kvm 虚拟化的详细拆分理解，看完你还对KVM不理解吗（Qemu，Qemu-KVM，kvm，Libvirt，半虚拟化）

虚拟化核心问题就是解决虚拟机的内核权限，内核就是计算机系统的管家，管理三个重要的资源：计算，网络，存储，任何程序想要用这三个资源必须经过内核的审核调度处理

参考：虚拟机内核

Qemu是什么？

Qemu官网：点击访问

Qemu 是纯软件实现的虚拟化模拟器，几乎可以模拟任何硬件设备，对于虚拟机内核而言面对的就是真实的硬件，实际是由Qemu模拟的环境，虚拟机就可以和主机上的硬盘，网卡，CPU，CD-ROM，音频设备和USB设备进行交互。但由于所有指令都需要经过QEMU来翻译，因而性能会比较差

KVM是什么？

基于寄居虚拟化架构来实现硬件辅助全虚拟化

KVM实际是linux内核提供的虚拟化架构，可将内核直接充当VMM（hypervisor）来使用。KVM需要处理器硬件本身支持虚拟化扩展，如intel VT 和AMD AMD-V技术。

VMM运行在特权模式，主要作用是隔离并且管理上层运行的多个虚拟机，仲裁它们对底层硬件的访问，并为每个客户操作系统虚拟一套独立于实际硬件的虚拟硬件环境（包括处理器，内存，I/O设备）

那么KVM就是弥补Qemu的性能不足之处，KVM本身不实现任何模拟，仅仅是暴露了一个/dev/kvm接口，这个接口可被宿主机用来主要负责vCPU的创建，虚拟内存的地址空间分配，vCPU寄存器的读写以及vCPU的运行。有了KVM以后，guest os的CPU指令不用再经过QEMU来转译便可直接运行，大大提高了运行速度。但KVM的kvm.ko本身只提供了CPU和内存的虚拟化，所以它必须结合QEMU才能构成一个完整的虚拟化技术

Qemu-KVM是什么？

KVM负责cpu虚拟化+内存虚拟化，但kvm并不能模拟其他设备，还必须有个运行在用户空间的工具才行。KVM的开发者选择了比较成熟的开源虚拟化软件QEMU来作为这个工具，QEMU模拟IO设备（网卡，磁盘等），对其进行了修改，最后形成了QEMU-KVM。

KVM加上QEMU后就是完整意义上的服务器虚拟化**

提供对cpu，内存（KVM负责），IO设备（QEMU负责）的虚拟
对各种虚拟设备的创建，调用进行管理（QEMU负责）

Libvirt是什么？

Libvirt 是管理虚拟机和其他虚拟化功能，比如存储管理，网络管理的软件集合。它包括一个API 库，一个守护程序（libvirtd）和一个命令行工具（virsh），libvirt 的主要目标是为各种虚拟化工具提供一套方便、可靠的编程接口，用一种单一的方式管理多种不同的虚拟化提供方式

virsh：libvirt对应的shell命令，理解成客户端
libvirtd：daemon进程，服务端
webvirtmgr：通过web界面管理虚拟机，需要调用Libvirt的API接口来管理

virtio半虚拟化是什么？

Qemu模拟其他的硬件，如Network, Disk，同样会影响这些设备的性能，于是又产生了半虚拟化

Virtio半虚拟化驱动的方式，可以获得很好的I/O性能，其性能几乎可以达到和native(即:非虚拟化环境中的原生系统)差不多的I/O性能。所以，在使用KVM之时，如果宿主机内核和客户机都支持virtio的情况下，一般推荐使用virtio达到更好的性能。当然，virtio的也是有缺点的，它必须要客户机安装特定的Virtio驱动使其知道是运行在虚拟化环境中，且按照Virtio的规定格式进行数据传输，不过客户机中可能有一些老的Linux系统不支持virtio和主流的Windows系统需要安装特定的驱动才支持Virtio。

VIRTIO_PCI （virtio设备的PCI驱动程序）
VIRTIO_BALLOON （ Virtio内存气球驱动程序）
VIRTIO_BLK （ Virtio块驱动程序）
VIRTIO_NET （ Virtio网络驱动程序）

前端：是存在于客户机中的驱动模块。

后端：是存在于Qemu中的处理程序。

中间层：在前端和后端之间，还定义了一层来支持客户机与Qemu之间的通信。Virtio和virtio-ring可以看成是一层，Virtio是虚拟队列接口，就是将前端驱动程序附加到后端处理程序，算是前后端通信的桥梁，主要实现控制面，virtio-ring实现了两个环形缓冲，分别保存前后端的信息，实现具体的通讯机制和通讯流是偏向数据面，是桥梁的具体实现。

部分参考：https://www.cnblogs.com/echo1937/p/7138294.html
半虚拟化参考：https://my.oschina.net/davehe/blog/130124