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VPS虚拟化产品 - Xen、OpenVZ、KVM、Hyper-V、VMWare虚拟化技术介绍

Posted by 破冰 on 2016-1-12 13:50 Tuesday

KVM 和 VMware 比较

1.  Iozone的图表中发现:裸机的性能要高于kvm和vmware的vm,因此,虚拟化技术的性能有一定的待提升的空间。VMware的打大部分性能略高于KVM,而在文件大小为64kb的 write, rewrite, random write, record rewrite, forward write and forward re-write KVM要高于VMware,随着文件的增大,KVM的性能越差,在文件大小为1GB时,性能最差,因此,KVM适合小文件的读写,而VMware的性能接近裸机,适合各种类型的文件的读

2.  Ramspeed的图表中发现:裸机的性能要高于kvm和vmware的vm,在内存块大小小于1MB时,KVM的对于整数和浮点数的读写性能高于VMware,块大小大于1MB时,VMware的性能高于KVM,在块大小为4MB时,浮点数的写操作,KVM与VMware的性能相同

3. 在ALU方面,KVM的性能接近于裸机,VMware的略差2%左右,在其它方面的测试,如:piple throughput 、process creation、shell script、system call overhead,及file system throughput,VMware的性能略高于kvm,但都会低于裸机

http://blog.csdn.net/myweishanli/article/details/24184489

http://blog.sina.com.cn/s/blog_4d834cf301013tqd.html

国内外vps主机提供商所提供的主机大多是基于Xen、OpenVZ、KVM、Hyper-V、VMWare五种虚拟化技术。

一、Xen 官网:http://xen.org/

Xen 由剑桥大学开发,它是基于硬件的完全分割,物理上有多少的资源就只能分配多少资源,因此很难超售。可分为Xen-PV(半虚拟化),和Xen-HVM(全虚拟化)。

Xen是不能超售内存和硬盘的,当母服务器只有16G内存以及100G硬盘时,当开Xen架构(任意一个虚拟化)的1G内存、25G硬盘的子机时,会直接占用服务器1G内存,以及25G硬盘,所以Xen的性能,相比OpenVZ在超售的情况下要好。

Xen-PV:半虚拟化,所以它仅仅适用于 linux 系列VPS,但它的性能损失比较少,大概相对于母机的4%-8%左右。
Xen-HVM:全虚拟化,可以安装windows或自由挂载ISO文件安装任意系统,由于是全虚拟化,所以性能损失较大,大概相对于母机性能损失8%-20%左右。

Xen适用人群:预算较为充足,且希望VPS有较高性能的客户
Xen注意事项:注意 Xen-PV 和 Xen-HVM的区别。
Xen可用系统:Xen-PV:纯Linux,Xen-HVM:支持Windows、Linux等。
Xen代表商家:Linode.com

图 3. XEN 体系结构图

一个 XEN 虚拟机环境主要由以下几部分组成:

  • XEN Hypervisor;
  • Domain 0 —— Domain Management and Control(XEN DM&C);
  • Domain U Guest(Dom U)
  1. PV Guest
  2. HVM Guest

下图 4 显示除了各部分之间的关系:


图 4. Xen 三部分组成之间关系图
图 4. Xen 三部分组成之间关系图

XEN Hypervisor :

XEN Hypervisor 是介于操作系统和硬件之间的一个软件描述层。它负责在各个虚拟机之间进行 CPU 调度和内存分配。XEN Hypervisor 不仅抽象出虚拟机的硬件,同时还控制着各个虚拟机的执行。XEN Hypervisor 不会处理网络、存储设备、视频以及其他 I/O.

Domain 0:

Domain 0 是一个修改过的 Linux kernel,是唯一运行在 Xen Hypervisor 之上的虚拟机,它拥有访问物理 I/O 资源的权限,同时和系统上运行的其他虚拟机进行交互。Domain 0 需要在其它 Domain 启动之前启动。

Domain U:

运行在 Xen Hypervisor 上的所有半虚拟化(paravirtualized)虚拟机被称为“Domain U PV Guests”,其上运行着被修改过内核的操作系统,如 Linux、Solaris、FreeBSD 等其它 UNIX 操作系统。所有的全虚拟化虚拟机被称为“Domain U HVM Guests”,其上运行着不用修改内核的操作系统,如 Windows 等。

二、OpenVZ 官网:http://openvz.org/

OpenVZ(简 称OVZ)采用SWsoft的Virutozzo虚拟化服务器软件产品的内核,是基于Linux平台的操作系统级服务器虚拟化架构。这个架构直接调用母服务器(母机)中的内核,模拟生成出子服务器(VPS,小机),所以,它经过虚拟化后相对于母服务器,性能损失大概只有的1-3%。

当然 OpenVZ可以超售,意思味着一台服务器总共16G内存,他可以开出配置为1G内存×17台以上的子服务器。因为他的虚拟架构关系属于:客户用多少,就扣除母服务器多少,所以OpenVZ架构的VPS较为便宜。但由于存在超售因素,如果服务商毫无休止的超售会导致服务器的性能急剧下降。

OpenVZ另一个特点是,它是直接调用母服务器的内核,所以会导致部分软件无法使用,以及部分内核文件是无法修改。

OpenVZ适用人群:新手、低预算客户
OpenVZ注意事项:资源不是自己独有的,安装VPN服务需要注意检测虚拟网卡支持。
OpenVZ可用系统:Linux(不支持Windows)
OpenVZ代表商家:Buyvm.net

三、KVM 网站:http://www.linux-kvm.org/

KVM是Linux下的全功能虚拟化架构,基于KVM架构的VPS,默认是没有系统的,可自己上传ISO或调用服务商自带的ISO手动安装系统。这个非常适合热爱DIY自己VPS的客户。

由于KVM架构全功能虚拟化架构,甚至拥有独立的BIOS控制,所以对母服务器性能影响较大,所以基于KVM的VPS较贵,但KVM VPS相对其它架构的VPS较为自由。

KVM适用人群:折腾帝
KVM注意事项:虚拟化性能比Xen略低
KVM可用系统:Windows、Linux系列
KVM代表商家:Hostgation.com

图 7. KVM 体系结构图

KVM 是一个独特的管理程序,通过将 KVM 作为一个内核模块实现,在虚拟环境下 Linux 内核集成管理程序将其作为一个可加载的模块可以简化管理和提升性能。在这种模式下,每个虚拟机都是一个常规的 Linux 进程,通过 Linux 调度程序进行调度。

四、Hyper-V 网站:http://www.microsoft.com/zh-cn/server-cloud/

Hyper-V是微软的一款虚拟化产品,大部分国内的VPS服务商使用这个架构,主要是因为其转为Windows定制,管理起来较为方便。目前的Hyper-V也支持Linux,只不过性能损失比较严重。

Hyper-V完美支持Windows系统,包括32位和64位。如果大家选购Hyper-V架构的VPS,强烈建议使用Windows。

Hyper-V目前不能超售内存,但可超售硬盘,硬盘是根据客户使用情况扣除。一般来说,服务器的硬盘不会100%用完,这点不用担心。

Hyper-V适用人群:Windows系统爱好者
Hyper-V注意事项:Linux 操作系统性能较低
Hyper-V可用系统:Windows、Linux


图 5. Hyper-V 体系结构图

Hyper-V 是微软提出的一种系统管理程序虚拟化技术,采用微内核的架构,兼顾了安全性和性能的要求。Hyper-V 底层的 Hypervisor 运行在最高的特权级别下,微软将其称为 ring -1(而 Intel 则将其称为 root mode),而虚机的 OS 内核和驱动运行在 ring 0,应用程序运行在 ring 3 下,这种架构就不需要采用复杂的 BT(二进制特权指令翻译)技术,可以进一步提高安全性。从架构上讲 Hyper-V 只有“硬件-Hyper-V-虚拟机”三层,本身非常小巧,代码简单,且不包含任何第三方驱动,所以安全可靠、执行效率高,能充分利用硬件资源,使虚拟机系统性能更接近真实系统性能。

Hyper-V 支持分区层面的隔离。分区是逻辑隔离单位,受虚拟机监控程序支持,并且操作系统在其中执行。Microsoft 虚拟机监控程序必须至少有一个父 / 根分区,用于运行 64 位版本的 Windows Server 2008 操作系统。虚拟化堆栈在父分区中运行,并且可以直接访问硬件设备。随后,根分区会创建子分区用于承载来宾操作系统。根分区使用虚拟化调用应用程序编程接口 (API) 来创建子分区。

分区对物理处理器没有访问权限,也不能处理处理器中断。相反,它们具有处理器的虚拟视图,并运行于每个来宾分区专用的虚拟内存地址区域。虚拟机监控程序负责处理处理器中断,并将其重定向到相应的分区。Hyper-V 还可以通过输入输出内存管理单元 (IOMMU) 

五、VMWare 网站:http://www.vmware.com/

VMWare 是全球桌面到数据中心虚拟化解决方案的领导厂商开发的一款全功能完全虚拟化的软件。但由于VMWare用于开设类似VPS(含独立面板)的系列产品授权费用非常昂贵,所以大部分使用VMWare服务商会使用 VMware工作站(VMware Workstation)提供VPS。

使用VMware工作站(VMware Workstation)开设的VPS是无控制面板的,操作系统需要服务商手动安装,但现在网上寻找VMware Workstation的神KEY非常容易,对于VPS服务商来说节省不少成本。一般用于新创业的VPS服务商。

使用VMWare Workstation实质上的VPS可以超售,因为其和OpenVZ架构一样,子机用多少内存,就扣除系统多少内存,但如果物理内存不足时可能导致母服务器使用Windows虚拟内存。

VMWare适用人群:认真建站或挂机的客户
VMWare注意事项:无控制面板
VMWare可用系统:Windows、Linux系列

以上衡量超售指的是内存、磁盘,其它硬件条件,如网络带宽、CPU等不在考虑范围内。

图 6. Vmware ESXI 体系结构图

由上图我们可以看出来管理工具也是直接嵌入到了 ESXi vmKernel 中,没有再分化出单独的管理工具,这一点与 Xen 是相区别的。

六、Xen和OpenVZ的区别
Xen由dom0和domU组成,Dom0是虚拟出CPU, IO总路线等资源,供工作于DomU上的不同的kernel运行。
这样的好处是,
1. 对可以运行的操作系统限制较少。
2. domU上系统的crash不会影响其他的dom. 当然Dom0发生故障时还是会有问题。
坏处:
1. 由于需要虚拟CPU,BUS等物理资源,开销会更大点。

OpenVZ使用了完全不同的方式,它所创造的虚拟机都使用工作在同一个kernel下。这样的好处是:
1. 性能好。
坏处:
1. 任何一个kernel bug都会危及所有的虚拟机。 因kernel bug所crash的可能性大大增加。
2. 他需要对内核作很多的改动。

区分上最明显的,XEN VPS有swap区,基于RHEL5的OpenVZ VPS没有swap区,基于RHEL6的OpenVZ VPS有VSwap区。

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