Hypervisor Showdown: prestaties van toonaangevende virtualisatieoplossingen

Naar aanleiding van ons recente hypervisorartikel duiken we dieper en analyseren we de beste hypervisors met betrekking tot functies, webinterfaces en prestatiemogelijkheden. Concreet vergelijken we KVM op RHEL, Proxmox, VMWare ESXI 8 en Microsoft HyperV.

In de nasleep van de recente overname van VMWare door Broadcom bruist de technologiegemeenschap van discussies over de veranderingen, met name de verschuiving naar op abonnementen gebaseerde licenties. Dit heeft veel bedrijven en MSP's ertoe aangezet om op zoek te gaan naar meer kosteneffectieve hypervisoropties. Als reactie op deze groeiende belangstelling hebben we toonaangevende hypervisors vergeleken en gepresenteerd als haalbare alternatieven voor degenen die een overstap overwegen of opties op de markt onderzoeken.

Ons doel is om deze hypervisors te analyseren met betrekking tot hun functies, webinterfaces en prestatiemogelijkheden. Concreet vergelijken we KVM op RHEL, Proxmox, VMWare ESXI 8 en Microsoft HyperV.

KVM op RHEL (RedHat Enterprise Linux)

KVM (Kernel-based Virtual Machine) is een op Linux gebaseerde open-source hypervisor die Linux transformeert in een type-1 hypervisor door kernvirtualisatiemogelijkheden in de Linux-kernel in te bedden. Hoewel KVM op elke Linux-distributie kan worden gehost, is Red Hat Enterprise Linux (RHEL) populair vanwege de robuuste ondersteuning en functies op ondernemingsniveau.

RHEL is een veelzijdige Linux-distributie die met of zonder desktopomgeving kan worden geïnstalleerd. De beheerinterface, Cockpit, is een optionele service die tijdens de installatie kan worden toegevoegd. Cockpit, een open-sourceproject dat niet exclusief is voor RHEL, vergemakkelijkt het basisbeheer van Linux-instanties en -services. Het is echter niet in de eerste plaats ontworpen als een hypervisorbeheertool en mist bepaalde functies, zoals geheugenophoping. Deze beperking is niet te wijten aan de hypervisor, maar eerder aan de beheerinterface.

Voor meer geavanceerde virtualisatie en containerorkestratie biedt Red Hat OpenShift, een uitgebreid platform met een cloud-first-aanpak dat ook on-premises kan worden gehost. OpenShift biedt robuuste tools voor het beheren van gecontaineriseerde applicaties en infrastructuur, inclusief geavanceerde netwerk-, opslag- en beveiligingsmogelijkheden. OpenShift heeft echter een minimale productievereiste van minimaal drie knooppunten, waardoor het minder geschikt is voor kleinere implementaties.

nextmox

Proxmox, gebaseerd op Debian, is een andere KVM-implementatie die terrein wint in homelabs en ondernemingen, maar nog niet op de schaal van ESXi of HyperV. Het is gratis en open source en biedt ondersteuning en updates op abonnementsbasis.

De webinterface is superieur aan Cockpit voor virtualisatietaken, vereenvoudigt het resourcebeheer en bevat geavanceerde functies en afstemmingen. Proxmox biedt ook geavanceerde back-ups, snapshots en firewallbeheer. Het komt echter niet volledig overeen met de reikwijdte van VMWare, vooral niet voor taken zoals het instellen van vGPU, waarvoor interventie via de opdrachtregel vereist is. Wat de functionaliteit betreft spiegelt Proxmox KVM op RHEL, waardoor de pariteit met toonaangevende hypervisors behouden blijft.

VMWare ESXi

ESXi van VMWare staat bekend om zijn uitgebreide functieset. Hoewel het op zichzelf staat als hypervisor, worden de volledige mogelijkheden ontgrendeld met vCenter, dat het beheer centraliseert.

Eerst een hypervisor zijn, vanaf de basis opgebouwd. De webinterface van ESXi is de meest verfijnde van zijn concurrenten. Het brengt bijna alle functionaliteiten, inclusief functies zoals vGPU-beheer, naar de webgebaseerde interface, waardoor consoletoegang zelden nodig is. Verbonden met oplossingen zoals VMWare Horizon, biedt ESXi een geïntegreerde VDI-oplossing. De standalone- en clustermogelijkheden worden verder verbeterd door services als vCenter, VSAN en Horizon, waardoor het een robuuste alles-in-één-optie is.

Hyper-V

Microsoft's Hyper-V heeft naam gemaakt, vooral in Windows-centrische omgevingen. Het beheer in Hyper-V wordt afgehandeld via Hyper-V Manager voor kleinere installaties of SCVMM voor grotere omgevingen. De gebruikersinterface is gebruiksvriendelijk, vooral voor degenen die gewend zijn aan Windows, en biedt ook functies zoals vGPU-beheer rechtstreeks vanuit de gebruikersinterface. Hyper-V blinkt uit in op Windows gebaseerde virtualisatie en kan goed worden geïntegreerd met andere Microsoft-oplossingen, zoals Azure, waardoor eenvoudige upgrades en cloudmigraties mogelijk zijn. Hoewel het een voor de hand liggende keuze is voor Windows-gerichte omgevingen, is het misschien niet zo geschikt voor andere gebruiksscenario's.

Hoe goed presteerden ze?

Laten we de prestaties van deze hypervisors vergelijken en kijken hoe ze zich tot elkaar verhouden.

Testmethodologie

Ons primaire doel is het evalueren van de prestatieoverhead die aan elke hypervisor is gekoppeld, en gebruiken deze als een belangrijke vergelijkingsmaatstaf. Onze tests zijn gericht op het vergelijken van multithreaded prestaties, geheugenbandbreedte en opslag-I/O-prestaties.

Onze benchmarks omvatten Linux Kernel Compilation, Apache, OpenSSL, SQLite, Stream en FIO. Ze worden minimaal drie keer toegediend met behulp van de Phoronix Test Suite en herhaald totdat er een lage variantie in de resultaten wordt bereikt. Tijdens het testen zijn functies zoals webinterfaces of desktopomgevingen gesloten om optimale omstandigheden te garanderen.

Onze basislijn zijn de bare metal-prestaties, en alle cijfers zijn relatief ten opzichte daarvan geschaald als een percentage. Voor elke hypervisor worden vervolgens dezelfde tests herhaald; we configureren een VM met Ubuntu. Cruciaal is dat aan elke VM het geheel van de bronnen van de host wordt toegewezen. De VM's worden geconfigureerd met standaardinstellingen zonder aanvullende optimalisaties.

Na enige zorgen over de resultaten wilden we aanvullende context bieden achter onze testmethodologie. De tests zijn ontworpen om de ervaring te simuleren van iemand die nieuw is in de omgeving, zoals een gebruiker die migreert vanuit een op ESXi of Hyper-V gerichte installatie. Als we het hebben over ‘standaardinstellingen’, bedoelen we de vooraf geselecteerde opties bij het maken van een VM, waarbij de enige geconfigureerde instellingen die voor resourcetoewijzing zijn (vCPU’s, RAM en opslag).

Er werden ook zorgen geuit over de reden waarom alle middelen voor deze tests werden toegewezen. Er zijn twee belangrijke redenen voor deze aanpak. Het vergelijken van deze resultaten met bare metal als basislijn biedt meer context voor onze gemeten prestaties. Ten tweede kunnen we de prestaties van NUMA-nodes beoordelen. In productieomgevingen is het een uitdaging om NUMA-knooppuntsprongen te vermijden, waardoor het essentieel is om dit aspect in onze tests op te nemen.

Wij vonden dat aanvullende verduidelijking gerechtvaardigd was. Om deze zorgen weg te nemen, hebben we alle tests opnieuw uitgevoerd, inclusief een geoptimaliseerde Proxmox-configuratie en verdere tests met realistischere toewijzingen van VM-bronnen.

In onze nieuwe tests gebruikt geoptimaliseerde Proxmox host als CPU-type, NUMA Enabled, q35 als machine en OVMF (UEFI) als BIOS. Cache is ingesteld op Write Back voor opslag omdat we een Raid Controller gebruiken en SSD-emulatie is ingeschakeld. In alle andere gevallen werden bij alle andere hypervisors alleen bronnen toegewezen aan de VM met hun respectievelijke gebruikersinterfaces, en werden er geen aanvullende instellingen gewijzigd.

Test Setup

Voor onze tests gebruiken we de Dell R760.

Specificaties:

Intel Xeon Sapphire Rapids 6430
256GB DDR5
8 x 7.68TB Solidigma P5520 in RAID5 op Dell PERC12

(Notitie: De server die voor de oorspronkelijke tests werd gebruikt, werd geüpgraded om plaats te bieden aan de nieuwe Emerald Rapids-processors. Hierdoor kunnen de oorspronkelijke resultaten niet direct worden vergeleken met de nieuwe resultaten. Daarom werden alle tests opnieuw uitgevoerd om consistentie en nauwkeurigheid te garanderen.)

Deze nieuwe tests zullen worden uitgevoerd op de Dell R760 met directe vloeistofkoeling.
Specificaties:

Intel Xeon Emerald Rapids 8580
256GB DDR5
8 x 7.68TB Solidigma P5520 in RAID5 op Dell PERC12

Test resultaten

Laten we dieper ingaan op de individuele testresultaten.

De Linux Kernel Compile-test, die CPU-intensief is en de tijd meet die nodig is om de Linux-kernel te compileren, toonde aan dat ESXi en Hyper-V uitzonderlijk goed presteerden, met respectievelijk 96.79% en 96.70% van de bare metal-prestaties. KVM op RHEL behaalde 66.61%, terwijl het aandeel Proxmox achterbleef met 63.28%. Geoptimaliseerde Proxmox scoorde echter een respectabele 89.71% van de bare metal-prestaties.

In de Apache-benchmark, die de prestaties van de Apache-webserver evalueert bij hoge gelijktijdige verbindingen en verzoeken, lieten ESXi en Hyper-V indrukwekkende resultaten zien, met respectievelijk 113.64% en 129.62% bare metal-prestaties. KVM op RHEL behaalde 85.72%, aandelen Proxmox scoorden 75.90% en Optimized Proxmox scoorde 75.31%. Met name ESXi en Hyper-V overtroffen de bare metal-prestaties, waarschijnlijk als gevolg van hardwareversnellers in nieuwere chips, wat erop wijst dat deze hypervisors deze versnellers kunnen gebruiken zonder handmatige configuratie en afstemming.

De OpenSSL-test, die de cryptografische prestaties van de CPU meet, toonde aan dat ESXi, Hyper-V en KVM op RHEL opmerkelijk goed presteerden, met respectievelijk 101.35%, 101.27% en 101.15% bare metal-prestaties. Stock Proxmox had het moeilijk met slechts 5.33%, terwijl Optimized Proxmox 98.91% scoorde.

In de 7-Zip-compressietest, die de compressie- en decompressieprestaties evalueert, lieten ESXi en Hyper-V sterke prestaties zien, met respectievelijk 95.98% en 97.56% bare metal-prestaties. KVM op RHEL, aandelen Proxmox en Optimized Proxmox kwamen allemaal in de buurt van respectievelijk 85.81%, 87.17% en 87.43%.

De FIO-test, die de prestaties meet van het opslagsubsysteem met willekeurig lezen en schrijven met een blokgrootte van 4k, toonde aan dat ESXi 57.41% behaalde voor willekeurig lezen en 55.27% voor willekeurig schrijven, terwijl Hyper-V 72.95% scoorde voor willekeurig lezen en 85.71%. voor willekeurig schrijven. KVM op RHEL behaalde 74.60% voor willekeurig lezen en 85.37% voor willekeurig schrijven. Stock Proxmox kwam uit op 54.71% voor willekeurig lezen en 44.71% voor willekeurig schrijven, terwijl Optimized Proxmox het beste presteerde in deze test met 98.57% voor willekeurig lezen en 91.49% voor willekeurig schrijven.

De SQLite-test, die de prestaties van de SQLite-database meet, toonde aan dat ESXi 96.44% van de bare metal-prestaties demonstreerde. Hyper-V scoorde 55.94%, terwijl KVM op RHEL 62.52% behaalde. Interessant genoeg kwam het aandeel Proxmox uit op 85.27%, wat beter scoorde dan het geoptimaliseerde Proxmox, dat uitkwam op 68.86%. De exacte oorzaak is niet helemaal duidelijk, maar de tests zijn tweemaal uitgevoerd op nieuwe installaties van de hypervisor en VM om herhaalbaarheid te garanderen.

De Stream-benchmark, die de prestaties van de geheugenbandbreedte evalueert, toonde aan dat ESXi en Hyper-V sterke prestaties lieten zien, met respectievelijk 98.30% en 99.01% bare metal-prestaties. KVM op RHEL, aandelen Proxmox en Optimized Proxmox scoorden dicht bij elkaar met respectievelijk 74.60%, 76.24% en 71.04%.

Over het geheel genomen kwam Hyper-V naar voren als de beste performer, met een gemiddelde van 92% van de bare metal-prestaties. ESXi bleef iets achter met een gemiddelde prestatie van 89%, Optimized Proxmox was een goede derde met 85%, KVM op RHEL werd vierde met 79% en het aandeel Proxmox bleef achter met 61%.

In een realistischer scenario voor de toewijzing van VM-bronnen werden de cijfers genormaliseerd naar de best presterende in elke categorie. Voor de Linux Kernel Compile-benchmark scoorde ESXi het beste, waarbij KVM op RHEL op de tweede plaats kwam met 97.90% en Optimized Proxmox op een goede derde plaats met 97.88%. Stock Proxmox werd vierde met 88.90%, en Hyper-V bleef achter met 66.05%.

Voor de Apache-benchmark scoorde ESXi opnieuw het beste, waarbij KVM op RHEL op de tweede plaats kwam met 76.25% en Hyper-V op een goede derde plaats met 76.14%. Geoptimaliseerde Proxmox was ook heel dichtbij met 75.36%, terwijl het aandeel Proxmox op de laatste plaats kwam met 61.11%.

In de OpenSSL-benchmark behield ESXi zijn positie door de beste te scoren, waarbij KVM op RHEL op de tweede plaats kwam met 96.25%, Optimized Proxmox op de derde plaats met 94.48%, Hyper-V slechts 48.96% en Stock Proxmox op de laatste plaats eindigde met 3.42%. .

Voor de 7-Zip-compressietest bleef ESXi het beste scoren, waarbij KVM op RHEL, Optimized Proxmox en stock Proxmox heel dichtbij kwamen met respectievelijk 96.84%, 96.59% en 95.40%, terwijl Hyper-V nog steeds achterbleef met 64.48%.

In de FIO-test scoorde ESXi het beste in zowel willekeurig lezen als willekeurig schrijven. Voor willekeurig lezen werd Optimized Proxmox tweede met 86.81%, Hyper-V derde met 71.02%, KVM op RHEL vierde met 68.44% en aandelen Proxmox als laatste met 45.05%. De willekeurige schrijftest vertelde een soortgelijk verhaal, waarbij Hyper-V op de tweede plaats kwam met 73.43%, KVM op RHEL op de derde plaats met 70.92%, Optimized Proxmox op de vierde plaats met 59.91% en aandelen Proxmox op de laatste plaats met 38.79%.

De SQLite-test was interessanter, waarbij ESXi nog steeds het beste scoorde, aandelen Proxmox op de tweede plaats kwamen en KVM op RHEL, Hyper-V en Optimized Proxmox op de laatste plaats kwamen met respectievelijk 49.23%, 43.06% en 42.61%.

In de Stream-test scoorde Optimized Proxmox het beste, met aandelen Proxmox op de tweede plaats met 83.56%, KVM op RHEL op de derde plaats met 82.47%, ESXi op de vierde plaats met 71.21% en Hyper-V op de laatste plaats met 63.02%.

Conclusie

Over het geheel genomen pakte Hyper-V in de slechtst mogelijke test met alle hulpbronnen de overwinning door een gemiddelde van 92.34% te scoren, gevolgd door ESXi met 89.36%, geoptimaliseerde Proxmox met 85.16%, KVM op RHEL met 79.55% en ten slotte de aandelen Proxmox op 61.58% vergeleken met blank metaal. Met een meer realistische toewijzing van middelen pakte ESXi de overwinning door het beste te scoren in alle tests behalve Stream, met een gemiddelde score van 96.4%, gevolgd door Geoptimaliseerde Proxmox met 81.7%, KVM op RHEL met bijna 79.79%, Hyper-V achteraan achter met slechts 63.27%, en het aandeel Proxmox komt als laatste binnen met 59.69%.

In onze tests presteerde ESXi gemiddeld het beste. Van de open-sourcealternatieven liet Optimized Proxmox lovenswaardige prestaties zien, maar de prestaties waren zonder de optimalisaties niet ideaal. KVM op RHEL bleef achter in onze worst-case scenario-test, maar was in meer realistische tests heel dicht bij Optimized Proxmox. De resultaten van Hyper-V met realistische toewijzing van middelen waren verrassend; een meer diepgaande analyse zou verklaren waarom de resultaten waren zoals gezien, maar dat valt buiten het bestek van dit artikel.

Neem contact op met StorageReview