仮想化の世界において、QEMUとKVMは2つの重要な要素技術です。これらは仮想マシンの作成と管理に不可欠であり、さまざまなアプリケーションにわたって組織や個人が仮想化の可能性を十分に活用できるようにしています。
では、どちらがあなたに適しているかをどのように判断すればよいでしょうか？ QEMUとKVMの違い、およびこれらの仮想化技術の長所と短所を見てみましょう。
KVMとは何ですか？
KVM、またはKernel-based Virtual Machineは、オープンソースの仮想化技術です。KVMはLinuxカーネルの一部として動作し、Intel VTやAMD-Vなどのハードウェア拡張機能を利用して、効率的なハードウェア支援型仮想化を実現します。
KVMはホストOSのカーネルと統合することでオーバーヘッドを削減し、QEMUのような純粋なソフトウェアソリューションよりも高いパフォーマンスを実現します。実際、KVMは仮想化フレームワークを提供する一方で、QEMUはよくデバイスのエミュレーションを行うユーザースペースのコンポーネントとして利用されます。
KVMアーキテクチャでは、仮想マシンは通常のLinuxプロセスとして実装され、標準のLinuxスケジューラによってスケジュールされます。各仮想CPUは通常のLinuxプロセスとして現れるため、KVMはLinuxカーネルが持つすべての機能を利用できます。
KVM 自体はエミュレーションを一切行わず、代わりにユーザ空間のプログラムが「/dev/kvm」インターフェースを介してゲスト仮想マシンのアドレス空間をセットアップし、擬似I/Oを提供し、そのビデオ出力をホストのディスプレイに再びマッピングする必要があります。現在、このプログラムはQEMUです。
QEMUとは何ですか？
QEMU、またはQuick Emulatorは、さまざまなホストプラットフォーム上で仮想マシンを実行できるオープンソースのハードウェア仮想化ソフトウェアです。KVMのようにハードウェア支援型仮想化に焦点を当てるのではなく、QEMUは完全システムエミュレーションを使用し、プロセッサ、メモリ、ストレージ、周辺機器などを含むコンピュータシステム全体をシミュレートすることができます。
この柔軟性により、QEMUはクロスプラットフォームの仮想化に最適な選択肢となり、さまざまなアーキテクチャをサポートしています。
KVMとQEMUの関係
これを説明するために、家を建てる例を比較してみましょう。KVMは家を建てるデベロッパーのような存在ですが、インテリアデザインは行いません。一方QEMUは、家を建てることは得意ではありませんが、デコレーションを非常に上手に行うインテリア会社のようなものです。したがって、私たちは家を建てる（ハードウェア仮想化、CPUやメモリリソースの模擬）にはKVMを使い、装飾（ソフトウェアエミュレーション、ネットワークカード、グラフィックカード、ストレージコントローラー、ハードディスクの模擬）にはQEMUを使用します。
QEMU仮想マシンは、KVMモジュールなしでも独立して実行可能な純粋なソフトウェア実装であり、性能は比較的低いです。QEMUはプロセッサの仮想化、メモリの仮想化、I/Oデバイスの仮想化を含む、一連の仮想化機能を提供します。QEMUはユーザースペースのプロセスであり、KVMが提供する特定インターフェース経由で機能を呼び出す必要があります。QEMUの観点から見ると、VMの実行中、QEMUはKVMが提供するシステムコールインターフェースを使用してカーネルを設定し、KVMがプロセッサ上で特別なモードでVMを実行する責任を負います。
KVMはCPUとメモリのみをエミュレートするため、ホスト上でゲストオペレーティングシステムを実行することはできますが、それを画面上で確認したり操作したりすることはできません。そのため、誰かがQEMUのコードを修正し、そのCPUとメモリのエミュレーション部分をKVMに置き換え、ネットワークカードやディスプレイなどの他のデバイスはQEMU自身に任せることにしました。このようにして、QEMUとKVMを組み合わせたものが、完全な仮想化プラットフォームとなっています。
KVM はあくまでカーネルモジュールであり、ユーザーはカーネルモジュールと直接やり取りすることはできません。ユーザーはユーザースペースの管理ツールを使用する必要があり、QEMU はそのようなツールの1つです。KVM と QEMU は互いに補完し合います。QEMU は KVM を通じてハードウェア仮想化の速度を実現し、KVM はデバイスのエミュレーションのために QEMU に依存しています。KVM に対しては他にもユーザースペースのツールが存在し、例えば libvirt、RedHat が開発した virsh、および virt-manager などがあり、QEMU だけが唯一の選択肢というわけではありません。
つまり、簡単で直接的な理解としては、QEMUはコンピュータエミュレータであり、KVMはそのコンピュータエミュレーションの高速化を提供するものです。
QEMUとKVMの違い
KVMとQEMUの両方とも強力な技術であり、プロジェクトの規模や目的に応じて使い分けることができます。QEMUとKVMを比較するために、これらの技術をパフォーマンス、デバイスサポート、管理、使いやすさの観点から分析してみましょう：
1. パフォーマンスと効率
完全なシステムエミュレーション方式を採用しているため、QEMUはKVMよりもリソースを多く消費します。QEMUはハードウェアとゲストオペレーティングシステムの両方をシミュレートするため、より高いオーバーヘッドが発生し、特に計算集約型のワークロードにおいてパフォーマンスのボトルネックを引き起こす可能性があります。
さらに、QEMUはソフトウェア仮想化に依存しており、特定のシナリオで最適なパフォーマンスを発揮できない可能性があります。
KVMはカーネルベースの仮想化技術として、ハードウェア支援による仮想化の利点を享受しています。これにより、KVMはホストプロセッサの仮想化拡張機能に直接アクセスでき、オーバーヘッドを削減し、パフォーマンスを向上させます。
メモリ管理およびCPUスケジューリングのためにホストカーネルを活用することで、KVMは仮想マシンがほぼネイティブ速度で効率的に実行されることを保証します。リソースを多く消費するワークロードやパフォーマンスが重要なアプリケーションでは、KVMは通常QEMUよりも優れた性能を発揮します。
2. デバイスおよびプラットフォームのサポート
QEMUはフルシステムエミュレーションに注力しており、幅広いデバイスやプラットフォームをサポートしています。QEMUは多くのハードウェアコンポーネントをシミュレートできるため、x86やARM、PowerPCなど、異なるアーキテクチャ上で仮想マシンを動作させるための柔軟な選択肢となります。この柔軟性により、QEMUは複数のプラットフォームで作業する必要がある開発者やテスト担当者にとって優れた選択肢となっています。
一方、KVMはハードウェア支援型仮想化に依存しているため、特定の仮想化拡張機能（Intel VTまたはAMD-Vなど）を備えたシステムに限りプラットフォームのサポートが限定されます。したがって、KVMは主にx86ベースのシステムに適しており、クロスプラットフォーム仮想化においてはQEMUほど汎用性がありません。
3. 操作性と管理のしやすさ
QEMUのフルシステムエミュレーション方式は、より直感的で使いやすいインターフェースを提供します。QEMUで仮想マシンを設定するのは比較的簡単であり、複数のアーキテクチャとの互換性により柔軟性が高まります。さらに、QEMUはカーネルの特権なしで実行できるため、管理者権限をあまり必要としないユーザーにとって簡単な選択肢となります。
KVMはカーネルベースの仮想化ソリューションとして、Linuxカーネルと密接に統合されています。Linuxシステムに慣れていないユーザーにとって、この密接な統合により学習曲線が急になる可能性があります。ただし、KVMの管理ツール（例：virt-manager）は、仮想マシンとその設定を管理するための使いやすいインターフェースを提供します。Linuxに精通しているユーザー、または強力な仮想化管理を求めるユーザーにとっては、KVMはパワフルで効率的な選択肢です。
仮想マシンは常にバックアップを取る
また、データ保護が常に重要であることを忘れないでください。最終的に何を選択するにしても、Vinchin Backup & Recovery を利用して、VMに保存された業務上重要なデータを簡単に保護することができます。これは、Proxmox、oVirt、Red Hat Virtualization、Oracle Linux Virtualization Manager、Huawei FusionCompute (KVM) などの、ほとんどの主要なKVMベースの仮想プラットフォームと完全に互換性があります。（ネイティブKVMは現時点ではサポートされていません）
増分バックアップやCBT/CBT代替技術を活用したVMバックアップに加えて、このソフトウェアはファイルレベルのきめ細かい復元、即時復元、V2V（クロスプラットフォーム復旧）、およびその他の効果的で高度な機能をサポートしています。
VMのバックアップはたったの4ステップ、ここではVinchin Backup & Recoveryを使用してProxmox VMをバックアップする方法を紹介します:
1. バックアップ対象を選択します。
2. バックアップ先を選択します。
3. バックアップ戦略を構成します。
4. 採用情報を確認して送信する。
Vinchin Backup & Recovery は数千社もの企業に選ばれており、60日間のフル機能トライアルから、あなたもこの強力なシステムを使い始めることができます。また、お問い合わせよりご要望をお知らせください。その後、あなたのIT環境に合わせたソリューションを受け取ることができます。
KVM およびQEMUに関するFAQ
1. KVMを使わずにQEMUは使用できますか？
はい、QEMUはKVMなしでも使用できますが、ハードウェアアクセラレーションがない場合、パフォーマンスは大幅に遅くなります。KVMなしで使用する場合、QEMUは全体のハードウェアプラットフォームをエミュレートするため、ハードウェア支援による仮想化よりもはるかに遅くなります。
2. KVM/QEMU における libvirt の目的は何ですか？
Libvirtは仮想化プラットフォームの管理に使用されるツールキットおよびAPIです。VMやネットワーク、ストレージその他のリソースの管理を抽象化し、virshなどのコマンドラインツールやvirt-managerなどのグラフィカルツールを通じてKVMやQEMUの管理を簡素化します。
3. KVM/QEMUでの完全仮想化と準仮想化の違いは何ですか？
完全仮想化： ゲストOSは自分が仮想化されたシステム上で動作していることに気づかない。KVMはホストシステムからの完全な分離を提供し、全体のハードウェア環境をシミュレートする。
準仮想化： ゲストOSは仮想化環境で動作していることを認識するように変更されます。これにより、ハイパーバイザー（KVM）と直接通信してパフォーマンスを向上させます。
結論
QEMUとKVMはどちらも強力な仮想化技術であり、それぞれに特徴と利点があります。クロスプラットフォームのサポート、柔軟性、使いやすさが必要であれば、QEMUの方が仮想化ニーズに適している可能性があります。一方で、パフォーマンスや効率性、Linuxとのシームレスな統合が重要であれば、KVMは非常に適切な選択肢です。最終的にQEMUとKVMのどちらを選ぶかは、あなたの特定の要件、ワークロードの特性、およびLinuxシステムへの慣れ具合に依存します。
