Сравнение технологий виртуализации OpenVZ, KVM и Xen

14 July 2020
796 full reads
1,3k story viewsUnique page visitors
796 read the story to the endThat's 61% of the total page views
3 minutes — average reading time

В данный момент на рынке представлено большое количество таких технологий виртуализации, как, например, OpenVZ, KVM и Xen. Вы, должно быть, встречались с этими терминами, если пытались купить виртуальный частный сервер (VPS). В статье мы сравним эти три технологии с точки зрения покупки VPS, чтобы вы могли выбрать наиболее подходящую вам технологию.

Сравнение технологий виртуализации OpenVZ, KVM и Xen
Сравнение технологий виртуализации OpenVZ, KVM и Xen
Сравнение технологий виртуализации OpenVZ, KVM и Xen

Обзор Виртуализации и Контейнеризации

Виртуализация – это технология, которая позволяет вам создавать несколько виртуальных машин (ВМ) на одном аппаратном обеспечении. В свою очередь каждая виртуальная машина представляет собой физический компьютер, на который вы можете установить операционную систему. Работу виртуальных машин контролирует гипервизор, который предоставляет им хостовые системные ресурсы: процессорные, оперативной памяти и устройств хранения.

Все ВМ изолированы друг от друга, то есть программное обеспечение одной ВМ не имеет доступ к ресурсам другой ВМ. Многие провайдеры VPS устанавливают гипервизор на физический сервер и предоставляют пользователям виртуальную машину в качестве виртуального частного сервера (VPS).

 Архитектура гипервизора 2-ого типа
Архитектура гипервизора 2-ого типа
Архитектура гипервизора 2-ого типа

Контейнеризация сильно отличается от виртуализации. Вместо гипервизора на хост-систему устанавливается операционная система, на которой вы можете создавать «контейнеры». Внутри контейнеров вы можете создавать приложения, и уже ОС позаботится о выделении ресурсов каждому контейнеру. В этом случае ядро операционной системы и драйверы являются общими для всех контейнеров.

 Общая архитектура системы контейнеризации
Общая архитектура системы контейнеризации
Общая архитектура системы контейнеризации

Таким образом, контейнеризация зависит от ОС. И, соответственно, в контейнере можно запускать только те программы, которые соответствуют хостовой ОС. Например, если контейнеризация работает на Linux как на хостовой ОС, внутри контейнера вы можете запускать приложения только на Linux. В этом отличие от виртуализации – в виртуальной машине вы можете запустить любую ОС и, соответственно, любое приложение. С другой стороны, контейнеризация намного более эффективна, чем виртуализация, так как не затрачивает лишнюю энергию на запуск ОС в каждой виртуальной машине.

В этой статье мы уделим внимание системной контейнеризации. Такой вид контейнеризации позволит вам запускать ОС внутри контейнера. Несмотря на это, ядро и драйверы по-прежнему являются общими для различных операционных систем внутри каждого контейнера.

Xen и KVM являются технологиями виртуализации, а OpenVZ – это технология контейнеризации на базе Linux.

OpenVZ

OpenVZ (Open Virtuozzo) – это платформа контейнеризации, базирующаяся на ядре Linux. Она позволяет на одной хост-системе запускать несколько ОС, также базирующихся на Linux. Контейнеры работают как независимая система Linux с правами доступа уровня root, изоляцией на уровне файлов, пользователей или групп, процессов и сетей.

Провайдеры серверов предоставляют контейнерам OpenVZ некоторое количество оперативной памяти, процессорных ядер и места на жестком диске и продают их в качестве виртуальных серверов Linux. Какая-то часть ресурсов ЦП и памяти выделена контейнеру, а какая-то часть ресурсов “разрывается”, то есть если контейнеру требуется больше ресурсов помимо того, что ему было выделено, он может временно заимствовать их из неиспользуемых ресурсов других контейнеров.

Так как при контейнеризации ядро является общим для всех контейнеров, изменить настройки ядра, обновить его или использовать дополнительные модули ядра невозможно. К моменту написание этой статьи большинство провайдеров используют OpenVZ 6 на базе Linux 2.6. Таким образом, вы не сможете улучшить функционирование системы и возможности ядра за счет обновлений. У вас так и останется старый дистрибутив Linux. И вы не сможете установить Docker или использовать утилиты ipset и nftables.

OpenVZ 7 – это самая последняя версия проекта с обновленным ядром. Однако очень немногие провайдеры предоставляют ее из-за сложности установки и нехватки вспомогательных инструментов. В заключение, с точки зрения провайдера систему OpenVZ легко конфигурировать и запускать, в отличие от KVM и Xen. И так как это система на контейнеризации, она затрачивает намного меньше энергии, вследствие чего провайдеры могут предоставлять большее количество VPS с одного физического сервера.

Xen

Xen – это платформа виртуализации с открытым исходным кодом, которая первоначально начиналась как исследовательский проект в Кембриджском университете. В настоящее время в разработке проекта участвует Linux Foundation.

С помощью различных инструментов провайдер предоставляет виртуальным машинам Xen фиксированный объем оперативной памяти, процессорных ядер, места на жестком диске и IP-адресов и предлагает их в качестве VPS.

В целом гипервизоры делятся на два типа: 1 и 2. Гипервизор типа 1 работает непосредственно на хост-оборудовании, в то время как гипервизор типа 2 зависит от базовой операционной системы. Xen относится к гипервизору первого типа.

Так как Xen – технология виртуализации, созданные на ее основе ВМ могут работать на любой ОС, включая Linux, Windows и BSD. А поскольку каждая ВМ работает на своей операционной системе, вы можете обновить ядро, изменить его настройки или использовать дополнительные модули ядра.

Установка виртуализации несет за собой большой расход энергии на эмуляцию определенных аппаратных функций, а также на запуск операционной системы. Чтобы уменьшить расходы, Xen использует технику "паравиртуализация". В этом случае гипервизор использует альтернативные способы выполнения одних и тех же аппаратных операций более эффективным способом. Если гостевая ОС знает, как использовать эти альтернативные интерфейсы, она делает “гиперзвонок”, чтобы поговорить с гипервизором. Этот режим работы называется Xen Paravirtualization (Xen-PV).

Когда гостевая ОС поддерживает паравиртуализацию, используется другой режим виртуализации – Xen Hardware Virtual Machine (Xen-HVM). В этом случае Xen использует программу QEMU, чтобы обеспечить эмуляцию аппаратного обеспечения. Чтобы использовать Xen-HVM, аппаратная виртуализация должна быть обеспечена хост-системой.

KVM

KVM (Kernel Virtual Machine) – это модуль ядра Linux, который предоставляет платформу для сторонних инструментов (таких как QEMU) для обеспечения виртуализации. Поскольку это модуль ядра, KVM повторно использует многие функции ядра Linux для своих целей.

С точки зрения конечного пользователя Xen похож на KVM, поскольку он позволяет запускать любую ОС и работать с низкоуровневыми настройками ядра. Провайдеры серверов используют сторонние инструменты для создания виртуальных машин с фиксированным объемом оперативной памяти, ядрами ЦП, пространством жесткого диска и IP-адресами и предлагают их в качестве виртуальных машин. Иногда провайдеры VPS, использующие KVM, предоставляют пользователю возможность загрузить свой ISO-файл для установки на VPS.

KVM работает только на оборудовании, поддерживающем аппаратную виртуализацию. Подобно Xen, KVM также обеспечивает паравиртуализацию для устройств ввода-вывода через API «virtio».

Что же выбрать?

Выбор платформы зависит исключительно от ваших предпочтений. Если вы не хотите тратить много денег на Linux сервер и вас не беспокоит старая версия ядра и невозможность пользоваться такими программами, как Docker, то выбирайте OpenVZ. Если вам нужна еще другая ОС, например, Windows или вы хотите использовать обновленное ядро Linux, выбирайте KVM или Xen.

Многие провайдеры используют возможность OpenVZ «разрываться» и перегружают свои системы, вмещая как можно больше серверов на один хост. В случае, если слишком много серверов будет пользоваться центральным процессором и памятью одновременно, вы заметите значительное снижение уровня производительности своего сервера.

Есть провайдеры, которые рекламируют свои KVM и Xen как «специализированные ресурсы», но, к сожалению, это тоже не всегда правда. И KVM, и Xen предлагают функцию «раздувания памяти» («memory ballooning»), при которой ваша оперативная память может быть востребована другим VPS. В каждом VPS установлен драйвер (Balloon Driver), который помогает в этом процессе. Когда гипервизор забирает память у вашего VPS, создается впечатление, что драйвер не дает пользоваться вашей памятью. Однако VPS никогда не сможет получить больше памяти, чем ему было изначально выделено.

Таким образом, перегрузка возможна в случае со всеми тремя платформами. Однако провайдеры KVM/Xen перегружают их намного меньше, чем OpenVZ, из-за технических ограничений системы, основанной на гипервизоре.

Чтобы определить производительность сервера перед покупкой, следует пройти тест производительности (бенчмарк) с помощью приложений: bench.sh, speedtest-cli или Geekbench. К тому же, прежде чем покупать VPS, основанный на одной из технологий – OpenVZ, KVM или Xen, лучше сравнить цены и прочитать комментарии о компании. У провайдера с заниженными ценами или плохой репутацией независимо от технологии будет низкая производительность VPS.