Xen vs. KVM, a hipervizorok összehasonlítása

A felhőalapú számítástechnika korában a KVM és a Xen hipervizorok fontossága nagyobb, mint valaha. De miben különböznek egymástól ezek a két virtualizációs technológia? A Xen és a KVM összehasonlításában megvizsgáljuk a két technológia hasonlóságait és különbségeit.

Xen egy pillantásra

A Xen egy nyílt forráskódú virtualizációs szoftver, amely lehetővé teszi több vendég operációs rendszer egyidejű futtatását egyetlen gazdagépen. A Xen kezeli a hardver erőforrások elosztását a gazdagépen.

Milyen típusú hipervisor a Xen?

A Xen egy 1. típusú (vagy bare metal) hipervisor. Ez a típusú hipervisor közvetlenül a fizikai rendszerre van telepítve, és saját illesztőprogramjain keresztül kommunikál a hardverrel. A gazda- és vendég operációs rendszerek a Xen hipervisor fölé vannak telepítve. A különböző jogosultsági szintek megkülönböztetése érdekében a Xen a telepített operációs rendszereket két különböző domainbe sorolja: dom0 és domU. A gazda operációs rendszer a dom0 domainhez tartozik és a legmagasabb jogosultsági szinttel rendelkezik, míg az összes vendég operációs rendszer jogosultság nélküli rendszernek minősül és a domU domainhez tartozik.

A gazda operációs rendszer nem közvetlenül kommunikál a hardverrel az illesztőprogramokon keresztül, hanem egy speciális Xen API-t használó hipervizoron keresztül. Ez a mély integráció biztosítja a hardver hatékonyabb kihasználását, kevesebb felesleges terhelést és kisebb támadási felületet.

Hogyan növeli a Xen a hatékonyságot a paravirtualizáció segítségével?

A Xen a paravirtualizáció virtualizációs technikát alkalmazza a hatékonyság növelése érdekében. Ezzel a technikával a hipervisor nem emulálja a hardverkomponenseket, és a vendégrendszerek tudatában vannak annak, hogy virtualizált környezetben működnek. Ez sokkal gyorsabb kommunikációt tesz lehetővé a vendég operációs rendszerek és a Xen között, ami teljesítménynövekedéshez vezet.

Ez a megközelítés azonban speciális illesztőprogramokra és az operációs rendszer kerneleiben beépített speciális funkciókra támaszkodik. Számos széles körben használt operációs rendszer kernel, például a Linux és a BSD, már évek óta támogatja a paravirtualizációt.

Ha olyan operációs rendszert használ, amelyben a paravirtualizáció nem lehetséges vagy nem kívánatos, a Xen teljes virtualizációt is támogat (ahol a hardverkomponensek virtuálisan emulálódnak). Ez ugyan lassítja a virtualizációt, de magas kompatibilitást biztosít, lehetővé téve a paravirtualizációt nem támogató operációs rendszerek futtatását a Xen alatt.

Melyek a KVM legfontosabb jellemzői?

A Xenhez hasonlóan a KVM (Kernel-based Virtual Machine) szintén egy nyílt forráskódú hipervisor, amely lehetővé teszi a felhasználók számára, hogy több vendég operációs rendszert futtassanak egyetlen fizikai gépen. Bár mindkét hipervisor alapvetően ugyanazt a célt szolgálja, architektúrájuk eltérő, így mindegyik hipervisor különböző felhasználási esetekre alkalmas.

Milyen típusú hipervizor a KVM?

A múltban a KVM-et gyakran 2. típusú hipervizorként emlegették, mert csak a gazda operációs rendszer illesztőprogramjain keresztül tudott kommunikálni a hardverrel. A KVM-nek emulálnia kellett a vendégrendszerek összes hardverkomponensét, ami lehetetlenné tette a paravirtualizációt.

A KVM azóta kibővült a paravirtualizációval. Működése azonban eltér a Xenétől. A Xen-nel ellentétben a KVM nem a gazda operációs rendszer alá van telepítve, hanem közvetlenül a Linux kernelbe van integrálva. A KVM a Linux rendszer szoftverkomponenseit használja a virtualizált rendszerek és azok folyamatainak kezelésére.

A KVM alatt minden vendég operációs rendszer rendelkezik saját virtualizált hardverrel, beleértve a hálózati interfészeket, a lemezes tárolókat és más típusú hardverkomponenseket. A teljes virtualizáció felgyorsítása érdekében a KVM hardveres támogatással ellátott virtualizációt alkalmaz, amely már a legtöbb modern processzorban megtalálható.

A KVM-ben nem minden komponens teljes virtualizáción megy keresztül. A futó rendszerek és alkalmazások teljesítményének javítása érdekében a KVM paravirtualizált interfészeket biztosít, amelyek a Virtio API-n keresztül közvetlenül kommunikálhatnak a hipervizorral. A KVM elsősorban a hálózati interfészhez hasonló bemeneti és kimeneti eszközök esetében alkalmazza a paravirtualizációt. Ezért a KVM-ről beszélve az emberek gyakran úgy írják le, hogy részleges paravirtualizációt alkalmaz.

KVM és Xen, teljesítményük összehasonlítása

A két hipervisor közötti fő különbség abban rejlik, hogy hol működnek a szoftvercsomagban. A KVM a Linux kernelbe van integrálva, és hardveres virtualizációt használ számos hardverkomponens virtualizálására anélkül, hogy jelentős teljesítménycsökkenést okozna. Az elsődleges IO interfészek paravirtualizáltak, ami a legtöbb szerveralkalmazás számára valószínűleg a legfontosabb szempont.

A Xen viszont hagyományosan az operációs rendszer alá telepítve működik, mint 1-es típusú hipervisor. Ez azt jelenti , hogy a hipervisor maga kezeli a hardveres erőforrások elosztását . Elméletileg ez lehetővé teszi a Xen számára, hogy hatékonyabb és jobb teljesítményű kommunikációt biztosítson a hardverrel. A KVM Virtio illesztőprogramjai és hardveres virtualizációja azonban teljesítményét a Xen szintjével egyenértékűvé teszi .

CPU rögzítés

Bár teljesítményükben hasonlóságok mutatkoznak, a két hipervisor nem minden esetben teljesít egyformán. A CPU-pinning tekintetében a KVM nagyobb teljesítményt nyújt a felhasználóknak. A CPU-pinning segítségével a KVM egy fizikai processzort (vagy processzormagot) rendelhet egy virtualizált processzorhoz, biztosítva ezzel a virtuális rendszer kizárólagos használatát. A két hipervisor közül csak a KVM rendelkezik ezzel a funkcióval, amely különösen előnyös a CPU-igényes alkalmazások esetében.

Hálózati teljesítmény

A hálózati teljesítmény tekintetében a Xen vezet. Annak ellenére, hogy mindkét hipervizor paravirtualizált hálózati interfészeket biztosít, a KVM alatt virtualizált minden rendszernek megvan a saját hálózati eszköze. A Xen esetében az összes vendégrendszer egy virtuális hálózati interfészt oszt meg, ami nagyobb hatékonyságot eredményez.

Összefoglalás

Az, hogy melyik hipervisor a jobb, az Ön igényeitől függ. A piacvezető KVM a Linux kernelbe van integrálva, és teljes virtualizációt kínál. Ezek a tulajdonságok alapvetően megkönnyítik a használatát.

A Xen teljes paravirtualizációs képességei azonban azt jelentik, hogy elméletileg jobb teljesítményt tud nyújtani. A hipervisor kiválasztásakor figyelembe veendő legfontosabb tényezők a virtualizálni kívánt alkalmazások és a felhasználó tapasztalati szintje.