QEMU (von englisch „Quick Emulator“) ist eine freieVirtualisierungssoftware, die die gesamte Hardware eines Computers emuliert und durch die dynamische Übersetzung der Prozessorinstruktionen des Gastprozessors (englischguest) in Instruktionen für den Wirtprozessor (englischhost) eine sehr gute Ausführungsgeschwindigkeit erreicht.
Unter Linux, BSD und macOS unterstützt QEMU auch die „Userspace“-Emulation. Diese ermöglicht es, dass Programme, die für eine andere Architektur kompiliert wurden, im Userspace betrieben werden können. Dabei werden die Prozessoren x86, PowerPC (32- und 64-Bit), Alpha, ARM (32- und 64-Bit), CRIS, MicroBlaze, 32-Bit-MIPS, S/390, SH-4, Sparc32/64, m68k/ColdFire und Unicore unterstützt.
Aktuelle Versionen von QEMU nutzen Hardware-Virtualisierung – auf Linux-Hosts die Kernel-based Virtual Machine (KVM), die Prozessoren mit den Hardware-Virtualisierungstechniken von Intel (Intel VT) oder AMD (AMD-V) unterstützt. Für macOS und Windows steht mit dem Intel Hardware Accelerated Execution Manager (HAXM) eine vergleichbare Lösung zur Verfügung. Auch Microsofts Windows Hypervisor Platform Accelerator (WHPX) kann verwendet werden. Damit erreicht QEMU auf allen gängigen Desktop-Betriebssystemen eine sehr gute Geschwindigkeit.
Für virtuelle x86-Maschinen auf x86-Rechnern stand mit kqemu[6] ein Zusatzmodul bereit, das durch die native Ausführung von geeigneten Teilen des Maschinencodes einen erheblichen Geschwindigkeitszuwachs bewirkte. Da die Weiterentwicklung seit QEMU 0.12 auf KVM fokussiert ist[7], kann das Beschleunigermodul kqemu nur in QEMU bis Version 0.11 verwendet werden.
Grafikkarte (Cirrus CLGD 5446 PCI VGA-Karte oder Standard-VGA-Grafikkarte mit Bochs-VESA-BIOS-Extensions – Hardware Level, inklusive aller Nichtstandardmodi, über einen experimentellen Patch auch mit einer vereinfachten 3D-Beschleunigung per OpenGL)
zwei PCI-ATA-Schnittstellen mit Unterstützung für maximal vier Festplatten-Abbilder im eigenen Format oder im Format von VMware, VirtualPC, Bochs, Knoppix (cloop) und dd (Rohformat)
PCI und ISA-System (i440FX host PCI bridge und PIIX3 PCI to ISA bridge)
Das verwendete PC-BIOS ist SeaBIOS vom coreboot-Projekt, das das Bochs-BIOS früherer Versionen ersetzt. Für VGA wird das Plex86-BIOS aus dem Bochs-Projekt genutzt.
PowerPC
Als PowerPC-Firmware wird Open Hack'Ware, eine Open-Firmware-kompatible Firmware, verwendet.
PowerMac
QEMU emuliert die folgenden PowerMac-Peripheriegeräte:
UniNorth PCI Bridge
PCI-VGA-kompatible Grafikkarte mit VESA Bochs Extensions
zwei PMAC-IDE-Interfaces mit Festplatten- und CD-ROM-Unterstützung
Die PowerPC Reference Platform (PReP) bezeichnet einen Standard für PowerPC-basierte Computer und soll eine Referenz-Implementierung darstellen. PReP wurde bereits von der Common Hardware Reference Platform (CHRP) abgelöst.
QEMU emuliert die folgenden PReP-Peripheriegeräte:
PCI Bridge
PCI-VGA-kompatible Grafikkarte mit VESA Bochs Extensions
zwei IDE-Interfaces mit Festplatten- und CD-ROM-Unterstützung
Als BIOS der JavaStation (sun4m-Architektur) wurde bis Version 0.8.1 Proll[8], ein PROM-Ersatz, verwendet, in Version 0.8.2 wurde es durch OpenBIOS ersetzt.
QEMU emuliert die folgenden sun4m-Peripheriegeräte:
IOMMU
TCX Frame buffer
Lance (Am7990) Ethernet
Non Volatile RAM M48T08
Slave I/O: timers, interrupt controllers, Zilog serial ports
Gasterweiterungen
Ähnlich wie für andere Virtualisierungslösungen wie VirtualBox stehen auch für QEMU sogenannte Gasterweiterungen (englisch Guest Additions) für verschiedene Gastbetriebssysteme zur Verfügung. Sie dienen dazu, die Integration zwischen Wirt- und Gastsystem zu erweitern bzw. Funktion und Datendurchsatz zu verbessern. Beispielsweise kann durch die Gasterweiterung QEMU Guest Agent im laufenden Betrieb des Gastsystems eine Gesamtsicherung durchgeführt werden – das Stoppen, Erstellen der Sicherung und danach Neustarten des Gastsystems (um ein konsistentes Abbild zu erzeugen) sind damit nicht mehr nötig. Andere Erweiterungen stellen virtuelle Hardwareschnittstellen wie spezielle Netzwerkkarten oder SATA-Schnittstellen zur Verfügung. Durch die spezielle Gestaltung dieser virtuellen Schnittstellen kann ein höherer Datendurchsatz erzielt werden. Während Linux und die meisten üblichen Linuxdistributionen diese Gasterweiterungen und Unterstützung für virtuelle Geräte im Gastsystem automatisch mitbringen bzw. die Nachinstallation aus der jeweiligen Distribution erlauben, sind für Gastsysteme wie Windows die sogenannten Virtio-Treiber extra zu installieren.[9]
Bei Verwendung von SPICE als Konsolenschnittstelle – SPICE wird von QEMU seit dem Jahr 2010 direkt unterstützt – erlauben die SPICE-Gasterweiterungen bei grafischen Oberflächen im Gastsystem, dass sich beispielsweise beliebige Grafikauflösungen in der virtuellen Grafikkarte durch die Wahl der Fenstergröße am Ausgabegerät vorgeben lassen.[10]
Um QEMU unter Windows zu verwenden, sind keine Administratorrechte notwendig. Auf einem USB-Stick lässt sich QEMU so als portable Software verwenden.
Viele Virtualisierungslösungen (VirtualBox, Xen, FAUmachine, Win4BSD, Win4Solaris, Win4Lin) nutzen Teile des Quelltextes von QEMU.
Dank der Quelloffenheit und der Konfiguration mit Startoptionen ist die Entwicklung von Werkzeug- und Hilfsprogrammen für QEMU unproblematisch. Durch den QEMU-Manager und AQEMU[11] lässt sich QEMU über eine grafische Benutzeroberfläche bedienen.