QEMU permet la virtualisation sans émulation, si le système invité utilise le même processeur que le système hôte, ou bien d'émuler les architectures des processeurs x86, ARM, AVR, ColdFirePowerPC, Sparc (32/64), MIPS, RISC-V, S/390, Xtensa
Sous Linux, il peut virtualiser, à l'aide de KVM, les environnements invités x86, ARM, PowerPC, MIPS (32 bits seulement), Sparc, ColdFire (motorola 68K) et quelques autres types de processeurs pour serveur, poste de travail ou embarqué, ainsi que S390.
QEMU permet d'exécuter un ou plusieurs systèmes d'exploitation (et leurs applications) de manière isolée sur une même machine physique. Il permet de simuler les périphériques PCI, son, USB.
Les systèmes d'exploitation invités partagent ainsi les ressources de la machine physique de façon relativement invisible. Il n'y a donc, dans de nombreux cas, pas besoin d'adapter le système pour fonctionner sur QEMU.
Sous-ensemble de l'extentions de réduction de taille de code (8.1)
Extensions BF16 et Zfa (8.1)
Modules d'accélération
Il existe à ce jour trois modules d'accélération pour le noyau Linux. Le système d'exploitation invité est autorisé à être exécuté directement sur le processeur hôte en utilisant ses mécanismes de protection pour intercepter et émuler les événements privilégiés.
KQEMU était un module noyau Linux 2.4 et 2.6 pour invités x86 sur hôte x86, ou invité x86_64 sur hôte x86_64. Fabrice Bellard, l'auteur de QEMU, avait initialement développé KQEMU sous licence propriétaire, puis libéré le . Ce module n'a pas trouvé de mainteneur après sa libération, et il a donc été supprimé du code source de QEMU le
qvm86 est un module noyau Linux sur hôte x86 sous licence GPL. Paul Brook en est le développeur principal, mais il a annoncé l'abandon du projet le .
En plus d'offrir une accélération substantielle à QEMU, le module KVM est une solution de virtualisation complète pour les systèmes à base de processeur x86 supportant les extensions de virtualisation (Intel VT et AMD Pacifica). Jusqu'en , le module KVM nécessitait une version modifiée de QEMU. Depuis lors (version 0.10) les modifications sont directement intégrées dans la version officielle de QEMU.
Comparaison avec d'autres solutions de virtualisation
QEMU est une solution d'émulation complète dite «hyperviseur de type 2». Le matériel vu par le système d'exploitation invité est émulé, et le processeur lui-même peut être émulé.
Cette technique de virtualisation a l'avantage de bien isoler les systèmes d'exploitation invités et permet de faire tourner des systèmes d'exploitation non modifiés, au prix d'une forte dégradation de la performance.
Ce qui différencie QEMU de ses concurrents est qu'il est libre et universel: il tourne sur et héberge tous les principaux systèmes d'exploitation, sur architecture x86, PPC ou Sparc.
Il est à la fois possible d'utiliser des commandes d'un système d'ISA différente, au sein d'un environnement d'ISA identique, plutôt que d'avoir à émuler l'ensemble du système, grâce à qemu-*arch*-static, ou bien d'émuler l'ensemble d'un système, à l'aide de qemu-system-*arch*
Toutefois, QEMU, lorsqu'une architecture différente est présente entre l'hôte et l'invité, émule en permanence le processeur et cela peut réduire la performance d'un facteur cinq à dix. Pour pouvoir obtenir des performances plus comparables à un système non virtualisé ou à VMware (réduction de performance d'un facteur 1 à 2 seulement), il faut utiliser un module d'accélération, ce qui nécessite un système Linux sur architecture x86 ou x86_64. Des versions préliminaires pour Windows ou FreeBSD sont disponibles[réf.souhaitée].
L'article «virtualisation» présente une comparaison détaillée des différentes techniques de virtualisation.
