Nel mondo della virtualizzazione, QEMU e KVM sono due attori fondamentali. Sono essenziali per la creazione e la gestione di macchine virtuali, permettendo alle organizzazioni e agli individui di sfruttare appieno il potenziale della virtualizzazione in varie applicazioni.
Quindi, come si determina quale sia più adatto per te? Diamo un'occhiata alle differenze tra QEMU e KVM, nonché agli advantage e disadvantage di queste due tecnologie di virtualizzazione.
Cos'è KVM?
KVM, ovvero Kernel-based Virtual Machine, è una tecnologia di virtualizzazione open-source. KVM funziona come parte del kernel di Linux e sfrutta le estensioni hardware come Intel VT o AMD-V per ottenere una virtualizzazione assistita da hardware efficiente.
Integrandosi con il kernel del sistema operativo host, KVM riduce l'overhead e offre prestazioni superiori rispetto a soluzioni puramente software come QEMU. Infatti, KVM fornisce il framework per la virtualizzazione, mentre QEMU viene spesso utilizzato come componente in spazio utente per emulare dispositivi.
In un'architettura KVM, le macchine virtuali vengono implementate come processi regolari di Linux, pianificati dal pianificatore standard di Linux. Ogni CPU virtuale appare come un processo Linux normale, consentendo a KVM di beneficiare di tutte le funzionalità del kernel Linux.
Il KVM di per sé non esegue alcuna emulazione; invece, richiede un programma nello spazio utente per impostare lo spazio indirizzi della macchina virtuale guest tramite l'interfaccia "{/dev/kvm}", fornire I/O simulato e mappare la sua uscita video nuovamente al display dell'host. Attualmente, questo programma è QEMU.
Cos'è QEMU?
QEMU, o Quick Emulator, è un software di virtualizzazione hardware open-source che può eseguire macchine virtuali su diverse piattaforme host. A differenza di KVM, che si concentra sulla virtualizzazione assistita da hardware, QEMU utilizza l'emulazione a sistema completo e può simulare un intero sistema informatico, inclusi il processore, la memoria, l'archiviazione e i dispositivi periferici.
Questa flessibilità rende QEMU una scelta eccellente per la virtualizzazione cross-platform, poiché supporta una varietà di architetture.
Il Rapporto tra KVM e QEMU
Per illustrare questo, confrontiamo la costruzione di una casa: KVM è come lo sviluppatore che costruisce la casa ma non si occupa del design d'interni, mentre QEMU è come l'azienda di design d'interni che forse non costruisce bene la casa ma fa un ottimo lavoro con l'arredamento. Quindi, utilizziamo KVM per costruire la casa (virtualizzazione hardware, simulando risorse CPU e memoria) e QEMU per l'arredamento (emulazione software, simulando schede di rete, schede grafiche, controller di archiviazione e dischi rigidi).
Una macchina virtuale QEMU è un'implementazione puramente software che può funzionare in modo indipendente senza il modulo KVM, ma le sue prestazioni sono inferiori. QEMU fornisce un insieme completo di funzionalità di virtualizzazione, inclusa la virtualizzazione del processore, della memoria e dei dispositivi I/O. QEMU è un processo nello spazio utente che deve richiamare le funzionalità fornite da KVM tramite un'interfaccia specifica. Dal punto di vista di QEMU, durante l'esecuzione della VM, QEMU utilizza le interfacce delle chiamate di sistema fornite da KVM per configurare il kernel, e KVM si occupa di far eseguire la VM in una modalità speciale sul processore.
KVM simula solo CPU e memoria, il che significa che un sistema operativo ospite può eseguirsi sull'host, ma non è possibile vederlo o interagirvi. Quindi, qualcuno ha modificato il codice di QEMU, sostituendo la sua emulazione della CPU e della memoria con KVM, lasciando invece scheda di rete, display, ecc., a QEMU. Di conseguenza, QEMU + KVM insieme formano una piattaforma di virtualizzazione completa.
KVM è solo un modulo del kernel, e gli utenti non possono interagire direttamente con il modulo del kernel. Devono utilizzare strumenti di gestione nello spazio utente, e QEMU è uno di questi strumenti. KVM e QEMU si integrano a vicenda; QEMU raggiunge la velocità di virtualizzazione hardware attraverso KVM, e KVM si affida a QEMU per emulare i dispositivi. Per KVM, esistono altri strumenti nello spazio utente, come libvirt, virsh e virt-manager sviluppato da RedHat, e QEMU non è l'unica opzione.
Quindi, l'interpretazione semplice e diretta è: QEMU è un emulatore di computer e KVM fornisce l'accelerazione per l'emulazione del computer.
QEMU vs. KVM: Differenze
Sia KVM che QEMU sono tecnologie potenti, e puoi utilizzarle in base alla dimensione del progetto e agli obiettivi. Per confrontare QEMU e KVM, analizziamo queste due tecnologie in termini di prestazioni, supporto per dispositivi, gestione e usabilità:
1. Prestazioni ed Efficienza
A causa del suo approccio di emulazione a sistema completo, QEMU è più intensivo rispetto a KVM in termini di utilizzo delle risorse. Poiché QEMU simula sia l'hardware che il sistema operativo guest, subisce un overhead maggiore, il che può portare a bottleneck sulle prestazioni, soprattutto per i carichi di lavoro intensivi in calcolo.
Inoltre, QEMU si basa sulla virtualizzazione software, il che potrebbe limitarne la capacità di raggiungere prestazioni ottimali in alcune situazioni.
KVM, come tecnologia di virtualizzazione basata su kernel, gode dei vantaggi della virtualizzazione assistita da hardware. Ciò consente a KVM di accedere direttamente alle estensioni di virtualizzazione del processore host, riducendo il sovraccarico e migliorando le prestazioni.
Utilizzando il kernel dell'host per la gestione della memoria e la pianificazione del CPU, KVM garantisce che le macchine virtuali funzionino efficacemente a velocità quasi native. Per carichi di lavoro intensivi in termini di risorse e applicazioni critiche per le prestazioni, KVM generalmente supera QEMU.
2. Supporto per dispositivi e piattaforme
QEMU si concentra sull'emulazione a sistema completo, offrendo un ampio supporto per dispositivi e piattaforme. QEMU può simulare numerosi componenti hardware, rendendolo un'opzione versatile per eseguire macchine virtuali su diverse architetture, inclusi x86, ARM, PowerPC e altri. Questa versatilità fa di QEMU una scelta eccellente per sviluppatori e tester che devono lavorare su più piattaforme.
D'altra parte, KVM si basa sulla virtualizzazione assistita da hardware, il che significa che il suo supporto alle piattaforme è limitato ai sistemi con estensioni di virtualizzazione specifiche (come Intel VT o AMD-V). Quindi, KVM è principalmente adatto ai sistemi basati su x86 ed è meno versatile di QEMU quando si tratta di virtualizzazione cross-platform.
3. Facilità di utilizzo e gestione
L'approccio di emulazione a sistema completo di QEMU fornisce un'interfaccia più intuitiva e utente-friendly. Configurare macchine virtuali con QEMU è relativamente semplice, e la sua compatibilità con molteplici architetture aumenta la flessibilità. Inoltre, la capacità di QEMU di funzionare senza privilegi di kernel lo rende una scelta più semplice per gli utenti che richiedono un controllo amministrativo minore.
Come soluzione di virtualizzazione basata su kernel, KVM è strettamente integrata con il kernel di Linux. Per gli utenti non familiari con i sistemi Linux, questa integrazione stretta potrebbe portare a una curva di apprendimento più ripida. Tuttavia, gli strumenti di gestione di KVM (come virt-manager) offrono interfacce utente amichevoli per gestire le macchine virtuali e le loro configurazioni. Per gli utenti familiari con Linux o per coloro che cercano una gestione della virtualizzazione robusta, KVM è una scelta potente ed efficiente.
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FAQ su KVM e QEMU
1. È possibile utilizzare QEMU senza KVM?
Yes, QEMU can be used without KVM, but without hardware acceleration, performance will be significantly slower. When used without KVM, QEMU emulates the entire hardware platform, which is much slower than hardware-assisted virtualization.
2. Qual è lo scopo di libvirt in KVM/QEMU?
Libvirt è un toolkit e un'API utilizzata per gestire piattaforme di virtualizzazione. Astrae la gestione delle VM, delle reti, dell'archiviazione e di altre risorse. Semplifica la gestione di KVM e QEMU attraverso strumenti da riga di comando (come virsh) o strumenti grafici come virt-manager.
3. Qual è la differenza tra una virtualizzazione completa e una para-virtualizzazione in KVM/QEMU?
Virtualizzazione completa: Il sistema operativo guest non è a conoscenza di essere in esecuzione su un sistema virtualizzato. KVM fornisce un'isolamento completo dal sistema host e simula l'intero ambiente hardware.
Paravirtualizzazione: Il sistema operativo guest viene modificato per riconoscere di essere in esecuzione in un ambiente virtualizzato. Comunica direttamente con l'ipervisor (KVM) per migliorare le prestazioni.
Conclusione
Sia QEMU che KVM sono tecnologie di virtualizzazione potenti, ciascuna con proprie fortizze e debolezze uniche. Se hai bisogno di supporto cross-platform, flessibilità e facilità d'uso, QEMU potrebbe essere più adatto alle tue esigenze di virtualizzazione. D'altra parte, se prestazioni, efficienza e integrazione seemless con Linux sono le tue priorità, KVM è una scelta altamente appropriata. In definitiva, la scelta tra QEMU e KVM dipende dai tuoi requisiti specifici, dalle caratteristiche del carico di lavoro e dalla familiarità con i sistemi Linux.
