

What's QEMU

QEMU是一个主机上的VMM（virtual machine monitor）,经过动态二进制转换来模拟CPU，并提供一系列的硬件模型，使guest os认为本身和硬件直接打交道，实际上是同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做。经过这种模式，guest os能够和主机上的硬盘，网卡，CPU，CD-ROM，音频设备和USB设备进行交互。但因为全部指令都须要通过QEMU来翻译，于是性能会比较差：

What's KVM?

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须要处理器硬件自己支持虚拟化扩展，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，除此以外，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。

工做原理

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自己不实现任何模拟，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的建立，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之后，guest os的CPU指令不用再通过QEMU来转译即可直接运行，大大提升了运行速度。但KVM的kvm.ko自己只提供了CPU和内存的虚拟化，因此它必须结合QEMU才能构成一个完整的虚拟化技术，也就是下面要介绍的技术。

What's 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并不能模拟其余设备，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来做为这个工具，QEMU模拟IO设备（网卡，磁盘等），对其进行了修改，最后造成了QEMU-KVM。

在QEMU-KVM中，KVM运行在内核空间，QEMU运行在用户空间，实际模拟建立、管理各类虚拟硬件，QEMU将KVM整合了进来，经过/ioctl 调用 /dev/kvm，从而将CPU指令的部分交给内核模块来作，KVM实现了CPU和内存的虚拟化，但KVM不能虚拟其余硬件设备，所以qemu还有模拟IO设备（磁盘，网卡，显卡等）的做用，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具备两大做用：

1. 提供对cpu，内存（KVM负责），IO设备（QEMU负责）的虚拟
2. 对各类虚拟设备的建立，调用进行管理（QEMU负责）

这个方案中，QEMU模拟其余的硬件，如Network, Disk，一样会影响这些设备的性能。因而又产生了pass through半虚拟化设备virtio_blk, virtio_net，提升设备性能。

QEMU-KVM，是QEMU的一个特定于KVM加速模块的分支，里面包含了不少关于KVM的特定代码，与KVM模块一块儿配合使用。

目前QEMU-KVM已经与QEMU合二为一，全部特定于KVM的代码也都合入了QEMU，当须要与KVM模块配合使用的时候，只须要在QEMU命令行加上 --enable-kvm就能够。