Após a recente aquisição da VMWare pela Broadcom, a comunidade tecnológica tem estado alvoroçada com discussões sobre as mudanças, principalmente a mudança para o licenciamento baseado em assinatura. Isso levou muitas empresas e MSPs a procurar opções de hipervisores mais econômicas. Em resposta a esse interesse crescente, comparamos os principais hipervisores, apresentando-os como alternativas viáveis para quem está considerando mudar ou explorando opções no mercado.
Nosso objetivo é analisar esses hipervisores quanto aos seus recursos, interfaces web e capacidades de desempenho. Especificamente, estamos comparando KVM em RHEL, Proxmox, VMWare ESXI 8 e Microsoft HyperV.
KVM no RHEL (RedHat Enterprise Linux)
KVM (máquina virtual baseada em kernel) é um hipervisor de código aberto baseado em Linux que transforma o Linux em um hipervisor tipo 1, incorporando recursos básicos de virtualização no kernel do Linux. Embora o KVM possa ser hospedado em qualquer distribuição Linux, o Red Hat Enterprise Linux (RHEL) é popular devido ao seu suporte robusto e recursos de nível empresarial.
RHEL é uma distribuição Linux versátil que pode ser instalada com ou sem ambiente de desktop. A interface de gerenciamento, Cockpit, é um serviço opcional que pode ser adicionado durante a instalação. Cockpit, um projeto de código aberto não exclusivo do RHEL, facilita instâncias básicas do Linux e gerenciamento de serviços. No entanto, ele não foi projetado principalmente como uma ferramenta de gerenciamento de hipervisor e carece de alguns recursos, como aumento de memória. Essa limitação não se deve ao hipervisor, mas sim à interface de gerenciamento.
Para uma virtualização e orquestração de containers mais avançadas, a Red Hat oferece o OpenShift, uma plataforma abrangente com uma abordagem cloud-first que também pode ser hospedada no local. O OpenShift fornece ferramentas robustas para gerenciar aplicativos e infraestrutura em contêineres, incluindo recursos avançados de rede, armazenamento e segurança. No entanto, o OpenShift tem um requisito mínimo de produção de pelo menos três nós, o que o torna menos adequado para implantações menores.
nextmox
Proxmox, baseado em Debian, é outra implementação KVM que está ganhando força em homelabs e empresas, embora ainda não na escala de ESXi ou HyperV. É gratuito e de código aberto e oferece suporte e atualizações por assinatura.
Sua interface web é superior ao Cockpit para tarefas de virtualização, simplifica o gerenciamento de recursos e inclui recursos avançados e ajustáveis. Proxmox também oferece backups avançados, instantâneos e gerenciamento de firewall. No entanto, não corresponde totalmente à amplitude do VMWare, especialmente para tarefas como configuração de vGPU, que requerem intervenção de linha de comando. Em termos de recursos, o Proxmox espelha KVM no RHEL, mantendo a paridade com os principais hipervisores.
VMWare ESXi
O ESXi da VMWare é conhecido por seu conjunto abrangente de recursos. Embora seja um hipervisor independente, todos os seus recursos são desbloqueados com o vCenter, que centraliza o gerenciamento.
Sendo primeiro um hipervisor, construído do zero. A UI web do ESXi é a mais refinada entre seus concorrentes. Ele traz quase todas as funcionalidades, incluindo recursos como gerenciamento de vGPU, para a interface baseada na web, raramente necessitando de acesso ao console. Vinculado a soluções como VMWare Horizon, o ESXi oferece uma solução VDI integrada. Seus recursos autônomos e de cluster são aprimorados ainda mais por serviços como vCenter, VSAN e Horizon, tornando-o uma opção robusta e completa.
Hyper-V
O Hyper-V da Microsoft se estabeleceu, especialmente em ambientes centrados no Windows. O gerenciamento no Hyper-V é feito pelo Hyper-V Manager para configurações menores ou pelo SCVMM para ambientes maiores. A IU é fácil de usar, especialmente para quem está acostumado com o Windows, e também oferece recursos como gerenciamento de vGPU direto da IU. O Hyper-V se destaca na virtualização baseada em Windows e integra-se bem com outras soluções da Microsoft, como o Azure, facilitando atualizações e migrações para a nuvem. Embora seja uma escolha óbvia para ambientes com foco no Windows, pode não ser tão adequada para outros casos de uso.
Quão bem eles tiveram um desempenho?
Vamos comparar o desempenho desses hipervisores e ver como eles se comparam.
Metodologia de Teste
Nosso objetivo principal é avaliar a sobrecarga de desempenho associada a cada hipervisor, usando-a como uma métrica chave para comparação. Nossos testes se concentram na comparação de desempenho multithread, largura de banda de memória e desempenho de E/S de armazenamento.
Nossos benchmarks incluem Linux Kernel Compilation, Apache, OpenSSL, SQLite, Stream e FIO. Eles são administrados pelo menos três vezes usando o Phoronix Test Suite e repetidos até que uma baixa variação nos resultados seja alcançada. Durante os testes, recursos como interfaces web ou ambientes de desktop são fechados para garantir condições ideais.
Nossa linha de base é o desempenho bare metal, e todos os números são dimensionados em relação a ele como uma porcentagem. Os mesmos testes são então replicados para cada hipervisor; configuramos uma VM rodando Ubuntu. Crucialmente, cada VM recebe todos os recursos do host. As VMs são configuradas usando configurações padrão sem otimizações adicionais.
Após algumas preocupações em relação aos resultados, queríamos fornecer um contexto adicional por trás de nossa metodologia de teste. Os testes foram projetados para simular a experiência de alguém novo no ambiente, como um usuário migrando de uma configuração focada em ESXi ou Hyper-V. Quando nos referimos a “padrões”, queremos dizer as opções pré-selecionadas ao criar uma VM, sendo as únicas configurações definidas aquelas para alocação de recursos (vCPUs, RAM e armazenamento).
Também foram levantadas preocupações sobre a razão pela qual todos os recursos foram atribuídos a estes testes. Existem duas razões principais para esta abordagem. A comparação desses resultados com o bare metal como linha de base fornece mais contexto para nosso desempenho medido. Em segundo lugar, permite-nos avaliar o desempenho entre os nós NUMA. Em ambientes de produção, é um desafio evitar saltos de nós NUMA, tornando essencial incluir este aspecto em nossos testes.
Achamos que esclarecimentos adicionais eram necessários. Para resolver essas preocupações, executamos novamente todos os testes, incluindo uma configuração otimizada do Proxmox e testes adicionais com alocações de recursos de VM mais realistas.
Em nossos novos testes, o Proxmox otimizado usa host como tipo de CPU, NUMA Enabled, q35 como máquina e OVMF (UEFI) como BIOS. O cache foi configurado para Write Back para armazenamento, pois estamos usando um controlador Raid e a emulação SSD foi ativada. Em todos os outros casos com todos os outros hipervisores, apenas recursos foram alocados para a VM com suas respectivas UIs e nenhuma configuração adicional foi alterada.
Test Setup
Para nossos testes, utilizamos o Dell R760.
Especificações:
- Intel Xeon Safira Rapids 6430
- 256GB DDR5
- 8 x 7.68TB Solidigm P5520 em RAID5 no Dell PERC12
(Nota : O servidor usado nos testes originais foi atualizado para acomodar os novos processadores Emerald Rapids. Consequentemente, os resultados originais não podem ser comparados diretamente com os novos resultados. Portanto, todos os testes foram refeitos para garantir consistência e precisão.)
Esses novos testes serão executados no Dell R760 com Direct Liquid Cooling.
Especificações:
- Intel Xeon Emerald Rapids 8580
- 256GB DDR5
- 8 x 7.68TB Solidigm P5520 em RAID5 no Dell PERC12
resultados do teste
Vamos nos aprofundar nos resultados dos testes individuais.
O teste Linux Kernel Compile, que faz uso intensivo da CPU e mede o tempo necessário para compilar o kernel Linux, mostrou que o ESXi e o Hyper-V tiveram um desempenho excepcionalmente bom, alcançando 96.79% e 96.70% de desempenho bare metal, respectivamente. KVM no RHEL atingiu 66.61%, enquanto o estoque Proxmox ficou para trás com 63.28%. No entanto, o Proxmox otimizado obteve respeitáveis 89.71% de desempenho bare metal.
No benchmark Apache, que avalia o desempenho do servidor web Apache sob altas conexões e solicitações simultâneas, ESXi e Hyper-V demonstraram resultados impressionantes, com 113.64% e 129.62% de desempenho bare metal, respectivamente. KVM no RHEL atingiu 85.72%, o estoque Proxmox obteve pontuação de 75.90% e o Proxmox otimizado obteve pontuação de 75.31%. Notavelmente, o ESXi e o Hyper-V excederam o desempenho bare metal, provavelmente devido aos aceleradores de hardware em chips mais recentes, sugerindo que esses hipervisores podem utilizar esses aceleradores sem configuração e ajuste manuais.
O teste OpenSSL, que mede o desempenho criptográfico da CPU, mostrou que ESXi, Hyper-V e KVM no RHEL tiveram um desempenho notavelmente bom, com 101.35%, 101.27% e 101.15% de desempenho bare metal, respectivamente. O Stock Proxmox teve dificuldades com apenas 5.33%, enquanto o Optimized Proxmox obteve 98.91%.
No teste de compressão 7-Zip, que avalia o desempenho de compressão e descompressão, ESXi e Hyper-V demonstraram forte desempenho, com 95.98% e 97.56% de desempenho bare metal, respectivamente. KVM em RHEL, stock Proxmox e Optimized Proxmox chegaram perto de 85.81%, 87.17% e 87.43%, respectivamente.
O teste FIO, que mede o desempenho do subsistema de armazenamento com leitura e gravação aleatória de tamanho de bloco de 4k, mostrou que o ESXi alcançou 57.41% para leitura aleatória e 55.27% para gravação aleatória, enquanto o Hyper-V obteve 72.95% para leitura aleatória e 85.71% para leitura aleatória. para gravação aleatória. KVM no RHEL atingiu 74.60% para leitura aleatória e 85.37% para gravação aleatória. Stock Proxmox obteve 54.71% para leitura aleatória e 44.71% para gravação aleatória, enquanto o Proxmox otimizado teve o melhor desempenho neste teste com 98.57% para leitura aleatória e 91.49% para gravação aleatória.
O teste SQLite, que mede o desempenho do banco de dados SQLite, mostrou que o ESXi demonstrou 96.44% de desempenho bare metal. O Hyper-V obteve 55.94%, enquanto o KVM no RHEL alcançou 62.52%. Curiosamente, o estoque Proxmox chegou a 85.27%, pontuando melhor do que o Proxmox Otimizado, que ficou em 68.86%. A causa exata não é totalmente aparente, mas os testes foram executados duas vezes em novas instalações do hipervisor e da VM para garantir a repetibilidade.
O benchmark Stream, que avalia o desempenho da largura de banda da memória, mostrou que o ESXi e o Hyper-V demonstraram forte desempenho, com 98.30% e 99.01% de desempenho bare metal, respectivamente. KVM em RHEL, stock Proxmox e Optimized Proxmox pontuaram próximos um do outro em 74.60%, 76.24% e 71.04%, respectivamente.
No geral, o Hyper-V emergiu como o de melhor desempenho, com média de 92% de desempenho bare metal. ESXi ficou um pouco atrás com um desempenho médio de 89%, o Proxmox otimizado ficou em terceiro lugar com 85%, o KVM no RHEL ficou em quarto lugar com 79% e o Proxmox de ações ficou atrás com 61%.
Em um cenário de alocação de recursos de VM mais realista, os números foram normalizados para o melhor desempenho em cada categoria. Para o benchmark Linux Kernel Compile, o ESXi obteve a melhor pontuação, com KVM no RHEL ficando em segundo lugar com 97.90% e Proxmox otimizado em terceiro lugar com 97.88%. Stock Proxmox ficou em quarto lugar com 88.90%, e Hyper-V ficou atrás com 66.05%.
Para o benchmark Apache, o ESXi mais uma vez obteve a melhor pontuação, com o KVM no RHEL ficando em segundo lugar com 76.25% e o Hyper-V chegando em terceiro lugar com 76.14%. O Proxmox otimizado também ficou muito próximo com 75.36%, enquanto o Proxmox stock ficou em último lugar com 61.11%.
No benchmark OpenSSL, o ESXi manteve sua posição com a melhor pontuação, com KVM no RHEL ficando em segundo lugar com 96.25%, Proxmox otimizado ficando em terceiro com 94.48%, Hyper-V obtendo apenas 48.96% e Proxmox de estoque terminando em último com 3.42%. .
Para o teste de compressão 7-Zip, o ESXi continuou a pontuar melhor, com KVM no RHEL, Optimized Proxmox e stock Proxmox chegando muito perto de 96.84%, 96.59% e 95.40%, respectivamente, enquanto o Hyper-V ainda ficou para trás com 64.48%.
No teste FIO, o ESXi obteve a melhor pontuação tanto em leitura aleatória quanto em gravação aleatória. Para leitura aleatória, o Proxmox otimizado ficou em segundo lugar com 86.81%, o Hyper-V ficou em terceiro com 71.02%, o KVM no RHEL em quarto com 68.44% e o Proxmox de estoque em último com 45.05%. O teste de gravação aleatória contou uma história semelhante, com Hyper-V ficando em segundo lugar com 73.43%, KVM no RHEL em terceiro com 70.92%, Proxmox otimizado em quarto com 59.91% e Proxmox de estoque em último com 38.79%.
O teste SQLite foi mais interessante, com ESXi ainda pontuando a melhor pontuação, Proxmox padrão em segundo lugar e KVM em RHEL, Hyper-V e Proxmox otimizado em último lugar com 49.23%, 43.06% e 42.61%, respectivamente.
No teste Stream, o Proxmox otimizado obteve a melhor pontuação, com o Proxmox em segundo lugar com 83.56%, o KVM no RHEL em terceiro com 82.47%, o ESXi em quarto com 71.21% e o Hyper-V em último com 63.02%.
Conclusão
No geral, no pior caso de teste de todos os recursos, o Hyper-V venceu com uma pontuação média de 92.34%, seguido pelo ESXi com 89.36%, Proxmox otimizado com 85.16%, KVM no RHEL com 79.55% e, finalmente, Proxmox de estoque em 61.58% em comparação ao bare metal. Com uma alocação de recursos mais realista, o ESXi venceu ao pontuar melhor em todos os testes, exceto Stream, alcançando uma pontuação média de 96.4%, seguido pelo Proxmox otimizado com 81.7%, KVM no RHEL com 79.79%, Hyper-V atrás. atrás com apenas 63.27%, e o estoque Proxmox em último lugar com 59.69%.
Em nossos testes, o ESXi teve o melhor desempenho em média. Entre as alternativas de código aberto, o Optimized Proxmox demonstrou um desempenho louvável, mas o desempenho ficou abaixo do ideal sem as otimizações. O KVM no RHEL ficou para trás em nosso teste de pior cenário, mas ficou muito próximo do Proxmox otimizado em testes mais realistas. Os resultados do Hyper-V com alocação realista de recursos foram surpreendentes; uma análise mais aprofundada explicaria por que os resultados foram vistos, mas isso está fora do escopo deste artigo.
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