No mundo da virtualização, QEMU e KVM são dois participantes cruciais. Eles são essenciais para criar e gerenciar máquinas virtuais, permitindo que organizações e indivíduos aproveitem plenamente o potencial da virtualização em várias aplicações.
Bem, como você determina qual é mais adequado para você? Vamos dar uma olhada nas diferenças entre QEMU e KVM, bem como nas vantagens e desvantagens dessas duas tecnologias de virtualização.
O que é KVM?
KVM, ou Kernel-based Virtual Machine, é uma tecnologia de virtualização de código aberto. O KVM executa como parte do kernel do Linux e utiliza extensões de hardware, como Intel VT ou AMD-V, para alcançar uma virtualização assistida por hardware eficiente.
Integrando-se ao núcleo do sistema operacional hospedeiro, o KVM reduz a sobrecarga e fornece um desempenho superior às soluções puramente baseadas em software, como o QEMU. Na verdade, o KVM oferece o framework de virtualização, enquanto o QEMU frequentemente é usado como componente no espaço de usuário para emular dispositivos.
Em uma arquitetura KVM, máquinas virtuais são implementadas como processos regulares do Linux, agendados pelo agendador padrão do Linux. Cada CPU virtual aparece como um processo regular do Linux, permitindo que o KVM se beneficie de todas as funcionalidades do kernel do Linux.
O próprio KVM não realiza nenhuma emulação; em vez disso, ele requer um programa no espaço de usuário para configurar o espaço de endereços da máquina virtual convidada por meio da interface “/dev/kvm”, fornecer I/O simulada e mapear sua saída de vídeo de volta para a exibição do host. Atualmente, esse programa é o QEMU.
O que é QEMU?
QEMU, ou Quick Emulator, é um software de virtualização de hardware de código aberto que pode executar máquinas virtuais em diferentes plataformas host. Ao contrário do KVM, que se concentra na virtualização assistida por hardware, o QEMU utiliza emulação de sistema completo e pode simular um sistema de computador inteiro, incluindo o processador, memória, armazenamento e dispositivos periféricos.
Essa flexibilidade torna o QEMU uma excelente escolha para virtualização cross-platform, pois ele suporta várias arquiteturas.
A Relação Entre KVM e QEMU
Para ilustrar isso, vamos comparar com a construção de uma casa: KVM é como o construtor que constrói a casa, mas não faz o design de interiores, enquanto o QEMU é como a empresa de design de interiores que pode não construir bem a casa, mas faz um ótimo trabalho com a decoração. Assim, usamos o KVM para construir a casa (virtualização de hardware, simulando recursos de CPU e memória) e o QEMU para a decoração (emulação de software, simulando placas de rede, placas gráficas, controladores de armazenamento e discos rígidos).
A máquina virtual QEMU é uma implementação pura em software que pode funcionar de forma independente sem o módulo KVM, mas sua performance é inferior. O QEMU oferece um conjunto completo de recursos de virtualização, incluindo virtualização de processador, memória e dispositivos de E/S. O QEMU é um processo no espaço de usuário que deve chamar as funcionalidades fornecidas pelo KVM por meio de uma interface específica. Do ponto de vista do QEMU, durante a operação da VM, o QEMU utiliza interfaces de chamada de sistema fornecidas pelo KVM para configurar o kernel, e o KVM é responsável por executar a VM em um modo especial no processador.
A KVM apenas simula CPU e memória, o que significa que um sistema operacional convidado pode ser executado no host, mas você não pode vê-lo ou interagir com ele. Então, alguém modificou o código do QEMU, substituindo sua emulação de CPU e memória pela KVM, enquanto deixava o cartão de rede, a exibição, etc., para o QEMU. Assim, QEMU + KVM juntos formam uma plataforma de virtualização completa.
O KVM é apenas um módulo de kernel, e os usuários não podem interagir diretamente com o módulo de kernel. Eles precisam usar ferramentas de gerenciamento no espaço de usuário, e o QEMU é uma dessas ferramentas. KVM e QEMU se complementam; o QEMU atinge a velocidade de virtualização de hardware por meio do KVM, e o KVM depende do QEMU para emular dispositivos. Para o KVM, existem outras ferramentas no espaço de usuário, como libvirt, virsh e o virt-manager desenvolvido pela RedHat, e o QEMU não é a única opção.
Portanto, a compreensão simples e direta é: o QEMU é um emulador de computador, e o KVM fornece aceleração para a emulação do computador.
QEMU vs. KVM: Diferenças
Tanto KVM quanto QEMU são tecnologias poderosas, e você pode usá-las de acordo com o tamanho do projeto e os objetivos. Para comparar QEMU e KVM, vamos analisar essas duas tecnologias em termos de desempenho, suporte a dispositivos, gerenciamento e usabilidade:
1. Desempenho e Eficiência
Devido à sua abordagem de emulação de sistema completo, o QEMU é mais intensivo em recursos do que o KVM. Como o QEMU simula tanto o hardware quanto o sistema operacional convidado, ele gera um custo adicional maior, o que pode levar a gargalos de desempenho, especialmente para cargas de trabalho intensivas em cálculos.
Além disso, o QEMU utiliza virtualização de software, o que pode limitar sua capacidade de atingir o desempenho ótimo em alguns cenários.
A KVM, como uma tecnologia de virtualização baseada em kernel, possui as vantagens da virtualização assistida por hardware. Isso permite que a KVM acesse diretamente as extensões de virtualização do processador do host, reduzindo a sobrecarga e melhorando o desempenho.
Ao utilizar o kernel do host para gerenciamento de memória e agendamento de CPU, o KVM garante que as máquinas virtuais executem eficientemente a velocidades próximas às nativas. Para cargas de trabalho intensivas em recursos e aplicações críticas para desempenho, o KVM geralmente supera o QEMU.
2. Suporte para Dispositivos e Plataformas
O QEMU se concentra na emulação de sistema completo, oferecendo amplo suporte a dispositivos e plataformas. O QEMU pode simular muitos componentes de hardware, tornando-o uma opção versátil para executar máquinas virtuais em diferentes arquiteturas, incluindo x86, ARM, PowerPC e outras. Essa versatilidade faz do QEMU uma excelente escolha para desenvolvedores e testadores que precisam trabalhar em várias plataformas.
Por outro lado, o KVM depende da virtualização assistida por hardware, então seu suporte à plataforma é limitado a sistemas com extensões de virtualização específicas (como Intel VT ou AMD-V). Assim, o KVM é principalmente adequado para sistemas baseados em x86 e é menos versátil que o QEMU quando se trata de virtualização multiplataforma.
3. Facilidade de Uso e Gerenciamento
A abordagem de emulação de sistema completo do QEMU fornece uma interface mais intuitiva e amigável. Configurar máquinas virtuais com o QEMU é relativamente simples, e sua compatibilidade com várias arquiteturas aumenta a flexibilidade. Além disso, a capacidade do QEMU de funcionar sem privilégios de kernel o torna uma escolha mais simples para usuários que precisam de menos controle administrativo.
Como uma solução de virtualização baseada em kernel, o KVM está intimamente integrado com o kernel do Linux. Para usuários que não estão familiarizados com sistemas Linux, essa integração apertada pode levar a uma curva de aprendizado mais íngreme. No entanto, as ferramentas de gerenciamento do KVM (como o virt-manager) oferecem interfaces amigáveis para gerenciar máquinas virtuais e suas configurações. Para usuários familiarizados com Linux ou aqueles que buscam uma gestão de virtualização robusta, o KVM é uma escolha poderosa e eficiente.
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Perguntas frequentes sobre KVM e QEMU
1. O QEMU pode ser usado sem o KVM?
Sim, o QEMU pode ser usado sem o KVM, mas sem aceleração de hardware, o desempenho será significativamente mais lento. Quando usado sem o KVM, o QEMU emula toda a plataforma de hardware, o que é muito mais lento do que a virtualização assistida por hardware.
2. Qual é a finalidade do libvirt no KVM/QEMU?
Libvirt é um conjunto de ferramentas e API usado para gerenciar plataformas de virtualização. Ele abstrai o gerenciamento de VMs, redes, armazenamento e outros recursos. Simplifica o gerenciamento do KVM e QEMU por meio de ferramentas de linha de comando (como virsh) ou ferramentas gráficas como virt-manager.
3. Qual é a diferença entre uma virtualização total e para-virtualização no KVM/QEMU?
Virtualização total: O sistema operacional convidado não tem ciência de que está sendo executado em um sistema virtualizado. O KVM fornece isolamento completo do sistema host e simula todo o ambiente de hardware.
Para-virtualização: O sistema operacional convidado é modificado para ter ciência de que está sendo executado em um ambiente virtualizado. Ele se comunica diretamente com o hipervisor (KVM) para melhor desempenho.
Conclusão
Tanto o QEMU quanto o KVM são tecnologias poderosas de virtualização, cada uma com suas próprias vantagens e desvantagens. Se você precisa de suporte multiplataforma, flexibilidade e facilidade de uso, o QEMU pode ser mais adequado para as suas necessidades de virtualização. Por outro lado, se desempenho, eficiência e integração perfeita com Linux são suas prioridades, o KVM é uma escolha altamente apropriada. No fim das contas, a decisão entre QEMU e KVM depende dos seus requisitos específicos, das características da sua carga de trabalho e da sua familiaridade com sistemas Linux.
