說起虛擬機，大家都不陌生。需要使用虛擬機的場景也非常的多，比如有志于寫操作系統的同志，往往需要一個虛擬機來運行和調試他寫的系統；再比如喜歡研究網絡體系結構的朋友，需要在自己的電腦上虛擬出N個系統組成各種各樣的網絡。（這個需要電腦的配置夠強大才行，幸好本人的電腦夠。）還比如用Windows的想玩Linux，用Linux想玩Windows，這樣用虛擬機玩起來也比較方便；最后比如有人想研究一下目前最流行的大數據啊、云計算啊，想試一試Hadoop、Spark、OpenStack什么的，沒有虛擬機怎么搭建實驗環境。我自己也經常用虛擬機，在Windows中用的是VMWare，感覺它功能強大、使用方便，運行效率也非常的高。我的博客中有不少內容都是在虛擬機中折騰出來的，你們能分得出來嗎？在Linux系統下，我也用虛擬機。比如在我的這一篇《使用GCC和GNU Binutils編寫能在x86實模式運行的16位代碼》中，我就使用QEMU來運行一個FreeDOS系統，用來調試我的16位代碼。其實我自己也是一個喜歡研究操作系統的主，結識QEMU就是從《自己動手寫操作系統》這本書開始的。
虛擬機的分類很復雜。什么全虛擬、半虛擬什么的搞得人頭暈。我用過的虛擬機也不少了，也總是分不清這些概念。而且桌面用戶和企業級用戶對虛擬機的期望值是不一樣的。比如說，我可能期望這樣一個虛擬機：
1.它能模擬出一臺完整的個人電腦，我可以給它安裝任何我想安裝的操作系統；
2.它要有比較好用的圖形界面，模擬出的電腦也要能無障礙運行Windows或Gnome這樣的圖形系統，能打游戲最好；
3.客戶操作系統所用的硬盤就是宿主操作系統中的一個鏡像文件，隨時可復制粘貼，隨時可打包帶走；
4.最好能模擬出一些本身不存在的硬件，比如多個網卡什么的。
很顯然，VMWare Workstation就是這樣一個可以完美滿足我要求的桌面用戶最滿意的虛擬機。我經常使用它來折騰各個Linux發行版，而且運行流暢。當然，在Linux這個開源的世界我們是不該去使用破解版這樣的東西的。不過不用擔心，在Linux江湖中，還有VirtualBox、QEMU這樣的虛擬機軟件可用。
而企業級用戶呢，他們期望的虛擬機可能是這樣的：
1.它不一定要能模擬出一臺完整的電腦，重點是CPU、內存、磁盤和網卡，重點是能當服務器使用；
2.它性能一定要好，虛擬的CPU性能一定要接近物理CPU，一定要充分利用物理CPU的所有特性，為了性能，甚至只能安裝經過修改過內核的操作系統；（所謂的半虛擬化技術。）
3.它隔離性一定要好，它的目的是把一臺機器分成N臺機器用，而管理這N臺虛擬機的宿主機要越不占用資源越好，客戶機是主，宿主機是次；（正如Xen這樣。）
4.由于企業級用戶對性能的追求，所以客戶機所用的硬盤可能真是一個獨立的物理硬盤、磁盤陣列、網絡文件系統什么的，而不僅僅只是宿主機上的一個鏡像文件；
5.它不一定需要有圖形界面，因為使用命令行界面更容易管理，比如自動化啊、遠程化啊、批量化啊什么的；
6.更多的企業級高可用性需求，比如什么熱備份啊、動態遷移啊什么的。
從上面這些期望值可以看出，虛擬機領域水很深，市場前景也比較廣闊。各個虛擬機廠家把自家產品吹得天花亂墜那也是很常見的，因為每一個用戶期望的點都可以大做文章嘛。所謂臨淵羨魚，不如退而結網，各種虛擬機看得再過癮，也不如自己嘗試一下。
今天我介紹的是QEMU。還是老規矩，我的博文并不是該軟件的使用手冊，所以，它的學習資料還請參考QEMU的官網：
http://wiki.qemu.org/Main_Page
或者，在自己的系統中輸入如下命令：
man qemu-system-i386
man qemu-img
等等...
QEMU本身是一個非常強大的虛擬機，甚至在Xen、KVM這些虛擬機產品中都少不了QEMU的身影。在QEMU的官方文檔中也提到，QEMU可以利用Xen、KVM等技術來加速。為什么需要加速呢，那是因為如果單純使用QEMU的時候，它自己模擬出了一個完整的個人電腦，它里面的CPU啊什么的都是模擬出來的，它甚至可以模擬不同架構的CPU，比如說在使用Intel X86的CPU的電腦中模擬出一個ARM的電腦或MIPS的電腦，這樣模擬出的CPU的運行速度肯定趕不上物理CPU。使用加速以后呢，可以把客戶操作系統的CPU指令直接轉發到物理CPU，自然運行效率大增。
QEMU同時也是一個非常簡單的虛擬機，給它一個硬盤鏡像就可以啟動一個虛擬機，如果想定制這個虛擬機的配置，比如用什么樣的CPU啊、什么樣的顯卡啊、什么樣的網絡配置啊，指定相應的命令行參數就可以了。它支持許多格式的磁盤鏡像，包括VirtualBox創建的磁盤鏡像文件。它同時也提供一個創建和管理磁盤鏡像的工具qemu-img。QEMU及其工具所使用的命令行參數，直接查看其文檔即可。
下面開始體驗。先看看Ubuntu軟件源中和QEMU有關的包有哪些：
我的電腦是Intel的CPU，而我想虛擬的也是個人電腦，所以我安裝的自然是qemu-system-x86，另外一個有用的是qemu-utils。查看QEMU軟件包中的工具及文檔：
使用qemu-img創建磁盤映像文件，使用qemu-system-i386啟動虛擬機，并安裝操作系統：
WinXP估計是目前全網絡上最好下載的操作系統了。運行以上命令后，彈出熟悉的系統安裝界面。安裝過程我就不啰嗦了。下圖是安裝完WinXP操作系統之后的效果。可以給qemu-system-i386指定更多的參數，在再一次啟動WinXP的時候，我除了給它分配了2G內存，我還使用-smp 2參數為它分配了兩個CPU，還使用-vga vmware為它指定和VMWare虛擬顯卡一樣的顯卡。雖然指定兩個CPU，但是性能仍較差。隨便拖動一下窗口CPU使用率就飆升到100%。
而且從上圖中可以看到，虛擬機中的CPU雖然顯示為3.5GHz，但是很顯然是QEMU模擬出來的，和物理CPU有顯著差別。事實上我的電腦配置相當強悍，Core i7-4770K的四核八線程CPU，請看lshw的輸出結果：
結論：
Intel Core i7-4770K的CPU，虛擬出的XP也分配了2G的內存和兩個CPU，但是流暢度仍較差。說明單純使用QEMU還是不能滿足我們桌面用戶的需要。配合Xen或者KVM呢？性能是否會有質的飛躍？敬請期待下篇。
