Dans le monde de la virtualisation, QEMU et KVM sont deux acteurs clés. Ils sont essentiels pour créer et gérer des machines virtuelles, permettant ainsi aux organisations et aux particuliers de tirer pleinement parti du potentiel de la virtualisation dans diverses applications.
Alors, comment déterminer laquelle est la plus adaptée à vos besoins ? Examinons les différences entre QEMU et KVM, ainsi que les avantages et inconvénients de ces deux technologies de virtualisation.
Qu'est-ce que KVM ?
KVM, ou Kernel-based Virtual Machine, est une technologie de virtualisation open-source. KVM fonctionne comme partie du noyau Linux et utilise les extensions matérielles telles qu'Intel VT ou AMD-V pour réaliser une virtualisation assistée par le matériel efficace.
En s'intégrant au noyau du système d'exploitation hôte, KVM réduit les surcoûts et offre des performances supérieures aux solutions purement logicielles comme QEMU. En réalité, KVM fournit le cadre de virtualisation, tandis que QEMU est souvent utilisé comme composant en espace utilisateur pour émuler les périphériques.
Dans une architecture KVM, les machines virtuelles sont implémentées comme des processus Linux standards, planifiés par le planificateur Linux standard. Chaque CPU virtuel apparaît comme un processus Linux standard, permettant ainsi à KVM de bénéficier de toutes les fonctionnalités du noyau Linux.
Le KVM lui-même ne réalise aucune émulation ; au lieu de cela, il nécessite un programme en espace utilisateur pour configurer l'espace d'adressage de la machine virtuelle invité via l'interface « /dev/kvm », fournir une simulation des entrées/sorties et relier sa sortie vidéo à l'affichage de l'hôte. Actuellement, ce programme est QEMU.
Qu'est-ce que QEMU ?
QEMU, ou Quick Emulator, est un logiciel open-source de virtualisation matérielle qui peut exécuter des machines virtuelles sur différentes plates-formes hôtes. Contrairement à KVM, qui se concentre sur la virtualisation assistée par le matériel, QEMU utilise l'émulation complète du système et peut simuler un système informatique entier, y compris le processeur, la mémoire, le stockage et les périphériques.
Cette flexibilité fait de QEMU un excellent choix pour la virtualisation cross-platform, car il prend en charge une variété d'architectures.
La Relation entre KVM et QEMU
Pour illustrer cela, comparons la construction d'une maison : KVM est comme le promoteur immobilier qui construit la maison mais ne s'occupe pas de la décoration intérieure, tandis que QEMU est comme l'entreprise de décoration intérieure qui, bien qu'elle ne construise peut-être pas très bien la maison, fait un excellent travail pour l'aménagement. Ainsi, nous utilisons KVM pour construire la maison (virtualisation matérielle, simulation des ressources CPU et mémoire) et QEMU pour la décoration (émulation logicielle, simulation des cartes réseaux, cartes graphiques, contrôleurs de stockage et disques durs).
Une machine virtuelle QEMU est une implémentation pure logicielle qui peut fonctionner indépendamment sans le module KVM, mais ses performances sont plus faibles. QEMU fournit un ensemble complet de fonctions de virtualisation, y compris la virtualisation du processeur, de la mémoire et des périphériques d'entrée/sortie. QEMU est un processus en espace utilisateur qui doit appeler les fonctionnalités fournies par KVM via une interface spécifique. Du point de vue de QEMU, pendant le fonctionnement de la machine virtuelle, QEMU utilise les interfaces d'appel système fournies par KVM pour configurer le noyau, et KVM est responsable de l'exécution de la machine virtuelle en mode spécial sur le processeur.
KVM ne simule que le CPU et la mémoire, ce qui signifie qu'un système d'exploitation invité peut s'exécuter sur l'hôte, mais vous ne pouvez ni le voir ni interagir avec lui. Alors, quelqu'un a modifié le code de QEMU, en remplaçant son émulation du CPU et de la mémoire par KVM, tout en laissant la carte réseau, l'affichage, etc., à QEMU. Ainsi, QEMU + KVM forment ensemble une plateforme de virtualisation complète.
KVM n'est qu'un module de noyau, et les utilisateurs ne peuvent pas interagir directement avec le module de noyau. Ils doivent utiliser des outils de gestion en espace utilisateur, et QEMU est l'un de ces outils. KVM et QEMU se complètent : QEMU atteint la vitesse de virtualisation matérielle grâce à KVM, et KVM s'appuie sur QEMU pour émuler des périphériques. Pour KVM, d'autres outils en espace utilisateur existent, tels que libvirt, virsh et virt-manager développé par RedHat, et QEMU n'est pas la seule option.
Donc, la compréhension simple et directe est : QEMU est un émulateur de ordinateur, et KVM fournit une accélération pour l'émulation du processeur.
QEMU vs. KVM : Différences
Le KVM et le QEMU sont tous deux des technologies puissantes, et vous pouvez les utiliser en fonction de la taille du projet et des objectifs. Pour comparer QEMU et KVM, analysons ces deux technologies en termes de performances, de prise en charge des périphériques, de gestion et de facilité d'utilisation :
1. Performance et efficacité
En raison de son approche d'émulation système complète, QEMU est plus gourmand en ressources que KVM. Comme QEMU émule à la fois le matériel et le système d'exploitation invité, il génère un surcoût plus élevé, ce qui peut entraîner des goulets d'étranglement en matière de performances, notamment pour les charges de travail intensives en calcul.
De plus, QEMU repose sur la virtualisation logicielle, ce qui peut limiter sa capacité à atteindre des performances optimales dans certaines situations.
KVM, en tant que technologie de virtualisation basée sur le noyau, bénéficie des avantages de la virtualisation assistée par matériel. Cela permet à KVM d'accéder directement aux extensions de virtualisation du processeur hôte, réduisant ainsi les surcharges et améliorant les performances.
En s'appuyant sur le noyau hôte pour la gestion de la mémoire et l'ordonnancement du CPU, KVM garantit que les machines virtuelles fonctionnent efficacement à des vitesses proches du niveau natif. Pour les charges de travail intensives en ressources et les applications critiques en termes de performance, KVM dépasse généralement QEMU.
2. Support des appareils et des plateformes
QEMU se concentre sur l'émulation complète du système, offrant un large soutien pour les appareils et les plates-formes. QEMU peut simuler de nombreux composants matériels, ce qui en fait une option polyvalente pour exécuter des machines virtuelles sur différentes architectures, y compris x86, ARM, PowerPC et d'autres. Cette polyvalence rend QEMU un excellent choix pour les développeurs et les testeurs qui doivent travailler sur plusieurs plates-formes.
D'un autre côté, KVM s'appuie sur une virtualisation assistée par le matériel, donc son support de plateforme est limité aux systèmes avec des extensions de virtualisation spécifiques (telles qu'Intel VT ou AMD-V). Ainsi, KVM convient principalement aux systèmes basés sur x86 et est moins polyvalent que QEMU en ce qui concerne la virtualisation multi-plateformes.
3. Facilité d'utilisation et de gestion
L'approche d'éimulation de système complète de QEMU fournit une interface plus intuitive et conviviale. Configurer des machines virtuelles avec QEMU est relativement simple, et sa compatibilité avec plusieurs architectures augmente la flexibilité. De plus, la capacité de QEMU à fonctionner sans privilèges de noyau en fait un choix plus simple pour les utilisateurs ayant besoin d'un moindre contrôle administratif.
En tant que solution de virtualisation basée sur un noyau, KVM est étroitement intégrée au noyau Linux. Pour les utilisateurs qui ne sont pas familiers avec les systèmes Linux, cette intégration serrée peut entraîner une courbe d'apprentissage plus abrupte. Cependant, les outils de gestion de KVM (tels que virt-manager) proposent des interfaces conviviales pour gérer les machines virtuelles et leurs configurations. Pour les utilisateurs familiarisés avec Linux ou ceux recherchant une gestion de virtualisation robuste, KVM est un choix puissant et efficace.
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FAQ sur KVM et QEMU
1. QEMU peut-il être utilisé sans KVM ?
Oui, QEMU peut être utilisé sans KVM, mais sans accélération matérielle, les performances seront nettement plus lentes. Lorsqu'il est utilisé sans KVM, QEMU émule toute la plateforme matérielle, ce qui est beaucoup plus lent que la virtualisation assistée par matériel.
2. Quel est le rôle de libvirt dans KVM/QEMU ?
Libvirt est un jeu d'outils et une API utilisée pour gérer les plates-formes de virtualisation. Elle abstrait la gestion des machines virtuelles, des réseaux, du stockage et d'autres ressources. Elle simplifie la gestion de KVM et QEMU via des outils en ligne de commande (comme virsh) ou des outils graphiques comme virt-manager.
3. Quelle est la différence entre une virtualisation complète et une paravirtualisation dans KVM/QEMU ?
Virtualisation complète : Le système d'exploitation invité ignore qu'il s'exécute sur un système virtualisé. KVM fournit une isolation totale par rapport au système hôte et simule l'intégralité de l'environnement matérielle.
Paravirtualisation : Le système d’exploitation invité est modifié pour être conscient qu’il s’exécute dans un environnement virtualisé. Il communique directement avec l’hyperviseur (KVM) pour une meilleure performance.
Conclusion
QEMU et KVM sont tous deux de puissantes technologies de virtualisation, chacune ayant des forces et des faiblesses uniques. Si vous avez besoin d'une prise en charge multi-plateforme, de flexibilité et de facilité d'utilisation, QEMU pourrait mieux répondre à vos besoins en matière de virtualisation. D'un autre côté, si la performance, l'efficacité et une intégration fluide avec Linux sont vos priorités, KVM est un choix très adapté. En définitive, le choix entre QEMU et KVM dépend de vos exigences spécifiques, des caractéristiques de votre charge de travail et de votre familiarité avec les systèmes Linux.
