在我們最近的虛擬機器管理程式文章之後，我們更深入地研究並分析了頂級虛擬機器管理程式的功能、Web 介面和效能功能。具體來說，我們正在比較 RHEL、Proxmox、VMWare ESXI 8 和 Microsoft HyperV 上的 KVM。
VMWare 最近被 Broadcom 收購後，科技界一直在熱烈討論這些變化，尤其是向基於訂閱的授權的轉變。這促使許多公司和 MSP 尋找更具成本效益的虛擬機器管理程序選項。為了滿足這種日益增長的興趣，我們比較了領先的虛擬機器管理程序，將它們作為考慮轉換或探索市場選項的人的可行替代方案。
我們的目標是分析這些虛擬機器管理程式的功能、Web 介面和效能。具體來說，我們正在比較 RHEL、Proxmox、VMWare ESXI 8 和 Microsoft HyperV 上的 KVM。
RHEL（紅帽企業 Linux）上的 KVM
KVM（基於核心的虛擬機）是一種基於 Linux 的開源虛擬機管理程序，透過將核心虛擬化功能嵌入到 Linux 核心中，將 Linux 轉變為 1 類虛擬機器管理程序。雖然 KVM 可以託管在任何 Linux 發行版上，但 Red Hat Enterprise Linux (RHEL) 因其強大的支援和企業級功能而廣受歡迎。
RHEL 是一種多功能 Linux 發行版，可以在有或沒有桌面環境的情況下安裝。管理介面 Cockpit 是一項可選服務，可在安裝過程中新增。 Cockpit 是一個並非 RHEL 專有的開源項目，它促進了基本的 Linux 實例和服務管理。然而，它主要不是作為虛擬機器管理程式管理工具而設計的，並且缺乏記憶體膨脹等某些功能。此限制不是由虛擬機器管理程式造成的，而是由管理介面造成的。
對於更高級的虛擬化和容器編排，紅帽提供了 OpenShift，這是一個採用雲端優先方法的綜合平台，也可以在本地託管。 OpenShift 提供了管理容器化應用程式和基礎架構的強大工具，包括進階網路、儲存和安全功能。然而，OpenShift 的最低生產要求是至少三個節點，這使得它不太適合小型部署。
近視
Proxmox 基於 Debian，是另一種在家庭實驗室和企業中受到關注的 KVM 實現，儘管尚未達到 ESXi 或 HyperV 的規模。它是免費和開源的，並提供基於訂閱的支援和更新。
其 Web UI 在虛擬化任務方面優於 Cockpit，簡化了資源管理，並包含進階功能和可調整項目。 Proxmox 還提供進階備份、快照和防火牆管理。然而，它並不完全符合 VMWare 的廣度，特別是對於 vGPU 設定等需要命令列幹預的任務。在功能方面，Proxmox 在 RHEL 上鏡像 KVM，與領先的虛擬機器管理程式保持同等水準。
虛擬機ESXi
VMWare 的 ESXi 以其全面的功能集而聞名。雖然它是獨立的虛擬機器管理程序，但它的全部功能可以透過集中管理的 vCenter 來解鎖。
首先是一個虛擬機器管理程序，從頭開始建置。 ESXi 的 Web UI 是其競爭對手中最精緻的。它將幾乎所有功能（包括 vGPU 管理等功能）引入基於 Web 的介面，很少需要控制台存取。 ESXi 與 VMWare Horizon 等解決方案結合，提供整合的 VDI 解決方案。 vCenter、VSAN 和 Horizon 等服務進一步增強了其獨立和叢集功能，使其成為強大的一站式選項。
Hyper-V的
Microsoft 的 Hyper-V 已經確立了自己的地位，特別是在以 Windows 為中心的環境中。 Hyper-V 中的管理透過 Hyper-V Manager（對於較小的設定）或 SCVMM（對於較大的環境）進行處理。 UI 非常用戶友好，特別是對於那些習慣使用 Windows 的用戶來說，它還提供直接從 UI 進行 vGPU 管理等功能。 Hyper-V 在基於 Windows 的虛擬化方面表現出色，並與 Azure 等其他 Microsoft 解決方案良好集成，有助於輕鬆升級和雲端遷移。雖然對於以 Windows 為中心的環境來說這是一個明顯的選擇，但它可能不太適合其他用例。
他們的表現如何？
讓我們比較一下這些虛擬機器管理程式的效能，看看它們之間的表現如何。
測試方法
我們的主要目標是評估與每個虛擬機器管理程式相關的效能開銷，並將其用作比較的關鍵指標。我們的測試重點是比較多執行緒效能、記憶體頻寬和儲存 I/O 效能。
我們的基準測試包括 Linux 核心編譯、Apache、OpenSSL、SQLite、Stream 和 FIO。使用 Phoronix 測試套件進行至少 3 次，並重複進行，直到結果差異較小。在測試過程中，Web 介面或桌面環境等功能會關閉，以確保最佳條件。
我們的基準是裸機性能，所有數字都是相對於它縮放的百分比。然後對每個虛擬機器管理程式重複相同的測試；我們配置一個執行 Ubuntu 的虛擬機器。至關重要的是，每個虛擬機器都分配了主機的全部資源。 VM 使用預設設定進行配置，無需任何其他最佳化。
考慮到對結果的一些擔憂，我們希望提供我們的測試方法背後的更多背景資訊。這些測試旨在模擬剛接觸該環境的使用者的體驗，例如從以 ESXi 或 Hyper-V 為中心的設定遷移的使用者。當我們提到「預設值」時，我們指的是建立虛擬機器時預先選擇的選項，唯一配置的設定是用於資源分配的設定（vCPU、RAM 和儲存）。
人們也擔心為什麼所有資源都分配給這些測試。採用這種方法有兩個主要原因。將這些結果與裸機進行比較作為基準，為我們測量的性能提供更多背景資訊。其次，它允許我們判斷跨 NUMA 節點的效能。在生產環境中，避免 NUMA 節點跳躍具有挑戰性，因此必須將這一方面納入我們的測試中。
我們認為有必要進行額外的澄清。為了解決這些問題，我們重新執行了所有測試，包括最佳化的 Proxmox 配置以及使用更實際的 VM 資源分配進行的進一步測試。
在我們的新測試中，優化後的 Proxmox 使用主機作為 CPU 類型、啟用 NUMA、q35 作為機器、OVMF (UEFI) 作為 BIOS。由於我們使用 Raid 控制器，並且 SSD 模擬已打開，因此快取被設定為儲存回寫。在使用所有其他虛擬機器管理程式的所有其他情況下，僅將資源指派給具有各自 UI 的 VM，並且沒有變更任何其他設定。
測試設置
在我們的測試中，我們使用 Dell R760。
產品規格：
- 英特爾至強藍寶石 Rapids 6430
- 256GB DDR5
- 8 x 7.68TB 固力P5520 在 Dell PERC5 上的 RAID12 中
（注意: 用於原始測試的伺服器已升級，以適應新的 Emerald Rapids 處理器。因此，原始結果無法與新結果直接進行比較。因此，重新執行所有測試以確保一致性和準確性。
這些新測試將在具有直接液體冷卻功能的戴爾 R760 上運行。
產品規格：
- 英特爾至強翡翠急流 8580
- 256GB DDR5
- 8 x 7.68TB 固力P5520 在 Dell PERC5 上的 RAID12 中
檢測結果
讓我們更深入地了解各個測試結果。
Linux 核心編譯測試是 CPU 密集型測試，測量編譯 Linux 核心所需的時間，結果顯示 ESXi 和 Hyper-V 的表現異常出色，分別達到了裸機效能的 96.79% 和 96.70%。 RHEL 上的 KVM 達到了 66.61%，而 Proxmox 則落後於 63.28%。然而，Optimized Proxmox 的裸機性能得分高達 89.71%。
在評估 Apache Web 伺服器在高並發連線和請求下的效能的 Apache 基準測試中，ESXi 和 Hyper-V 表現出了令人印象深刻的結果，分別達到了裸機效能的 113.64% 和 129.62%。 RHEL 上的 KVM 成績為 85.72%，Stock Proxmox 成績為 75.90%，Optimized Proxmox 成績為 75.31%。值得注意的是，ESXi 和 Hyper-V 超過了裸機性能，這可能是由於較新晶片中的硬體加速器，這表明這些虛擬機管理程式可以利用這些加速器而無需手動配置和調整。
衡量CPU加密性能的OpenSSL測試表明，RHEL上的ESXi、Hyper-V和KVM表現非常出色，分別為裸機性能的101.35%、101.27%和101.15%。 Stock Proxmox 的得分僅為 5.33%，而 Optimized Proxmox 的得分為 98.91%。
在評估壓縮和解壓縮性能的7-Zip壓縮測試中，ESXi和Hyper-V表現出了強勁的性能，分別達到了裸機性能的95.98%和97.56%。 RHEL 上的 KVM、Stock Proxmox 和 Optimized Proxmox 都接近，分別為 85.81%、87.17% 和 87.43%。
FIO測驗以4k區塊大小隨機讀寫來衡量儲存子系統的效能，結果顯示ESXi的隨機讀取成績為57.41%，隨機寫入成績為55.27%，而Hyper-V的隨機讀取成績為72.95%，隨機寫入成績為85.71%用於隨機寫入。 RHEL 上的 KVM 隨機讀取達 74.60%，隨機寫入達 85.37%。 Stock Proxmox 的隨機讀取成績為 54.71%，隨機寫入成績為 44.71%，而 Optimized Proxmox 在本次測驗中表現最好，隨機讀取成績為 98.57%，隨機寫入成績為 91.49%。
SQLite 測試衡量了 SQLite 資料庫的效能，結果顯示 ESXi 表現出了 96.44% 的裸機效能。 Hyper-V 得分為 55.94%，而 RHEL 上的 KVM 得分為 62.52%。有趣的是，Stock Proxmox 的得分為 85.27%，得分高於 Optimized Proxmox，後者的得分為 68.86%。確切的原因並不完全明顯，但測試在新安裝的虛擬機器管理程式和虛擬機器上運行了兩次，以確保可重複性。
評估記憶體頻寬效能的 Stream 基準測試顯示，ESXi 和 Hyper-V 表現出了強勁的效能，分別達到了裸機效能的 98.30% 和 99.01%。 RHEL 上的 KVM、Stock Proxmox 和 Optimized Proxmox 的得分非常接近，分別為 74.60%、76.24% 和 71.04%。
整體而言，Hyper-V 表現最佳，平均達到裸機效能的 92%。 ESXi 稍微落後，平均效能為 89%，優化的 Proxmox 緊隨其後，為 85%，RHEL 上的 KVM 排名第四，為 79%，庫存 Proxmox 緊隨其後，為 61%。
在更現實的虛擬機器資源分配場景中，數字被歸一化為每個類別中表現最好的。在 Linux 核心編譯基準測試中，ESXi 得分最高，RHEL 上的 KVM 以 97.90% 排名第二，Optimized Proxmox 以 97.88% 排名第三。 Proxmox 股票以 88.90% 位居第四，Hyper-V 則以 66.05% 落後。
在 Apache 基準測試中，ESXi 再次得分最高，RHEL 上的 KVM 排名第二，得分為 76.25%，Hyper-V 排名第三，得分為 76.14%。優化後的 Proxmox 也非常接近，為 75.36%，而庫存 Proxmox 則排在最後，為 61.11%。
在OpenSSL 基準測試中，ESXi 得分最高，保持了自己的位置，RHEL 上的KVM 以96.25% 排名第二，優化的Proxmox 以94.48% 排名第三，Hyper-V 僅獲得48.96%，庫存Proxmox 以3.42%排名墊底。
對於 7-Zip 壓縮測試，ESXi 繼續得分最高，RHEL 上的 KVM、優化的 Proxmox 和普通 Proxmox 非常接近，分別為 96.84%、96.59% 和 95.40%，而 Hyper-V 仍然落後於64.48%。
在FIO測試中，ESXi在隨機讀取和隨機寫入方面得分最高。對於隨機讀取，優化的 Proxmox 以 86.81% 排名第二，Hyper-V 以 71.02% 排名第三，RHEL 上的 KVM 以 68.44% 排名第四，庫存 Proxmox 以 45.05% 墊底。隨機寫入測試也呈現類似的情況，Hyper-V 以 73.43% 排名第二，RHEL 上的 KVM 以 70.92% 排名第三，優化 Proxmox 以 59.91% 排名第四，庫存 Proxmox 以 38.79% 排名最後。
SQLite 測試更有趣，ESXi 仍然得分最高，普通 Proxmox 位居第二，RHEL 上的 KVM、Hyper-V 和優化 Proxmox 分別以 49.23%、43.06% 和 42.61% 排在最後。
在 Stream 測試中，Optimized Proxmox 得分最高，Stock Proxmox 第二（83.56%），RHEL 上的 KVM 第三（82.47%），ESXi 第四（71.21%），Hyper-V 最後（63.02%）。
結論
整體而言，在最壞情況的全資源測試中，Hyper-V 平均得分為92.34%，其次是ESXi，得分為89.36%，優化的Proxmox 得分為85.16%，KVM on RHEL 得分為79.55%，最後是Stock Proxmox與裸機相比，效率提高了 61.58%。憑藉更現實的資源分配，ESXi 在除 Stream 之外的所有測試中得分最高，平均得分為 96.4%，其次是 Optimized Proxmox，得分為 81.7%，KVM on RHEL 得分接近 79.79%，Hyper-V 落後僅佔63.27% 落後，Proxmox 則以59.69% 排在最後。
在我們的測試中，ESXi 的平均表現最好。在開源替代方案中，Optimized Proxmox 表現出了值得稱讚的效能，但如果沒有最佳化，效能並不理想。 RHEL 上的 KVM 在我們最壞情況的測試中落後，但在更實際的測試中非常接近優化的 Proxmox。 Hyper-V 的現實資源分配結果令人驚訝；更深入的分析可以解釋為什麼結果如此，但這超出了本文的範圍。
參與 StorageReview
電子報 | YouTube | 播客 iTunes/Spotify | Instagram | Twitter | 的TikTok | RSS訂閱
