Порівняння систем віруалізації (гіпервізорів) у 2024 році

Визначення гіпервізора та віртуалізації

Щоб продовжити, нам потрібно розібратися в термінології. Для нас важливі 3 поняття: віртуалізація, гіпервізор і платформа для віртуалізації (вони ж система віртуалізації). 

Отже, віртуалізація - це технологія створення віртуальних (тобто програмних) версій серверів/комп'ютерів/робочих станцій, зазвичай їх називають віртуальними машинами (ВМ). Ідея проста - один справжній фізичний сервер запускає кілька ізольованих одна від одної ВМ, зі своїми ресурсами та операційними системами, які працюють як незалежні системи. Віртуалізація дає змогу ефективніше використовувати ресурси сервера або кластера (про кластери буде далі), керувати IT-інфраструктурою, масштабувати її, знижувати прямі та непрямі витрати (якщо все зробити правильно). До речі, віртуалізувати можна не тільки сервери, а й мережі, сховища даних і навіть застосунки.

Гіпервізор - це прикладне програмне забезпечення (ПЗ), яке і реалізує віртуалізацію на практиці. Воно створює і запускає ВМ, а також керує ними. Гіпервізор дає змогу одному серверу (хост-комп'ютеру/хосту) одночасно працювати з кількома гостьовими операційними системами (ОС). Він же розділяє фізичні ресурси хоста між ВМ: пам'ять, ядра/потоки, мережу, сховище тощо. Такий собі двигун внутрішнього згоряння, без якого всі системи в авто працювати не будуть.

Ну і останнє, платформа для віртуалізації. Якщо гіпервізор - це двигун, то платформа для віртуалізації - автомобіль. Такі платформи не просто окремий застосунок, а цілий набір інструментів для створення та конфігурування віртуальних середовищ, управління ресурсами та моніторингу їхньої роботи. Платформи для віртуалізації можуть містити гіпервізори різних типів (зазвичай 1 гіпервізор на 1 платформу, але буває й більше), інтерфейси для управління, менеджери ресурсів, засоби моніторингу, системи резервного копіювання, механізми міграції ресурсів і багато іншого.

Гіпервізор можна використовувати окремо, а можна в складі платформи. Перше підходить для малих інфраструктур, особистого використання, тестування і розробки, а для складних проєктів знадобиться другий варіант.

Типи гіпервізорів

Гіпервізори бувають двох основних типів:
1-го типу (Type 1) - він же "Bare-Metal", що виконується на "голому залізі". Цей тип гіпервізорів працює на апаратному рівні, без операційної системи хоста. По суті це і є мінімальна ОС. Приклади: VMware ESXi, Microsoft Hyper-V (як і Hyper-V Server), і KVM.

2-го типу (Type 2) - він же "Hosted", хостовий. Ці гіпервізори працюють поверх операційної системи хоста. Вони запускаються як додатки всередині операційної системи. Приклади: VMware Workstation, Oracle VirtualBox і Microsoft Virtual PC.

Переваги гіпервізора

Сучасні IT-інфраструктури все більше переходять на віртуалізацію. Причин багато: оптимізація ресурсів і витрат, поліпшення управління і відмовостійкість. Гіпервізори і системи віртуалізації - основа в цих процесах, з масою переваг для бізнесу, адміністраторів і користувачів.

• Швидкість: Гіпервізори дають змогу створювати віртуальні машини практично миттєво, на відміну від класичного розгортання на апаратному сервері. Це полегшує надання ресурсів користувачам у міру необхідності для динамічних робочих навантажень.
• Ефективність: Віртуалізація дає змогу краще розкрити потенціал сервера (або кластера серверів). Коли на фізичному обладнанні виконується кілька дрібних завдань замість одного великого, ймовірність простою потужностей знижується. Якщо в класичному варіанті вам доведеться використовувати кілька недозавантажених серверів для різних серверних ролей, то з гіпервізором можна використовувати один потужніший, але завантажений на повну (зазвичай прагнуть до 80%, а 20% залишають про запас). Такий підхід економічніший та енергоефективніший.
• Кластеризація: Гіпервізори дають змогу створювати кластери з кількох фізичних серверів, це гарантує відмовостійкість (певною мірою, залежить від параметрів кластера та кількості його вузлів aka нод) і високу доступність віртуальних машин. Якщо один сервер у кластері виходить з ладу, то гіпервізор автоматично переносить ВМ на інші робочі ноди, без зупинки додатків. Називається це міграцією.
• Гнучкість і міграція: Гіпервізори зазвичай підтримують функції міграції віртуальних машин, як-от vMotion у VMware або Live Migration у Hyper-V. Ці функції дають змогу переміщати ВМ між хостами кластера без зупинки застосунків - можна обслуговувати обладнання або вирішувати проблеми паралельно.
• Автоматичне відновлення після збою: Гіпервізори зазвичай підтримують автоматичне відновлення після збоїв. Якщо ВМ або фізичний сервер перестає відповідати, гіпервізор може автоматично перезапустити або перемістити ВМ на інший сервер у кластері.
• Резервування та реплікація: Деякі гіпервізори та платформи віртуалізації постачаються з вбудованими системами бекапування даних і ВМ, а також із механізмами реплікації на віддалені сервери, що дає вам додаткові рівні захисту від збоїв і можливість швидкого відновлення даних. P.S. Реплікація - створення і підтримка точної копії даних або ВМ у реальному часі на іншому вузлі або сервері. Використовується для максимально швидкого відновлення.

Огляд популярних гіпервізорів і порівняльний аналіз.

Гіпервізор VMware ESXi 
VMware ESXi - найпопулярніший гіпервізор 1-ого типу (bare-metal) на ринку. Функціональний, зручний і дорогий. Особливо цікавий у складі платформи для віртуалізації VMware vSphere. Найчастіше його використовують у масштабних корпоративних IT-інфраструктурах: дата-центри хостингів, ЦОДи банків, хмарні провайдери, просто великі компанії зі своєю інфраструктурою.

ESXi пропонує, можливо, найширший набір функцій для віртуалізації та управління обчислювальними ресурсами, сховищами та мережами:

• Міграція в реальному часі (vMotion, vSphere Storage vMotion) і висока доступність vSphere HA (High Availability)
• Знімки (snapshots) поточного стану ВМ для подальшого швидкого відновлення за необхідності.
• Динамічний розподіл ресурсів хоста, щоб виділяти ВМ ресурси під поточні вимоги.
• Зручне управління та автоматизація завдань через веб-інтерфейс.
• Є можливість інтеграції з хмарними сервісами VMware, на кшталт VMware Cloud on AWS, для створення гібридних хмар і міграції віртуальних машин між локальними і хмарними середовищами.

Є у ESXi і особливість - для когось недолік (для 7.0 і вище особливо важливо): список сумісного обладнання (HCL). VMware гарантує роботу тільки на ньому, тож перед розгортанням треба звірятися з сайтом. Інакше готуйтеся до проблем, аж до неробочих комплектуючих. Але ця ж особливість гарантує перевагу - на схвалених комплектуючих все буде працювати, а вистрілити собі в ногу стає складніше.

При всьому при цьому ESXi забезпечує відмінну продуктивність і масштабованість, а тому ідеально підходить для управління великою кількістю віртуальних машин. Особливо, якщо врахувати зручне управління через веб-інтерфейс vSphere Client і API для автоматизації завдань та інтеграції з іншими системами.

Все це зробило VMware ESXi таким собі індустріальним стандартом у корпоративних середовищах. Але і за ціною виходить дорожче конкурентів, а тому підходить не всім. Найближчий конкурент за можливостями і часткою ринку - Microsoft Hyper-V.

Гіпервізор Microsoft Hyper-V

Microsoft Hyper-V - це також поширений гіпервізор 1-ого типу (bare-metal). Так, я вважаю що він 1-ого типу :) Його головна особливість у тому, що він від початку вбудований як у Windows Server, так і в клієнтську Windows. Ви зможете працювати з ним через графічний інтерфейс управління та/або PowerShell відразу, без додаткових інсталяцій. Чудовий варіант, якщо ваша інфраструктура побудована на Microsoft-стеку і Windows-орієнтованих додатках. А ще дешевше ESXi за інших рівних умов.

За функціоналом тут теж усе чудово:

• Швидке створення ВМ, управління ними, міграція і моніторинг.
• Повноцінна віртуалізація ресурсів, мереж і сховищ, включно з SAN, NAS і хмарними сховищами.
• Динамічний розподіл - дає змогу автоматично розподіляти ресурси між ВМ у реальному часі, враховуючи поточне навантаження.
• Висока доступність Failover Clustering - автоматично відновить ВМ після збоїв хоста.
• Checkpoint - створення знімків ВМ, аналогічно snapshots у VMware ESXi. Дозволяє зберігати поточний стан віртуальної машини в конкретний момент часу.
• Створення кластерів Hyper-V для підвищення відмовостійкості та ефективного управління ресурсами.
• Інтеграція з хмарними сервісами Microsoft Azure для створення гібридних хмар і міграції віртуальних машин між локальними та хмарними середовищами.

ESXI і Hyper-V - це платні рішення, які не всім по кишені. Піратство ми засуджуємо, а малий бізнес (хоча середній і великий теж) може використовувати безкоштовне ПЗ. Один із найпопулярніших відкритих гіпервізорів - KVM (Kernel-based Virtual Machine).

Гіпервізор Proxmox VE

Proxmox VE - також гіпервізор 1-го типу (bare-metal), вбудований у ядро open source операційної системи Linux і багатьох дистрибутивів, що сприяє поширеності. Як ви зрозуміли, він безкоштовний (GPL-ліцензія), але не на шкоду функціональності та продуктивності. 

Proxmox загалом невимогливий до характеристик хоста, жодних суворих вимог до заліза (забудьте про списки HCL), за бажання можна запустити на розумному холодильнику. Інше питання, як ця зв'язка працювати буде.

Функціонал у Proxmox VE широкий - як для простих завдань, так і для побудови великих віртуалізованих інфраструктур:

• Proxmox VE дає змогу створювати, запускати, зупиняти і керувати віртуальними машинами на базі KVM і LXC. KVM віртуалізує апаратні компоненти, включно з CPU, пам'яттю та комплектуючими, а LXC реалізує контейнерну віртуалізацію, даючи змогу запускати безліч ізольованих Linux-контейнерів на одному хості.
• Proxmox VE може створювати кластери з декількох вузлів для відмовостійкості та масштабованості. Кластеризація дає змогу автоматично балансувати навантаження і продовжувати роботу застосунків, якщо один із вузлів виходить з ладу.
• Інтегровані засоби для створення резервних копій віртуальних машин і відновлення з них. Такий підхід захистить вас від втрати даних і дасть змогу швидко відновитися після збоїв і аварій.
• Моніторинг - дає змогу відстежувати продуктивність і використання ресурсів віртуальних середовищ, а також вести журнали їхньої роботи, створювати звіти.
• Proxmox VE можна інтегрувати з іншими системами управління, на кшталт OpenStack або Kubernetes, що розширює функціонал, можливості управління та автоматизації.

Гіпервізор Citrix Hypervisor

Citrix Hypervisor - це ще одна популярна платформа віртуалізації, побудована на гіпервізорі Xen 1-го типу (bare-metal) з відкритим вихідним кодом. Сам гіпервізор мінімалістичний, безкоштовний (GPL-ліцензія) і функціональний; реалізує повноцінне віртуалізаційне оточення для розгортання віртуальних машин. Цілком конкурент іншим рішеннями з цієї статті.

Ключові функції Citrix Hypervisor (Xen) :

• Гіпервізор Xen першого типу з високою продуктивністю, надійністю і безпекою.
• Потужні засоби для створення, управління та моніторингу віртуальних машин, включно з журналюванням і створенням звітів. Підтримка багатьох гостьових операційних систем.
• Citrix Hypervisor може створювати кластери з декількох фізичних хостів для підвищення відмовостійкості та масштабованості інфраструктури + автоматичне балансування навантаження.
• Легка інтеграція з наявними інфраструктурами.
• Обслуговування без простоїв через міграцію віртуальних машин між вузлами кластера Citrix Hypervisor.
• Інтегровані інструменти резервного копіювання ВМ і їх автоматичного відновлення, що забезпечує підвищений захист даних, а також швидке відновлення після збоїв.
• Інтеграція з іншими системами управління, на кшталт OpenStack або Kubernetes, що розширює функціонал і забезпечує більшу гнучкість управління та автоматизації.

Поради щодо вибору гіпервізора у 2024 році

Перше - все залежить від вимог вашого проєкту та організації. Тобто підхід персональний, а тому загальні поради зі статті не покриють 100% ваших питань. Але все ж вивчити їх корисно. Якщо виникнуть труднощі, ви можете написати або зателефонувати менеджерам Server Solutions - хлопці підкажуть, яке обладнання та гіпервізор підійде під ваш бюджет і завдання.

Отже, поради:

Проаналізуйте вимоги вашого проєкту. Це перший крок. Оцініть масштаб, поточне або плановане обладнання, типи додатків і характер навантаження.

Реcерч: Вивчіть гіпервізори докладніше - наші докладні статті в блозі непоганий початок, але можна копнути ще глибше, почитати документацію, подивитися на реальні кейси і проблеми, з якими стикалися інші, щоб зрозуміти їхні особливості, переваги та недоліки. Я наведу коротку таблицю-порівняння, але додатковий ресерч зайвим не буде.