Qemu，KVM，Virsh傻傻的分不清

刘超刘超的通俗云计算 2019-03-29

当你安装了一台Linux，想启动一个KVM虚拟机的时候，你会发现需要安装不同的软件，启动虚拟机的时候，有多种方法：

这些之间是什么关系呢？请先阅读上一篇《我是虚拟机内核我困惑》

有了上一篇的基础，我们就能说清楚来龙去脉。

首先看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，GuestOS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。由于所有的指令都要从Qemu里面过一手，因而性能比较差

按照上一次的理论，完全虚拟化是非常慢的，所以要使用硬件辅助虚拟化技术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

对于Intel CPU 可用命令 grep "vmx" /proc/cpuinfo 判断

对于AMD CPU 可用命令 grep "svm" /proc/cpuinfo 判断

当确认开始了标志位之后，通过KVM，GuestOS的CPU指令不用经过Qemu转译，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。

查看内核模块中是否含有kvm, ubuntu默认加载这些模块

KVM内核模块通过/dev/kvm暴露接口，用户态程序可以通过ioctl来访问这个接口，例如书写下面的程序

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)

Qemu-kvm对kvm的整合从release_0_5_1开始有branch，在1.3.0正式merge到master

qemu和kvm整合之后，CPU的性能问题解决了，另外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，GuestOS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。

至此整个关系如下：

qemu-kvm会创建Guest OS，当需要执行CPU指令的时候，通过/dev/kvm调用kvm内核模块，通过硬件辅助虚拟化方式加速。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。

然而直接用qemu或者qemu-kvm或者qemu-system-xxx的少，大多数还是通过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，可不止管理KVM。

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

这下子，整个相互关系才搞清楚了。

虽然使用virsh创建虚拟机相对简单，但是为了探究虚拟机的究竟如何使用，下一次，我们来解析一下如何裸使用qemu-kvm来创建一台虚拟机，并且能上网。

如果搭建使用过vmware桌面版或者virtualbox桌面版，创建一个能上网的虚拟机非常简单，但是其实背后做了很多事情，下一次我们裸用qemu-kvm，全部使用手工配置，看创建虚拟机都做了哪些事情。

欢迎关注下一次《裸用KVM创建虚拟机，体验virtualbox为你做的10件事情》