KVM、Qemu、Virsh的区别与联系
KVM、Qemu、Virsh的区别与联系
虚拟化技术是云计算和服务器管理中的关键技术，其中KVM、Qemu和Virsh是最常用的组件。本文将详细介绍这些技术的区别与联系，帮助读者更好地理解虚拟化技术的原理和应用场景。
背景
首先来看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。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。
KVM
kvm就是一种中间件，是一个linux的内核模块，将linux变成一个hypervisor，可以虚拟化cpu和内存，在系统需要虚拟化功能的时候，内核把kvm模块调入内存中运行。但用户无法直接控制内核，所以需要一个处于linux内核和用户之间的一个桥梁-qemu
QEMU
qemu是一个完整独立的虚拟化方案，可以对各种底层硬件进行虚拟，用于模拟用户空间，比如I/O，kvm需要借助qemu
QEMU-KVM
kvm运行在内核空间，qemu运行在用户空间，两者结合起来，其中kvm实现对cpu和内存的虚拟化，qemu实现对其他硬件的虚拟化（比如网卡， 硬盘）和对虚拟硬件的调用管理，这样用户创建的虚拟机的cpu指令就不用经过qemu转译，可以直接运行，性能得到很大的提升。
Libvirt
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，libvirt调用qemu-kvm来管理虚拟机。个人理解它就是给用户提供对虚拟机控制的一个工具，可以用命令也可以用图形化对虚拟机进行控制，使用 C 语言编写，可以操作包括 KVM，vmware，XEN，Hyper-v, LXC 等 Hypervisor。