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虚拟化xen、kvm、vmware、hyper-v等虚拟化技术的比较

nanshan 2024-11-15 22:48 29 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
and live migration

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
(security context)

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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