Im Bereich der Virtualisierung sind QEMU und KVM zwei wichtige Akteure. Sie sind essenziell für die Erstellung und Verwaltung von virtuellen Maschinen und ermöglichen es Organisationen und Einzelpersonen, das volle Potenzial der Virtualisierung in verschiedenen Anwendungen zu nutzen.
Nun, wie entscheiden Sie, welche für Sie besser geeignet ist? Schauen wir uns die Unterschiede zwischen QEMU und KVM sowie die Vorteile und Nachteile dieser beiden Virtualisierungstechnologien an.
Was ist KVM?
KVM, short for Kernel-based Virtual Machine, ist eine Open-Source-Virtualisierungstechnologie. KVM läuft als Teil des Linux-Kernels und nutzt Hardwareerweiterungen wie Intel VT oder AMD-V, um effiziente hardwareunterstützte Virtualisierung zu erreichen.
Durch die Integration in den Kernel des Host-Betriebssystems reduziert KVM Overhead und bietet höhere Leistung als reine Softwaresolutionen wie QEMU. Tatsächlich bietet KVM den Virtualisierungsrahmen, während QEMU oft als Userspace-Komponente zum Emulieren von Geräten verwendet wird.
In einer KVM-Architektur werden virtuelle Maschinen als normale Linux-Prozesse implementiert, die vom standardmäßigen Linux-Planer geplant werden. Jeder virtuelle CPU erscheint als ein regulärer Linux-Prozess, wodurch KVM von allen Funktionen des Linux-Kernels profitieren kann.
KVM selbst führt keine Emulation aus; stattdessen erfordert es ein Programmm im Userspace, um den Adressraum einer Gast-VM über die „/dev/kvm“-Schnittstelle einzurichten, simulierten E/A bereitzustellen und ihre Videoausgabe auf die Anzeige des Hosts zu mappen. Aktuell ist dieses Programm QEMU.
Was ist QEMU?
QEMU, oder Quick Emulator, ist eine Open-Source-Hardwarevirtualisierungssoftware, die virtuelle Maschinen auf verschiedenen Host-Plattformen ausführen kann. Im Gegensatz zu KVM, das sich auf hardwareunterstützte Virtualisierung konzentriert, verwendet QEMU vollständige Systememulation und kann ein gesamtes Computersystem, einschließlich des Prozessors, des Speichers, der Speicherung und der Peripheriegeräte, simulieren.
Diese Flexibilität macht QEMU zu einer hervorragenden Wahl für die Cross-Plattform-Virtualisierung, da es eine Vielzahl von Architekturen unterstützt.
Das Verhältnis zwischen KVM und QEMU
Um dies zu veranschaulichen, vergleichen wir es mit dem Bauen eines Hauses: KVM ist wie der Bauunternehmer, der das Haus baut, aber keine Inneneinrichtung vornimmt, während QEMU wie das Inneneinrichtungsunternehmen ist, das vielleicht nicht besonders gut das Haus baut, aber eine hervorragende Arbeit bei der Gestaltung leistet. Daher nutzen wir KVM, um das Haus zu bauen (Hardware-Virtualisierung, Simulieren von CPU- und Speicherressourcen) und QEMU für die Ausstattung (Software-Emulation, Simulieren von Netzwerkkarten, Grafikkarten, Speicherkontrollern und Festplatten).
Eine QEMU-Virtuelle Maschine ist eine reine Softwareimplementierung, die unabhängig vom KVM-Modul laufen kann, aber ihre Leistung ist geringer. QEMU bietet einen vollständigen Satz an Virtualisierungsfunktionen, einschließlich Prozessorenvirtualisierung, Speichervirtualisierung und E/A-Gerätevirtualisierung. QEMU ist ein Benutzerbereichsprozess, der über eine spezifische Schnittstelle die von KVM bereitgestellten Funktionen aufrufen muss. Aus Sicht von QEMU verwendet QEMU während des Betriebs der VM Systemaufruf-Schnittstellen, die von KVM bereitgestellt werden, um den Kernel zu konfigurieren, und KVM ist dafür verantwortlich, die VM in einem speziellen Modus auf dem Prozessor auszuführen.
KVM simuliert nur CPU und Speicher, was bedeutet, dass ein Gastauftragssystem auf dem Host laufen kann, aber Sie können es nicht sehen oder mit ihm interagieren. Deshalb hat jemand den QEMU-Code geändert, indem er die Emulation von CPU und Speicher durch KVM ersetzt hat, während er Netzwerkkarte, Anzeige usw. bei QEMU belassen hat. Daher bilden QEMU + KVM zusammen eine vollständige Virtualisierungsplattform.
KVM ist nur ein Kernel-Modul, und Benutzer können nicht direkt mit dem Kernel-Modul interagieren. Sie müssen Userspace-Management-Tools verwenden, und QEMU ist eines dieser Tools. KVM und QEMU ergänzen sich; QEMU erreicht durch KVM die Geschwindigkeit der Hardwarevirtualisierung, und KVM basiert auf QEMU zur Emulation von Geräten. Für KVM existieren weitere Userspace-Tools wie libvirt, virsh und das von RedHat entwickelte virt-manager, und QEMU ist daher keine einzige Option.
Also, das einfache und direkte Verständnis ist: QEMU ist ein Computersimulator, und KVM bietet Beschleunigung für die Simulation des Computers.
QEMU vs. KVM: Unterschiede
Sowohl KVM als auch QEMU sind leistungsstarke Technologien, und Sie können sie je nach Projektausmaß und -zielen verwenden. Um QEMU und KVM zu vergleichen, analysieren wir diese beiden Technologien hinsichtlich Leistung, Geräteunterstützung, Verwaltung und Benutzbarkeit:
1. Leistung und Effizienz
Aufgrund seines vollständigen System-Emulationsansatzes ist QEMU ressourcenschwerer als KVM. Da QEMU sowohl die Hardware als auch das Gastbetriebssystem simuliert, entstehen höhere Overheads, was zu Leistungsengpässen führen kann, insbesondere bei rechenintensiven Workloads.
Außerdem basiert QEMU auf Software-Virtualisierung, was seine Fähigkeit in einigen Szenarien einschränken kann, optimale Leistung zu erbringen.
KVM, eine kernelbasierte Virtualisierungstechnologie, nutzt die Vorteile der hardwareunterstützten Virtualisierung. Dies ermöglicht es KVM, direkt auf die Virtualisierungs-Erweiterungen des Host-Prozessors zuzugreifen, wodurch Overhead reduziert und die Leistung verbessert wird.
Indem es den Host-Kernel für den Speichermanagement- und CPU-Scheduling nutzt, stellt KVM sicher, dass virtuelle Maschinen effizient nahe bei den nativen Geschwindigkeiten laufen. Bei ressourcenintensiven Workloads und leistungsentscheidenden Anwendungen übertrifft KVM normalerweise QEMU.
2. Geräte- und Plattformunterstützung
QEMU konzentriert sich auf die vollständige Systememulation und bietet eine breite Unterstützung von Geräten und Plattformen. QEMU kann viele Hardware-Komponenten simulieren, was es zu einer vielseitigen Option für das Ausführen von virtuellen Maschinen auf unterschiedlichen Architekturen, einschließlich x86, ARM, PowerPC und anderen, macht. Diese Vielseitigkeit macht QEMU zu einer hervorragenden Wahl für Entwickler und Tester, die auf mehreren Plattformen arbeiten müssen.
Andererseits basiert KVM auf hardwareunterstützter Virtualisierung, weshalb die Plattformunterstützung auf Systeme mit bestimmten Virtualisierungs-Erweiterungen (wie Intel VT oder AMD-V) beschränkt ist. Daher ist KVM hauptsächlich für x86-basierte Systeme geeignet und weniger vielseitig als QEMU bei der Cross-Plattform-Virtualisierung.
3. Benutzerfreundlichkeit und Verwaltung
QEMUs Ansatz der vollständigen Systememulation bietet eine intuitivere und benutzerfreundlichere Schnittstelle. Die Einrichtung von virtuellen Maschinen mit QEMU ist relativ einfach, und seine Kompatibilität mit mehreren Architekturen erhöht die Flexibilität. Darüber hinaus ermöglicht QEMU die Ausführung ohne Kernel-Rechte, was es für Benutzer, die weniger administrative Kontrolle benötigen, zu einer einfacheren Wahl macht.
Als kernelbasierte Virtualisierungslösung ist KVM eng mit dem Linux-Kernel integriert. Für Benutzer, die sich nicht mit Linux-Systemen auskennen, kann diese enge Integration zu einem stärkeren Lernkurvenanforderungen führen. Die Verwaltungstools von KVM (wie virt-manager) bieten jedoch benutzerfreundliche Schnittstellen zur Verwaltung von virtuellen Maschinen und deren Konfigurationen. Für Benutzer, die mit Linux vertraut sind oder eine stabile Virtualisierungsverwaltung suchen, ist KVM eine leistungsstarke und effiziente Wahl.
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KVM und QEMU FAQs
1. Kann QEMU ohne KVM verwendet werden?
Ja, QEMU kann ohne KVM verwendet werden, aber ohne Hardware-Beschleunigung wird die Leistung erheblich langsamer sein. Wenn QEMU ohne KVM verwendet wird, emuliert es die gesamte Hardwareplattform, was viel langsamer ist als hardwareunterstützte Virtualisierung.
2. Was ist der Zweck von libvirt in KVM/QEMU?
Libvirt ist ein Werkzeugkasten und eine API, die zur Verwaltung von Virtualisierungsplattformen verwendet wird. Es abstrahiert die Verwaltung von virtuellen Maschinen, Netzwerken, Speicher und anderen Ressourcen. Es vereinfacht das Manage von KVM und QEMU durch Befehlszeilenwerkzeuge (wie virsh) oder grafische Werkzeuge wie virt-manager.
3. Was ist der Unterschied zwischen voller Virtualisierung und Para-Virtualisierung in KVM/QEMU?
Vollständige Virtualisierung: Das Gast-OS ist sich nicht bewusst, dass es auf einem virtualisierten System läuft. KVM bietet eine vollständige Isolation vom Hostsystem und simuliert die gesamte Hardwareumgebung.
Para-Virtualisierung: Das Gastbetriebssystem wird modifiziert, um zu wissen, dass es in einer virtualisierten Umgebung läuft. Es kommuniziert direkt mit dem Hypervisor (KVM) für eine bessere Leistung.
Schlussfolgerung
Sowohl QEMU als auch KVM sind leistungsstarke Virtualisierungstechnologien, jeweils mit einzigartigen Stärken und Schwächen. Wenn Sie Plattformübergreifende Unterstützung, Flexibilität und Benutzerfreundlichkeit benötigen, ist QEMU möglicherweise besser für Ihre Virtualisierungsanforderungen geeignet. Andererseits, wenn Leistung, Effizienz und nahtlose Integration in Linux Ihre Prioritäten sind, ist KVM eine sehr passende Wahl. Letztendlich hängt die Entscheidung zwischen QEMU und KVM von Ihren spezifischen Anforderungen, Workload-Charakteristiken und Ihrer Vertrautheit mit Linux-Systemen ab.
