QEMU与虚拟机有何联系区别，QEMU属于虚拟机吗

QEMU与虚拟机技术的关系是工具与生态的关系：虚拟机技术是解决资源隔离与复用问题的整体框架，而QEMU是这个框架中最灵活的“翻译官”，负责把一套硬件指令翻译成另一套硬件能听懂的指令，让虚拟机在异构环境下也能跑起来。

QEMU是虚拟机技术里的“翻译官”，不是“房东”

虚拟化技术解决的核心问题,是把一台物理机的CPU、内存、磁盘、网卡拆成多份，分给多个“租户”使用，传统虚拟化方案里，宿主机是房东，虚拟机是租客，而QEMU的角色更特殊它不是房东，而是帮着两边沟通的翻译。

虚拟化技术体系里，QEMU的位置在哪

行业共识认为,虚拟化技术分为两大阵营：一类是模拟器，一类是虚拟机监视器（Hypervisor），QEMU同时踩在这两条船上。

• 纯模拟模式：QEMU自己扮演整台电脑，CPU、内存、磁盘、网卡全部用软件模拟，客户机以为自己运行在真实硬件上，实际上所有指令都经过QEMU翻译。
• 加速模式：QEMU配合Linux内核的KVM模块，把CPU和内存的访问直接交给硬件虚拟化扩展处理，QEMU只负责模拟外设和管理接口。

行业内经常把QEMU和KVM放在一起说,但严格来讲，QEMU是用户态工具，KVM是内核态模块，两者分工明确：KVM提供CPU虚拟化和内存虚拟化的底层能力，QEMU提供设备模型、BIOS固件、磁盘镜像格式、网络后端等上层的“人机交互”部分。

三种虚拟化路线，QEMU占了两种类

虚拟化技术演进到今天,主流路线大致有三条：

• 全虚拟化：客户机无需修改，以为自己独占硬件，QEMU的TCG模式和KVM加速模式都属于这一类。
• 半虚拟化：客户机知道自己跑在虚拟环境里，通过特殊驱动与宿主机协作，典型代表是virtio、Xen的PV模式，QEMU支持virtio设备模型，能让虚拟机网络和磁盘性能大幅提升。
• 操作系统级虚拟化：也就是容器，共享宿主机内核，不做硬件模拟，QEMU在这条路线上不参与。

可以说,QEMU是虚拟机技术里覆盖最广的开源实现，既能在x86上模拟ARM，也能在ARM上模拟x86，还能模拟RISC-V、MIPS、SPARC等架构，这套跨架构能力在其他商业化虚拟化产品里几乎看不到。

QEMU和KVM有什么区别？一个出脑子，一个出力气

很多人把QEMU和KVM混为一谈,实际观察两者运行状态就能发现：QEMU是一个进程，KVM是内核里的一组功能开关，QEMU负责“演”，KVM负责“跑”。

QEMU负责把硬件外设“演”给客户机看

当你启动一台QEMU虚拟机时,QEMU会做这几件事：

• 分配一块内存作为客户机的物理地址空间
• 创建一个QEMU进程,里面运行着客户机的vCPU线程
• 模拟出主板、BIOS、网卡、显卡、磁盘控制器等设备
• 把客户机的每一个PIO（端口I/O）和MMIO（内存映射I/O）操作截获，翻译成宿主机上的真实设备操作

这一整套流程是纯软件的,QEMU不直接让客户机的指令跑到物理CPU上，而是通过动态二进制翻译（TCG，Tiny Code Generator）把客户机指令切碎、翻译、再执行，翻译出来的指令已经变了模样，但执行结果和客户机预期一模一样。

KVM负责把CPU和内存真实地借给虚拟机用

KVM的介入改变了这个格局,KVM利用Intel VT-x或AMD-V硬件虚拟化扩展，让客户机的绝大部分指令直接在物理CPU上执行，不需要翻译。

具体流程变成：

1. QEMU创建vCPU线程,通过/dev/kvm接口把vCPU注册进内核
2. KVM执行KVM_RUN指令，让vCPU切入客户模式
3. 客户机的普通指令直接跑在物理核上,只有遇到特权指令或外部事件才“陷入”到KVM
4. 陷入后,KVM把控制权交还给QEMU处理设备模拟

最终表现就是不敏感指令零翻译、零损耗，只有设备I/O路径会慢一些。

没有KVM的QEMU，就像没通电的发动机

QEMU单独使用也能跑虚拟机,但性能损失明显，反过来，KVM单独存在没有意义它只能提供CPU和内存的虚拟化能力，没有设备模型、没有磁盘格式、没有命令行管理界面，用户操作的入口始终是QEMU。

在Linux发行版里,通常安装qemu-system-x86和qemu-utils就能获得完整能力，KVM作为内核模块一般已默认编译，运行前可以用kvm-ok检查硬件虚拟化是否开启。

QEMU虚拟机性能怎么样？先问自己开没开加速

业内专家指出,问到QEMU虚拟机性能的问题，必须先明确一个前提：你用的是TCG纯模拟还是KVM加速，两者差距巨大，不先搞清楚这一点，任何性能讨论都没有意义。

纯软件模拟模式：能跑，但别指望干活

TCG模式下的QEMU性能表现,多数情况下只有物理机的二到三成功力，为什么？因为每一次客户机指令执行都伴随着翻译、缓存、再翻译的开销，虽然TCG有翻译缓存（TB Cache），能把重复执行的代码块缓存下来，但缓存命中率在复杂工作负载下并不理想。

实测体验是：在TCG模式下启动一个Windows XP系统，开机需要一两分钟，打开Office文档有明显卡顿，跑编译任务的时间是物理机的三到五倍，这个模式的价值在于验证系统启动流程、测试跨架构软件、做嵌入式开发调试，而不是当作日常生产力环境。

KVM加速模式：多数场景接近原生性能

开启KVM加速后,QEMU虚拟机的CPU性能接近物理机，内存延迟也几乎没有增加，影响性能的主要瓶颈转移到了磁盘和网络设备模拟上。

常见的优化操作是给客户机安装virtio驱动：

• 磁盘：使用virtio-blk或virtio-scsi设备取代默认的IDE模拟
• 网络：使用virtio-net设备取代默认的e1000模拟
• 显示：使用virtio-gpu提升图形响应速度

在不支持KVM的平台上,QEMU也支持Windows的WHPX加速接口和macOS的Hypervisor.framework加速接口，也就是说在Windows宿主机或Mac宿主机上，QEMU同样能获得接近原生的CPU性能，对于持有Intel Mac或M系列芯片Mac的用户，用QEMU跑虚拟机是不错的选择，它在Apple Silicon上的性能口碑较好。

用QEMU搭实验室环境比VMware更轻

QEMU的命令行启动方式看起来门槛高,但一旦习惯，效率优势明显，写一个启动脚本，几分钟就能拉起整套测试环境，比打开VMware Workstation建虚拟机再加载系统镜像快一倍以上，配合快照功能，做系统实验、内核调试、恶意软件分析都很顺手。

QEMU和VMware哪个好？关键看你被不被“全家桶”绑架

在“QEMU和VMware哪个好”这个问题上，答案取决于你的实际使用场景，两边没有绝对优劣，只有匹配度。

如果是个人开发者在Windows桌面上做日常虚拟机使用,VMware或VirtualBox的图形界面更省心，如果你是运维工程师、云原生开发者或者做嵌入式交叉编译的人，QEMU的命令行能力和镜像格式兼容性会明显更有优势，毕竟OpenStack、KubeVirt这些云平台底层都跑着QEMU，学一次能用在多个场景。

VirtualBox和QEMU怎么选的问题

顺带回答一个很多新手会问的选择题：VirtualBox和QEMU怎么选，VirtualBox的上手成本极低，双击安装、图形界面、共享文件夹一键开启，适合桌面用户，QEMU的优势在于跨平台支持面更广、脚本化部署更灵活、也能复用系统镜像做自动化测试，没有绝对好坏，选哪个取决于你是否愿意花半小时熟悉命令行。

如何在Windows上安装QEMU？三步上手

Windows用户拿着QEMU最常用的场景是：想跑一个Linux发行版，又不想装WSL或不想买VMware授权，QEMU在Windows上完全可以胜任这类需求，整体流程也不复杂。

第一步：下载解压

从QEMU官网的Windows下载页获取最新稳定版安装包,安装过程会要求选择安装目录和是否添加PATH环境变量，记得勾选“添加PATH”选项，否则后续命令行找不到程序。

也可以使用Windows包管理器直接安装：

winget install QEMU.QEMU

安装完成后,在命令提示符里输入qemu-system-x86_64 --version验证是否成功。

第二步：创建一块虚拟硬盘

进入一个工作目录,执行以下命令创建一块20GB的qcow2格式磁盘：

qemu-img create -f qcow2 ubuntu-test.qcow2 20G

这里用qcow2格式而不是raw格式,原因在于qcow2支持按需分配，刚创建时实际占用空间很小，用多大占多大，还支持快照和压缩。

第三步：启动一台虚拟机

拿一个Ubuntu ISO镜像，用下面的命令启动安装：

qemu-system-x86_64 -m 2048 -smp 2 -hda ubuntu-test.qcow2 -cdrom ubuntu.iso -boot d -accel whpx

参数含义：

• -m 2048：分配2GB内存
• -smp 2：分配2个CPU核心，具体数字按自己的电脑配置来
• -hda：指定第一块IDE磁盘
• -cdrom：挂载ISO镜像
• -boot d：优先从光驱启动
• -accel whpx：使用Windows Hypervisor Platform加速，性能表现接近KVM模式

需要注意的是,WHPX加速需要先在Windows功能里启用“Windows Hypervisor Platform”，如果没启用，QEMU会用TCG纯软件模拟兜底，性能会下降明显。

关于QEMU与虚拟机技术的四个高频疑问

QEMU、KVM、VirtualBox三者是什么关系？

QEMU是虚拟化技术里的设备模拟层和用户接口,KVM是Linux内核提供的CPU和内存加速器，VirtualBox是独立的虚拟化软件，QEMU与KVM配合使用，形成完整的开源虚拟化方案；VirtualBox是跨平台的商业开源混合产品，两条路线共享部分底层虚拟化原理，但生态和工具链完全不同。

QEMU适合用来做什么？

最典型的用途是叫开发环境验证和系统级调试,嵌入式开发人员用QEMU模拟target开发板，不依赖实体板子验证固件；云平台开发人员把QEMU作为底层运行引擎；安全研究者用QEMU快速搭建恶意代码分析环境；普通用户也可以拿它跑不支持的旧系统或异构操作系统。

QEMU支持嵌套虚拟化吗？

支持,在KVM加速模式下，给QEMU虚拟机添加-cpu host,+vmx参数，就能让虚拟机内部再跑一层KVM，这种嵌套虚拟化常用于CI测试环境或实验室模拟OpenStack这类需要虚拟化能力的平台，不过整体性能会有一定损耗，生产环境一般不推荐使用。