En el mundo de la virtualización, QEMU y KVM son dos actores clave. Son esenciales para crear y gestionar máquinas virtuales, permitiendo a organizaciones e individuos aprovechar al máximo el potencial de la virtualización en diversas aplicaciones.
Entonces, ¿cómo determinas cuál es más adecuado para ti? Echemos un vistazo a las diferencias entre QEMU y KVM, así como a las ventajas y desventajas de estas dos tecnologías de virtualización.
¿Qué es KVM?
KVM, o Kernel-based Virtual Machine, es una tecnología de virtualización de código abierto. KVM se ejecuta como parte del núcleo de Linux y aprovecha las extensiones de hardware como Intel VT o AMD-V para lograr una virtualización asistida por hardware eficiente.
Al integrarse con el kernel del sistema operativo anfitrión, KVM reduce el sobrecosto y proporciona un rendimiento superior a las soluciones puramente de software como QEMU. De hecho, KVM ofrece el marco de virtualización, mientras que QEMU se utiliza a menudo como componente en el espacio de usuario para emular dispositivos.
En una arquitectura KVM, las máquinas virtuales se implementan como procesos regulares de Linux, programados por el planificador estándar de Linux. Cada CPU virtual aparece como un proceso regular de Linux, lo que permite que KVM se beneficie de todas las características del núcleo de Linux.
El propio KVM no realiza ninguna emulación; en su lugar, requiere un programa en el espacio de usuario para configurar el espacio de direcciones de la máquina virtual invitada a través de la interfaz “/dev/kvm”, proporcionar entrada/salida simulada y mapear su salida de video de vuelta a la pantalla del anfitrión. Actualmente, este programa es QEMU.
¿Qué es QEMU?
QEMU, o Quick Emulator, es un software de virtualización de hardware de código abierto que puede ejecutar máquinas virtuales en diferentes plataformas anfitrionas. A diferencia de KVM, que se centra en la virtualización asistida por hardware, QEMU utiliza la emulación de sistema completo y puede simular un sistema informático entero, incluyendo el procesador, la memoria, el almacenamiento y los dispositivos periféricos.
Esta flexibilidad hace que QEMU sea una excelente opción para la virtualización cruzada entre plataformas, ya que admite una variedad de arquitecturas.
La Relación entre KVM y QEMU
Para ilustrar esto, comparesmos con la construcción de una casa: KVM es como el desarrollador que construye la casa pero no se encarga del diseño interior, mientras que QEMU es como la empresa de diseño interior que quizás no construya muy bien la casa, pero hace un excelente trabajo con la decoración. Así que usamos KVM para construir la casa (virtualización de hardware, simulando recursos de CPU y memoria) y QEMU para la decoración (emulación de software, simulando tarjetas de red, tarjetas gráficas, controladores de almacenamiento y discos duros).
Una máquina virtual QEMU es una implementación pura en software que puede ejecutarse de forma independiente sin el módulo KVM, pero su rendimiento es menor. QEMU proporciona un conjunto completo de funciones de virtualización, incluyendo la virtualización del procesador, la virtualización de memoria y la virtualización de dispositivos de E/S. QEMU es un proceso en espacio de usuario que debe llamar a la funcionalidad proporcionada por KVM mediante una interfaz específica. Desde la perspectiva de QEMU, durante la operación de la MV, QEMU utiliza interfaces de llamadas al sistema proporcionadas por KVM para configurar el kernel, y KVM se encarga de ejecutar la MV en un modo especial en el procesador.
KVM solo simula la CPU y la memoria, lo que significa que un sistema operativo invitado puede ejecutarse en el anfitrión, pero no puedes verlo ni interactuar con él. Entonces, alguien modificó el código de QEMU, reemplazando su emulación de CPU y memoria con KVM, mientras dejaba la tarjeta de red, la pantalla, etc., para QEMU. De esta manera, QEMU + KVM juntos forman una plataforma de virtualización completa.
KVM es solo un módulo del kernel, y los usuarios no pueden interactuar directamente con el módulo del kernel. Necesitan utilizar herramientas de gestión en espacio de usuario, y QEMU es una de estas herramientas. KVM y QEMU se complementan; QEMU alcanza la velocidad de virtualización de hardware a través de KVM, y KVM depende de QEMU para emular dispositivos. Para KVM, existen otras herramientas en espacio de usuario, como libvirt, virsh y virt-manager desarrollado por RedHat, y QEMU no es la única opción.
Entonces, la comprensión simple y directa es: QEMU es un emulador de computadoras, y KVM proporciona aceleración para la emulación de la computadora.
QEMU vs. KVM: Diferencias
Tanto KVM como QEMU son tecnologías poderosas, y puedes usarlas dependiendo del tamaño del proyecto y los objetivos. Para comparar QEMU y KVM, analicemos estas dos tecnologías en términos de rendimiento, soporte para dispositivos, gestión y usabilidad:
1. Rendimiento y Eficiencia
Debido a su enfoque de emulación de todo el sistema, QEMU es más intensivo en recursos que KVM. Dado que QEMU simula tanto el hardware como el sistema operativo invitado, genera un mayor costo adicional, lo que podría provocar cuellos de botella en el rendimiento, especialmente para cargas de trabajo intensivas en cómputo.
Además, QEMU depende de la virtualización por software, lo cual puede limitar su capacidad para alcanzar un rendimiento óptimo en algunos escenarios.
KVM, como tecnología de virtualización basada en el kernel, disfruta de las ventajas de la virtualización asistida por hardware. Esto permite que KVM acceda directamente a las extensiones de virtualización del procesador del host, reduciendo el sobrecoste y mejorando el rendimiento.
Al aprovechar el kernel del anfitrión para la gestión de memoria y la programación de CPU, KVM garantiza que las máquinas virtuales se ejecuten eficientemente a velocidades cercanas a las nativas. Para cargas de trabajo intensivas en recursos y aplicaciones críticas en cuanto a rendimiento, KVM suele superar a QEMU.
2. Soporte de dispositivos y plataformas
QEMU se centra en la emulación de sistemas completos, ofreciendo un amplio soporte para dispositivos y plataformas. QEMU puede simular muchos componentes de hardware, lo que lo convierte en una opción versátil para ejecutar máquinas virtuales en diferentes arquitecturas, incluidas x86, ARM, PowerPC y otras. Esta versatilidad hace que QEMU sea una excelente opción para desarrolladores y probadores que necesitan trabajar en múltiples plataformas.
Por otro lado, KVM se basa en la virtualización asistida por hardware, por lo que su compatibilidad con plataformas está limitada a sistemas con extensiones de virtualización específicas (como Intel VT o AMD-V). Por lo tanto, KVM es principalmente adecuado para sistemas basados en x86 y es menos versátil que QEMU en cuanto a la virtualización multiplataforma.
3. Facilidad de uso y gestión
El enfoque de emulación de sistema completo de QEMU proporciona una interfaz más intuitiva y amigable para el usuario. Configurar máquinas virtuales con QEMU es relativamente sencillo, y su compatibilidad con múltiples arquitecturas aumenta la flexibilidad. Además, la capacidad de QEMU de ejecutarse sin privilegios de kernel lo convierte en una opción más simple para aquellos usuarios que requieren un menor control administrativo.
Como solución de virtualización basada en kernel, KVM está estrechamente integrada con el núcleo de Linux. Para los usuarios que no están familiarizados con los sistemas Linux, esta integración cercana puede llevar a una curva de aprendizaje más pronunciada. Sin embargo, las herramientas de gestión de KVM (como virt-manager) ofrecen interfaces amigables para gestionar máquinas virtuales y sus configuraciones. Para los usuarios familiarizados con Linux o aquellos que buscan una gestión de virtualización robusta, KVM es una opción poderosa y eficiente.
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Preguntas frecuentes sobre KVM y QEMU
1. ¿Se puede usar QEMU sin KVM?
Sí, QEMU se puede usar sin KVM, pero sin aceleración por hardware, el rendimiento será significativamente más lento. Al usarse sin KVM, QEMU emula toda la plataforma de hardware, lo cual es mucho más lento que la virtualización asistida por hardware.
2. ¿Cuál es el propósito de libvirt en KVM/QEMU?
Libvirt es un conjunto de herramientas y una API utilizada para gestionar plataformas de virtualización. Abstrae la gestión de máquinas virtuales, redes, almacenamiento y otros recursos. Simplifica la gestión de KVM y QEMU mediante herramientas de línea de comandos (como virsh) o herramientas gráficas como virt-manager.
3. ¿Cuál es la diferencia entre una virtualización completa y una paravirtualización en KVM/QEMU?
Virtualización total: El sistema operativo invitado no es consciente de que está ejecutándose en un sistema virtualizado. KVM proporciona una completa isolación del sistema host y simula todo el entorno de hardware.
Paravirtualización: El sistema operativo invitado se modifica para que sea consciente de que se está ejecutando en un entorno virtualizado. Se comunica directamente con el hipervisor (KVM) para mejorar el rendimiento.
Conclusión
Tanto QEMU como KVM son tecnologías de virtualización potentes, cada una con sus propias fortalezas y debilidades. Si necesitas soporte multiplataforma, flexibilidad y facilidad de uso, QEMU podría ser más adecuado para tus necesidades de virtualización. Por otro lado, si el rendimiento, la eficiencia y la integración fluida con Linux son tus prioridades, KVM es una opción muy adecuada. En última instancia, la decisión entre QEMU y KVM depende de tus requisitos específicos, las características de tu carga de trabajo y tu familiaridad con los sistemas Linux.
