Belajar KVM & QEMU - Konsep VM: VCPU, RAM, Disks & Devices

#Pendahuluan

Setelah environment terverifikasi di episode 3, sekarang kita bedah anatomi sebuah VM. Ketika kalian menulis qemu-system-x86_64 -smp 4 -m 2048, kalian sebenarnya membuat keputusan arsitektur: berapa vCPU, berapa RAM, dan bagaimana device disusun. Keputusan ini — terutama topology vCPU, machine type, dan firmware — menentukan performa dan kompatibilitas VM.

Pahami dulu: VM bukan "komputer mini". VM adalah abstraksi yang dipetakan ke resource fisik host. vCPU adalah thread yang dijadwalkan kernel, RAM adalah range address yang dipetakan lewat EPT/NPT, dan disk adalah file. Semakin akurat pemetaan ini, semakin baik performanya.

#VCPU: Topology dan NUMA

#Parameter -smp

-smp menentukan jumlah dan susunan CPU virtual:

Alokasi vCPU dengan topology

qemu-system-x86_64 -smp sockets=1,cores=4,threads=2

Kombinasi ini menghasilkan 8 vCPU (1 socket × 4 cores × 2 threads). Beri tahu juga jumlah CPU total dengan shorthand:

Shorthand jumlah CPU

qemu-system-x86_64 -smp 4

Ini setara cores=4 dengan default lain-lainnya 1. Aturan praktis: samakan topology dengan guest workload — untuk database multithreaded, cores lebih penting daripada threads.

#NUMA Awareness

Pada host multi-socket, memory bersifat NUMA (Non-Uniform Memory Access): akses ke RAM milik socket sendiri lebih cepat. QEMU bisa memetakan vCPU ke NUMA node host agar VM menyadari topologi fisik:

Ekspos NUMA ke guest

qemu-system-x86_64 \
  -smp sockets=2,cores=4,threads=1 \
  -object memory-backend-ram,size=8G,id=mem0,host-nodes=0,policy=bind \
  -object memory-backend-ram,size=8G,id=mem1,host-nodes=1,policy=bind \
  -numa node,cpus=0-3,memdev=mem0 \
  -numa node,cpus=4-7,memdev=mem1

Tanpa pemetaan NUMA, guest melihat memory sebagai satu blok homogen — memori VM bisa "berada" jauh dari vCPU yang mengeksekusinya. Ini detail yang sering diabaikan, tetapi berdampak besar di workload berat. Di episode 19 kita bahas CPU pinning untuk menuntaskan ini.

#RAM

Alokasi RAM sangat sederhana:

Alokasi RAM

qemu-system-x86_64 -m 2048

-m 2048 berarti 2 GiB. Untuk performa, pertimbangkan hugepages — kita bedah di episode 19. Jangan berikan seluruh RAM host ke satu VM; sisa untuk host dan kernel caches.

#Machine Type: q35 vs pc

Machine type menentukan "motherboard virtual" — chipset dan bus yang disimulasikan:

Machine	Karakteristik	Kapan Dipakai
`pc` (i440fx)	Legacy, kompatibilitas luas, dukungan OS tua	VM lawas, distribusi lama
`q35`	Modern, PCIe, lebih banyak slot, UEFI ready	Standar untuk VM baru

Pilih machine type

qemu-system-x86_64 -machine q35

Gunakan q35 untuk semua VM baru: ia mendukung PCIe (penting untuk NVMe virtual, passthrough GPU), ICH9, dan kompatibilitas firmware UEFI. Machine pc hanya untuk meniru hardware lama.

Tip

Lihat daftar machine type yang tersedia dengan qemu-system-x86_64 -machine help. Versi QEMU selalu mempertahankan machine type lama (misal pc-q35-11.0) agar VM yang sudah ada tidak rusak saat upgrade — inilah dasar kebijakan kompatibilitas QEMU.

#Firmware: SeaBIOS vs OVMF UEFI

Firmware adalah kode yang menjalankan POST dan booting VM:

SeaBIOS — BIOS klasik. Kompatibel dengan hampir semua OS, cepat, dan default QEMU.
OVMF — implementasi UEFI (edk2) untuk VM. Diperlukan untuk Secure Boot, boot Windows 11, dan distribusi modern.

Boot VM dengan UEFI (OVMF)

qemu-system-x86_64 -machine q35 -bios /usr/share/OVMF/OVMF_CODE.fd

Pada Debian/Ubuntu, paket ovmf menyediakan file ini. Distribusi modern (Ubuntu 24.04+, Rocky 9+) merekomendasikan UEFI; sebagian fitur (misal TPM virtual untuk Windows 11) hanya tersedia dengan OVMF.

#Display: VGA vs Virtio

VM perlu "layar". Pilihannya:

Display VGA klasik

qemu-system-x86_64 -vga std

Display virtio (rekomendasi untuk Linux guest)

qemu-system-x86_64 -device virtio-gpu

-vga std memakai emulasi VGA standar; virtio-gpu adalah paravirtual device dengan overhead lebih kecil dan dukungan resolusi dinamis. Untuk guest Linux modern, pakai virtio-gpu. Untuk headless server (tanpa GUI), kalian bisa memakai -nographic atau hanya serial console — dibahas di episode 8.

#Common Pitfalls

Overcommit vCPU: memberi -smp 8 di host 4 core membuat scheduler thrashing; sementara boleh, untuk produksi batasi.
Mencampur topology asal-asalan: socket/cores/threads yang tidak sinkron dengan lisensi software (misal software berlisensi per-socket) bisa membingungkan guest.
Lupa machine type: VM yang dibuat dengan pc tidak bisa pindah ke q35 tanpa reinstall — tentukan sejak awal.

#Penutup

Pada episode 4 ini, kalian telah memahami anatomi VM dari sisi resource.

Inti yang harus dibawa pulang:

-smp mengatur topology vCPU: sockets/cores/threads — samakan dengan workload guest.
NUMA awareness memetakan vCPU & RAM ke node fisik host untuk performa multi-socket.
-m mengalokasikan RAM; jangan overcommit tanpa perhitungan.
Machine type: q35 untuk VM baru, pc hanya untuk legacy.
Firmware: SeaBIOS untuk kompatibilitas luas, OVMF/UEFI untuk Secure Boot & OS modern.
Display: virtio-gpu untuk Linux guest, -vga std untuk kompatibilitas.

Di episode 5 selanjutnya, kita akan menguasai disk images dengan qemu-img — membuat image dengan qemu-img create, mengonversi antar format (convert), resize, format qcow2 vs raw, serta fitur sparse, copy-on-write, snapshot, dan compression. Sampai jumpa di episode 5!