虚拟化xen、kvm、vmware、hyper-v等虚拟化技术的比较
cac55 2024-10-09 08:13 34 浏览 0 评论
1. 从费用上比较
收费和免费：
- xen 和 kvm 都是开源免费的虚拟化软件。
- vmware 是付费的虚拟化软件。
- hyper-v 比较特别，是微软windows 2008 R2附带的虚拟化组件，如果你买了足够的授权，hyper-v（包括hyper-v 2008 core）都可以免费使用。
因此：
- 如果是vmware或hyper-v虚拟windows系统，不管是虚拟化软件本身，还是其中的子系统，都要支付许可费用。
- 如果是vmware或hyper-v虚拟linux，虚拟化软件本身要支付许可费用，子系统可以用linux来节省成本。
- 如果是xen或kvm虚拟windows，其中的子系统要支付许可费用。
- 如果是xen或kvm虚拟linux，那么虚拟化软件本身和其中的子系统无需产生任何费用。
结论：
- 虚拟 windows，在有授权的情况下，建议使用 hyper-v；在没有授权的情况下，虚拟windows，建议使用 KVM
- 虚拟 linux，建议使用 xen，如考虑到需要降低管理维护和学习成本，建议使用kvm。
2. 从性能上比较
虚拟windows，如果都能得到厂商的支持，那么，性能优化可以不用担心。这几款软件全都能达到主系统至少80%以上的性能（磁 盘，CPU，网络，内存），这时建议使用 hyper-v 来虚拟windows，微软自身的产品，虚拟windows是绝对有优势的。
2.1 I/O 比较
如果是虚拟 linux，建议：
- 首先使用 xen，支持linux的半虚拟化，可以直接使用主系统的cpu和磁盘及网络资源，达到较少的虚拟化调度操作，可以达到非常高的性能，但xen操作复杂，维护成本较高。
- 其次我们推荐kvm来虚拟linux，linux本身支持kvm的virtio技术，可以达到少量的虚拟化调度操 作，得到较高的系统性能。
- 不推荐使用hyper-v来虚拟linux，太多的不兼容性导致linux基本无法在hyper-v上跑。
2.2 性能测试报告
本测试使用裸机作为虚拟服务测试的基准设备。在不跑虚拟机的情况下，两台裸机的性能偏差不会大于0.51%
在几乎所有测试中，KVM 的性能相比宿主机而言下降了1.5%以内，只有两项测试例外。第一个是 7-zip 压缩，比宿主机慢了 2.79%。第二个就奇怪了，我们搭了一个邮件服务器，用 PostMark 测试其性能，结果表明 KVM 竟比宿主机快了4.11%。然后我在两台服务器中重新跑了几遍 PostMark 测试，结果性能差异基本不变，浮动都在最初测试结果的1%以内。由于我对 virtio 的内部机制没有很深的理解，我只能在以后再对这个怪现象进行进一步了解。
Xen 的性能相对宿主机而言差异就比较大了。有3项测试性能下降在2.5%以内，剩下的性能下降率都是 KVM 的2～4倍。PostMark 测试的性能比 KVM 慢了14.41%，这结果令我大吃一惊。重新跑了下测试，性能差还是几乎不变，浮动都在最初结果的2%以内。KVM 表现最好的 CPU 测试：MAFFT 对齐测试，是 Xen 表现倒数第二差的。
现在奉上一个简短的总结表：
Best Value | Bare Metal | KVM | Xen | |
C-Ray | lower | 35.35 | 35.66 | 36.13 |
POV-Ray | lower | 230.02 | 232.44 | 235.89 |
Smallpt | lower | 160 | 162 | 167.5 |
John the Ripper (Blowfish) | higher | 3026 | 2991.5 | 2856 |
John the Ripper (DES) | higher | 7374833.5 | 7271833.5 | 6911167 |
John the Ripper (MD5) | higher | 49548 | 48899.5 | 46653.5 |
OpenSSL | higher | 397.68 | 393.95 | 388.25 |
7-Zip | higher | 12467.5 | 12129.5 | 11879 |
Timed MAFFT Alignment | lower | 7.78 | 7.795 | 8.42 |
CLOMP | higher | 3.3 | 3.285 | 3.125 |
PostMark | higher | 3667 | 3824 | 3205 |
如果需要完整数据，请查看Goole Docs 电子表格。
结论
基于上面的测试环境，KVM 的性能损耗几乎都在2％以内，Xen 则在十多项测试中有3项损耗在2.5％以内，而其他几项损耗都在5~7%之间。虽然 KVM 在 PostMark 测试中性能表现优异，但这是众多测试中仅有的一项 I/O 测试，如果想证明 KVM 确实在 I/O 处理方面很强悍，就需要更多测试。
2.3 更多的测试报告
http://www.phoronix.com/scan.php?page=article&item=intel_haswell_virtualization&num=1
https://blog.xenproject.org/2011/11/29/baremetal-vs-xen-vs-kvm-redux/
http://www.infoq.com/cn/news/2014/09/kvm-vs-xen
http://flymanhi.blog.51cto.com/1011558/1112363
在经过综合测试后，不论是单个parallel还是两个parallel，xen的跑分测试都比kvm要好。
三种虚拟化性能比较 LXC>>KVM>>XEN （由于LXC使用cgroup机制，其性能损坏基本为0。）
三种虚拟化隔离比较 XEN>>KVM>>LXC （LXC只能虚拟化linux）
三种虚拟化内存利用率 LXC>>KVM>>XEN （由于LXC共用内核，内存利用率最高；其他两种方案每个虚机都需要单独的操作系统占用一部分内存空间。）
从运算性能和磁盘负载角度来说Linux KVM不失为最快的虚拟化解决方案。相比之下，VirtualBox在测试中排名第二，而Xen在HVM模式下的虚拟化表现最差。
综上：比较有意思的是这些测试报告的结论都不太一样甚至是相反的。
3. 产方支持
如果以上产品我们不打算买厂商支持，其中vmware和hyper-v，是不建议使用的，主要是授权问题。
这时就剩下kvm和xen了，如果虚拟windows，建议使用 kvm，我们可以从 redhat那里免费拿到针对 windows 优化过的磁盘和网络的驱动 程序，可以达到较高的性能（几乎与hyper-v性能持平）。
而xen的 windows 优化驱动不是那么容易就能拿到的（由于redhat以后不支持 xen了，看看novell是否放水了，呵呵，就开放程度上来讲，redhat要好于novell）。
4. 特性比较
Attribute | Zones | Xen | KVM |
CPU Performance | high | high (with CPU support) | high (with CPU support) |
CPU Allocation | flexible (FSS + “bursting”) | fixed to VCPU limit | fixed to VCPU limit |
I/O Throughput | high (no intrinsic overhead) | low or medium (with paravirt) | low or medium (with paravirt) |
I/O Latency | low (no intrinsic overhead) | some (I/O proxy overhead) | some (I/O proxy overhead) |
Memory Access Overhead | none | some (EPT/NPT or shadow page tables) | some (EPT/NPT or shadow page tables) |
Memory Loss | none | some (extra kernels; page tables) | some (extra kernels; page tables) |
Memory Allocation | flexible (unused guest memory used for file system cache) | fixed (and possible double-caching) | fixed (and possible double-caching) |
Resource Controls | many (depends on OS) | some (depends on hypervisor) | most (OS + hypervisor) |
Observability: from the host | highest (see everything) | low (resource usage, hypervisor statistics) | medium (resource usage, hypervisor statistics, OS inspection of hypervisor) |
Observability: from the guest | medium (see everything permitted, incl. some physical resource stats) | low (guest only) | low (guest only) |
Hypervisor Complexity | low (OS partitions) | high (complex hypervisor) | medium |
Different OS Guests | usually no (sometimes possible with syscall translation) | yes | yes |
更多的特性比较：
Mechanism | Operating system | License | Available since/between | Features | |||||||||
File system isolation | Copy on Write | Disk quotas | I/O rate limiting | Memory limits | CPU quotas | Network isolation | Nested virtualization | Partition checkpointing | Root privilege isolation | ||||
chroot | most UNIX-likeoperating systems | varies by operating system | 1982 | Partial[5] | No | No | No | No | No | No | Yes | No | No |
Docker | Linux[6] | Apache License 2.0 | 2013 | Yes | Yes | Not directly | Not directly | Yes | Yes | Yes | Yes | No | No |
Linux-VServer | Linux | GNU GPLv2 | 2001 | Yes | Yes | Yes | Yes[7] | Yes | Yes | Partial[8] | ? | No | Partial[9] |
lmctfy | Linux | Apache License 2.0 | 2013 | Yes | Yes | Yes | Yes[7] | Yes | Yes | Partial[8] | ? | No | Partial[9] |
LXC | Linux | GNU GPLv2 | 2008 | Yes[10] | Partial. Yes withBtrfs. | Partial. Yes withLVM orDisk quota. | Yes | Yes | Yes | Yes | Yes | No | Yes[10] |
OpenVZ | Linux | GNU GPLv2 | 2005 | Yes | No | Yes | Yes[11] | Yes | Yes | Yes[12] | No | Yes | Yes[13] |
Virtuozzo | Linux,Windows | Proprietary | July 2000[14] | Yes | Yes | Yes | Yes[15] | Yes | Yes | Yes[12] | ? | Yes | Yes |
Solaris Containers(Zones) | Solaris,OpenSolaris,Illumos | CDDL | February 2004 | Yes | Yes (ZFS) | Yes | Partial. Yes with Illumos.[16] | Yes | Yes | Yes[17] | Partial. Only when top level is a KVM zone (Illumos) or a kz zone (Oracle) | No[18] | Yes[19] |
FreeBSD Jail | FreeBSD | BSD License | 1998 | Yes | Yes (ZFS) | Yes[20] | No | Yes[21] | Yes | Yes | Yes | No | Yes[22] |
sysjail | OpenBSD,NetBSD | BSD License | No longer supported, as of March 3, 2009 | Yes | No | No | No | No | No | Yes | No | No | ? |
WPARs | AIX | Proprietary | 2007 | Yes | No | Yes | Yes | Yes | Yes | Yes[23] | No | Yes[24] | ? |
HP-UX Containers (SRP) | HPUX | Proprietary | 2007 | Yes | No | Partial. Yes with logical volumes | Yes | Yes | Yes | Yes | ? | Yes | ? |
iCore Virtual Accounts | Windows XP | Proprietary/Freeware | 2008 | Yes | No | Yes | No | No | No | No | ? | No | ? |
Sandboxie | Windows | Proprietary/Shareware | 2004 | Yes | Yes | Partial | No | No | No | Partial | Yes | No | Yes |
参考资料：
https://major.io/2014/06/22/performance-benchmarks-kvm-vs-xen/
http://www.path8.net/tn/archives/4994
https://www.cnblogs.com/sammyliu/articles/4390371.html
http://linux.cn/article-3496-1.html
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