QEMU、KVM和Virsh的区别

概念

QEMU

QEMU（Quick Emulator）是一个免费的开源模拟器。它通过动态二进制转换模拟机器的处理器，并为机器提供一组不同的硬件和设备模型，使其能够运行各种客户操作系统。它可以与基于内核的虚拟机（KVM）进行互操作，以接近本地速度运行虚拟机。QEMU还可以对用户级进程进行仿真，允许为一种架构编译的应用程序在另一种架构上运行。

KVM

基于内核的虚拟机（KVM）是Linux内核中的一个免费开源虚拟化模块，允许内核充当虚拟机监控程序。KVM需要一个具有硬件虚拟化扩展的处理器，如Intel VT或AMD-V。

Virsh

libvirt是一个开源API、守护进程和管理工具，用于管理平台虚拟化。可用于管理KVM、Xen、VMware ESXi、QEMU等虚拟化技术。在基于云的解决方案的开发中，这些API被广泛用于管理程序的编排层。

区别

QEMU，其中关键字emu，全称emulator，模拟器，所以单纯使用QEMU是采用的完全虚拟化的模式。
QEMU向Guest OS模拟CPU，也模拟其他的硬件，Guest OS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将这些指令转译给真正的硬件。由于所有的指令都需要使用QEMU进行recompiler，因而性能相对较差。但由于存在recompiler，所以QEMU可以跨架构运行程序。

由于完全虚拟化是非常慢的，所以必须要使用硬件辅助虚拟化技术例如Intel-VT，AMD-V，所以需要CPU硬件开启这个标志位，一般在BIOS里面设置。查看是否开启。

grep "vmx" /proc/cpuinfo  # 应用于 Intel CPU 
grep "svm" /proc/cpuinfo # 应用于 AMD CPU

当开始了标志位之后，通过KVM，Guest OS的CPU指令不用经过QEMU转译，而是在CPU直接运行，大大提高了速度。

所以KVM在内核里面需要有一个模块，来设置当前CPU是Guest OS在用，还是Host OS在用。QEMU将KVM整合进来，通过ioctl调用/dev/kvm接口，将有关CPU指令的部分交由内核模块来做，就是QEMU-kvm (QEMU-system-XXX)。如果需要进行网络和存储访问，则通过类虚拟化或者直通Pass through的方式，通过加载特殊的驱动，加速访问网络和存储资源。

此外QEMU还会模拟其他的硬件，如Network, Disk，同样全虚拟化的方式也会影响这些设备的性能。 于是QEMU采取半虚拟化或者类虚拟化的方式，让Guest OS加载特殊的驱动来做这件事情。

例如网络需要加载virtio_net，存储需要加载virtio_blk，Guest需要安装这些半虚拟化驱动，Guest OS知道自己是虚拟机，所以数据直接发送给半虚拟化设备，经过特殊处理，例如排队，缓存，批量处理等性能优化方式，最终发送给真正的硬件，一定程度上提高了性能。

然而直接用QEMU或者QEMU-kvm或者QEMU-system-xxx的很少，大多数人还是通过virsh启动，virsh属于libvirt工具，libvirt是目前使用最为广泛的对KVM虚拟机进行管理的工具和API，但是这个工具不止可以管理KVM。还支持很多其他的虚拟化方案。

Libvirt分服务端和客户端，Libvirtd是一个daemon进程，是服务端，可以被本地的virsh调用，也可以被远程的virsh调用，virsh相当于客户端。

Libvirtd调用QEMU-kvm操作虚拟机，有关CPU虚拟化的部分，QEMU-kvm调用kvm的内核模块来实现

总结

总的来说，QEMU是模拟处理器和外围设备的最低级别。 如果 CPU 启用了 VT，KVM 将对其进行加速。而Libvirt 提供了一个守护进程和客户端来操作虚拟机。