Openstack 本身是一个云平台管理框架，它需要集成许多底层技术来实现云服务的各种功能，今天我们来梳理一下Openstack里最常见的计算服务组合openstack,kvm,qemu,libvirt之间的关系。
QEMU
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，我们最熟悉的就是能够模拟一台能够独立运行操作系统的虚拟机，虚拟机认为自己和硬件打交道，但其实是和 QEMU 模拟出来的硬件打交道，QEMU 将这些指令转译给真正的硬件。
正因为 QEMU 是纯软件实现的，所有的指令都要经 QEMU 过一手，性能非常低，所以，在生产环境中，大多数的做法都是配合 KVM 来完成虚拟化工作，因为 KVM 是硬件辅助的虚拟化技术，主要负责 比较繁琐的 CPU 和内存虚拟化，而 QEMU 则负责 I/O 虚拟化，两者合作各自发挥自身的优势，相得益彰。
KVM
KVM 全称是基于内核的虚拟机（Kernel-based Virtual Machine），它是 Linux 的一个内核模块，该内核模块使得 Linux 变成了一个 Hypervisor，是基于虚拟化扩展（Intel VT 或者 AMD-V）的 X86 硬件的开源的 Linux 原生的全虚拟化解决方案。它是Linux的一个很小的模块，利用Linux做大量的事，如任务调度、内存管理与硬件设备交互等。
KVM包含一个内核模块kvm.ko用来实现核心虚拟化功能，以及一个和处理器强相关的模块如kvm-intel.ko或kvm-amd.ko。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
从前面的介绍可知道，KVM负责cpu虚拟化+内存虚拟化，实现了cpu和内存的虚拟化，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。
在QEMU-KVM中，KVM运行在内核空间，QEMU运行在用户空间，实际模拟创建、管理各种虚拟硬件，QEMU将KVM整合了进来，通过/ioctl 调用 dev/kvm，从而将CPU指令的部分交给内核模块来做，KVM实现了CPU和内存的虚拟化，但KVM不能虚拟其他硬件设备，因此qemu还有模拟IO设备（磁盘，网卡，显卡等）的作用，KVM加上QEMU后就是完整意义上的服务器虚拟化。
综上所述，QEMU-KVM具有两大作用：
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）
这个方案中，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pass through半虚拟化设备virtio_blk, virtio_net，提高设备性能。
QEMU-KVM，是QEMU的一个特定于KVM加速模块的分支，里面包含了很多关于KVM的特定代码，与KVM模块一起配合使用。目前QEMU-KVM已经与QEMU合二为一，所有特定于KVM的代码也都合入了QEMU，当需要与KVM模块配合使用的时候，只需要在QEMU命令行加上 --enable-kvm就可以。
Libvirt
Libvirt是用于管理虚拟化平台的开源API，后台程序和管理工具的软件集合，包括一个API库，一个守护进程（Libvirtd），和一个命令行实用程序（virsh）。它可以用于管理KVM、Xen、VMware ESX，QEMU和其他虚拟化技术，为不同的hypervisor提供了统一的管理接口。
openstack, kvm, qemu, libvirt之间的关系
KVM是最底层的hypervisor，用来模拟CPU的运行，但是缺少了对network和周边I/O的支持，所以没法直接使用。
QEMU是一个完整的模拟器，提供了完整的网络和I/O支持。
Libvirt提供了跨VM平台的管理功能，Openstack使用它来控制QEMU，vmware, virtualbox， xen等等虚拟化平台。
