Difference with qemu kvm and libvirt

Author：ChatGPT

本笔记梳理了 Linux 下常用虚拟化组件的概念、作用及关系，方便理解和实践。

核心概念

KVM (Kernel-based Virtual Machine)

• 本质：Linux 内核模块，提供硬件虚拟化能力（CPU + 内存虚拟化）。
• 作用：把物理 CPU 转变为虚拟 CPU，让 guest OS 可以像在真实硬件上一样运行。
• 特点：仅提供虚拟化能力，不负责虚拟机管理或硬件模拟。

比喻：KVM 就像发动机，你有一辆车的发动机，但还没有车身，也没人开。

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QEMU

• 本质：用户态程序，提供完整的硬件模拟（CPU、内存、硬盘、网卡等）。
• 作用：
  • 当没有 KVM 时，QEMU 可以完全模拟 CPU（速度慢）。
  • 当有 KVM 时，QEMU 仅模拟外围设备，CPU 部分由 KVM 加速。
• 特点：可以运行几乎任何架构的虚拟机（x86、ARM 等）。

比喻：QEMU 是车身和方向盘，它负责把发动机（KVM）装好，能开车。

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libvirt

• 本质：虚拟化管理框架 / API。
• 作用：
  • 提供统一接口管理不同虚拟化技术（KVM、Xen、VMware 等）。
  • 管理虚拟机生命周期（创建、启动、暂停、快照等）。
• 特点：可以通过命令行工具 `virsh` 或程序调用 libvirt API，无需直接操作 QEMU/KVM。

比喻：libvirt 是车库管理员，帮你调度发动机和车身，让你不用手动装配每辆车。

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virt-manager

• 本质：图形化管理工具。
• 作用：通过 libvirt 管理虚拟机。
• 特点：
  • 提供图形界面创建、启动、快照、查看虚拟机。
  • 底层仍由 libvirt + QEMU + KVM 驱动虚拟机运行。

比喻：virt-manager 是你在电脑上开车的方向盘界面，你看得见车并能操作，但发动机是 KVM，车身是 QEMU，车库管理员是 libvirt。

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层级关系

物理主机 (Linux)
 └─ KVM (内核模块, CPU/内存虚拟化)
 └─ QEMU (用户态, 硬件模拟)
      └─ libvirt (API/管理框架)
           └─ virt-manager (图形界面, 调用 libvirt)

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总结

• KVM + QEMU = 虚拟机的核心运行时，负责实际运行 guest。
• libvirt = 虚拟机管理器 / API。
• virt-manager = 图形界面，方便操作 libvirt。

总结比喻：**KVM 是发动机，QEMU 是车身，libvirt 是车库管理员，virt-manager 是你操作的方向盘界面**。

4. Linux 虚拟化栈示意图（结合比喻）

           ┌───────────────────────────┐
           │      virt-manager         │
           │  (图形化管理界面)        │
           │ 比喻：方向盘界面          │
           └─────────┬─────────────────┘
                     │ 调用 libvirt API
           ┌─────────▼─────────────────┐
           │        libvirt             │
           │ (虚拟机管理框架/API)      │
           │ 比喻：车库管理员          │
           └─────────┬─────────────────┘
                     │ 控制虚拟机生命周期
           ┌─────────▼─────────────────┐
           │          QEMU             │
           │ (用户态硬件模拟程序)     │
           │ - CPU / 内存 (KVM加速)   │
           │ - 硬盘、网卡、显卡等     │
           │ 比喻：车身和方向盘        │
           └─────────┬─────────────────┘
                     │ 调用虚拟化硬件
           ┌─────────▼─────────────────┐
           │          KVM              │
           │ (Linux 内核模块, CPU/内存)│
           │ 比喻：发动机              │
           └─────────┬─────────────────┘
                     │ 操作物理硬件
           ┌─────────▼─────────────────┐
           │       物理主机 (Linux)    │
           │ 比喻：真实的土地和资源    │
           └───────────────────────────┘

注解：

• virt-manager = 你在电脑上操作的方向盘界面
• libvirt = 管理和调度虚拟机的车库管理员
• QEMU = 模拟硬件的车身和控制装置
• KVM = 内核虚拟化模块，虚拟机的发动机
• 物理主机 = 提供 CPU/内存和硬件资源的真实土地

5. Linux 虚拟化栈快速记忆图

virt-manager  ──> 方向盘界面
     │
libvirt       ──> 车库管理员
     │
QEMU          ──> 车身和控制装置
     │
KVM           ──> 发动机
     │
物理主机      ──> 土地和资源

快速记忆：

• virt-manager = 操作虚拟机的 GUI
• libvirt = 管理和调度虚拟机
• QEMU = 模拟硬件
• KVM = 内核虚拟化模块
• 物理主机 = 提供真实硬件