最近のハイパーバイザーに関する記事に続き、機能、Web インターフェース、パフォーマンス能力の観点からトップ ハイパーバイザーを詳しく分析します。具体的には、RHEL 上の KVM、Proxmox、VMWare ESXI 8、Microsoft HyperV を比較します。
VMWare が Broadcom に買収された後、テクノロジー コミュニティでは、サブスクリプション ベースのライセンスへの移行をはじめとする変更について活発な議論が行われています。これにより、多くの企業や MSP は、よりコスト効率の高いハイパーバイザー オプションを探し求めるようになりました。この関心の高まりに応えて、主要なハイパーバイザーを比較し、切り替えを検討している方や市場でオプションを探している方にとって実行可能な代替案として提示しました。
私たちの目標は、これらのハイパーバイザーの機能、Web インターフェース、パフォーマンス能力を分析することです。具体的には、RHEL 上の KVM、Proxmox、VMWare ESXI 8、Microsoft HyperV を比較します。
RHEL (RedHat Enterprise Linux) 上の KVM
KVM (カーネルベースの仮想マシン) は、Linux ベースのオープンソース ハイパーバイザーであり、コア仮想化機能を Linux カーネルに組み込むことで、Linux をタイプ 1 ハイパーバイザーに変換します。KVM は任意の Linux ディストリビューションでホストできますが、Red Hat Enterprise Linux (RHEL) は、堅牢なサポートとエンタープライズ グレードの機能を備えているため人気があります。
RHEL は、デスクトップ環境の有無にかかわらずインストールできる多目的 Linux ディストリビューションです。管理インターフェイスである Cockpit は、インストール時に追加できるオプションのサービスです。RHEL 専用ではないオープンソース プロジェクトである Cockpit は、基本的な Linux インスタンスとサービスの管理を容易にします。ただし、主にハイパーバイザー管理ツールとして設計されておらず、メモリ バルーニングなどの特定の機能が欠けています。この制限はハイパーバイザーによるものではなく、管理インターフェイスによるものです。
より高度な仮想化とコンテナ オーケストレーションのために、Red Hat は、オンプレミスでもホスト可能なクラウド ファースト アプローチを採用した包括的なプラットフォームである OpenShift を提供しています。OpenShift は、高度なネットワーク、ストレージ、セキュリティ機能など、コンテナ化されたアプリケーションとインフラストラクチャを管理するための堅牢なツールを提供します。ただし、OpenShift には少なくとも 3 つのノードという最小本番環境要件があるため、小規模なデプロイメントには適していません。
nextmox
Debian ベースの Proxmox は、ESXi や HyperV ほどの規模ではありませんが、ホームラボや企業で人気を集めているもう 1 つの KVM 実装です。無料のオープンソースで、サブスクリプションベースのサポートとアップデートを提供しています。
その Web UI は、仮想化タスクに関しては Cockpit よりも優れており、リソース管理を簡素化し、高度な機能と調整可能な機能を備えています。Proxmox は、高度なバックアップ、スナップショット、ファイアウォール管理も提供します。ただし、特にコマンドライン介入を必要とする vGPU セットアップなどのタスクに関しては、VMWare の広範さに完全に匹敵するわけではありません。機能面では、Proxmox は RHEL 上の KVM をミラーリングし、主要なハイパーバイザーと同等です。
VMware ESXi
VMWare の ESXi は、その包括的な機能セットで知られています。ハイパーバイザーとして単独でも使用できますが、管理を集中化する vCenter を使用することで、その全機能が使用可能になります。
ゼロから構築されたハイパーバイザーです。ESXi の Web UI は、競合他社の中で最も洗練されています。vGPU 管理などの機能を含むほぼすべての機能が Web ベースのインターフェイスに統合されているため、コンソール アクセスが必要になることはほとんどありません。VMWare Horizon などのソリューションと連携して、ESXi は統合 VDI ソリューションを提供します。スタンドアロンおよびクラスター機能は、vCenter、VSAN、Horizon などのサービスによってさらに強化され、堅牢なワンストップ オプションとなっています。
Hyper-Vの
Microsoft の Hyper-V は、特に Windows 中心の環境で定着しています。Hyper-V の管理は、小規模なセットアップの場合は Hyper-V マネージャー、大規模な環境の場合は SCVMM で処理されます。UI は、特に Windows に慣れているユーザーにとって使いやすく、UI から直接 vGPU を管理できる機能も提供しています。Hyper-V は Windows ベースの仮想化に優れており、Azure などの他の Microsoft ソリューションとうまく統合されているため、アップグレードやクラウド移行が簡単に行えます。Windows 中心の環境では当然の選択ですが、他のユース ケースには適していない可能性があります。
彼らのパフォーマンスはどれほど良かったのでしょうか?
これらのハイパーバイザーのパフォーマンスを比較し、それぞれのパフォーマンスがどのようになっているかを見てみましょう。
テスト方法
私たちの主な目的は、各ハイパーバイザーに関連するパフォーマンス オーバーヘッドを主要な比較指標として評価することです。テストでは、マルチスレッド パフォーマンス、メモリ帯域幅、ストレージ I/O パフォーマンスの比較に重点を置いています。
ベンチマークには、Linux カーネル コンパイル、Apache、OpenSSL、SQLite、Stream、FIO が含まれます。これらは、Phoronix テスト スイートを使用して少なくとも 3 回実行され、結果のばらつきが少なくなるまで繰り返されます。テスト中は、最適な条件を確保するために、Web インターフェイスやデスクトップ環境などの機能は閉じられます。
ベースラインはベアメタル パフォーマンスであり、すべての数値はそれに対してパーセンテージでスケールされます。次に、同じテストを各ハイパーバイザーに対して複製し、Ubuntu を実行する VM を構成します。重要なのは、各 VM にホストのリソース全体が割り当てられていることです。VM は、追加の最適化を行わずに、デフォルト設定を使用して構成されます。
結果に関する懸念がいくつかあったため、テスト方法の背後にある追加のコンテキストを提供したいと考えました。テストは、ESXi または Hyper-V 中心のセットアップから移行するユーザーなど、環境を初めて使用するユーザーのエクスペリエンスをシミュレートするように設計されました。「デフォルト」とは、VM を作成するときに事前に選択されたオプションを意味し、構成されている設定はリソース割り当て (vCPU、RAM、およびストレージ) の設定のみです。
すべてのリソースがこれらのテストに割り当てられた理由についても懸念が提起されました。このアプローチには主に 2 つの理由があります。これらの結果をベースラインとしてベアメタルと比較すると、測定されたパフォーマンスのコンテキストがさらに得られます。次に、NUMA ノード間のパフォーマンスを判断できます。実稼働環境では、NUMA ノードのジャンプを回避することは困難であるため、この側面をテストに含めることが不可欠です。
さらなる説明が必要だと感じました。これらの懸念に対処するために、最適化された Proxmox 構成や、より現実的な VM リソース割り当てによる追加テストなど、すべてのテストを再実行しました。
新しいテストでは、最適化された Proxmox は、CPU タイプとしてホスト、NUMA 有効、マシンとして q35、BIOS として OVMF (UEFI) を使用します。RAID コントローラーを使用しているため、ストレージのキャッシュはライトバックに設定され、SSD エミュレーションはオンになっています。その他のハイパーバイザーを使用したその他のすべてのケースでは、それぞれの UI を使用してリソースのみが VM に割り当てられ、追加の設定は変更されませんでした。
テストのセットアップ
私たちのテストでは、Dell R760 を使用しています。
仕様：
- インテル Xeon サファイア ラピッズ 6430
- 256GB DDR5
- 8×7.68TB ソリッドジム P5520 Dell PERC5のRAID12
（注意: 元のテストに使用されたサーバーは、新しい Emerald Rapids プロセッサに対応するためにアップグレードされました。そのため、元の結果を新しい結果と直接比較することはできません。したがって、一貫性と正確性を確保するために、すべてのテストを再実行しました。
これらの新しいテストは、直接液体冷却機能を備えた Dell R760 で実行されます。
仕様：
- インテル Xeon エメラルド ラピッズ 8580
- 256GB DDR5
- 8×7.68TB ソリッドジム P5520 Dell PERC5のRAID12
試験結果
個々のテスト結果を詳しく見てみましょう。
Linux カーネル コンパイル テストは、CPU を集中的に使用し、Linux カーネルのコンパイルにかかる時間を測定するテストです。ESXi と Hyper-V のパフォーマンスが非常に優れており、それぞれ 96.79% と 96.70% のベア メタル パフォーマンスを達成しました。RHEL 上の KVM は 66.61% を達成しましたが、標準の Proxmox は 63.28% で遅れをとりました。ただし、最適化された Proxmox は 89.71% という立派なベア メタル パフォーマンスを達成しました。
Apache ベンチマークでは、同時接続数とリクエスト数が多い場合の Apache Web サーバーのパフォーマンスを評価しますが、ESXi と Hyper-V はそれぞれベアメタル パフォーマンスの 113.64% と 129.62% という素晴らしい結果を示しました。RHEL 上の KVM は 85.72%、標準の Proxmox は 75.90%、最適化された Proxmox は 75.31% を達成しました。注目すべきは、ESXi と Hyper-V がベアメタル パフォーマンスを上回ったことです。これは新しいチップのハードウェア アクセラレータによるものと思われます。これらのハイパーバイザは、手動の構成や調整なしでこれらのアクセラレータを利用できることが示唆されています。
CPU の暗号化パフォーマンスを測定する OpenSSL テストでは、ESXi、Hyper-V、および RHEL 上の KVM が、それぞれベアメタル パフォーマンスの 101.35%、101.27%、および 101.15% と、非常に優れたパフォーマンスを示したことが示されました。標準の Proxmox はわずか 5.33% で苦戦しましたが、最適化された Proxmox は 98.91% のスコアを獲得しました。
圧縮と解凍のパフォーマンスを評価する 7-Zip 圧縮テストでは、ESXi と Hyper-V がそれぞれベアメタル パフォーマンスの 95.98% と 97.56% という優れたパフォーマンスを示しました。RHEL 上の KVM、標準の Proxmox、最適化された Proxmox はすべて、それぞれ 85.81%、87.17%、87.43% と、それに近い結果となりました。
4k ブロック サイズのランダム読み取りと書き込みでストレージ サブシステムのパフォーマンスを測定する FIO テストでは、ESXi はランダム読み取りで 57.41%、ランダム書き込みで 55.27% を達成し、Hyper-V はランダム読み取りで 72.95%、ランダム書き込みで 85.71% を達成しました。RHEL 上の KVM は、ランダム読み取りで 74.60%、ランダム書き込みで 85.37% を達成しました。標準の Proxmox はランダム読み取りで 54.71%、ランダム書き込みで 44.71% でしたが、最適化された Proxmox は、ランダム読み取りで 98.57%、ランダム書き込みで 91.49% と、このテストで最高のパフォーマンスを発揮しました。
SQLite データベースのパフォーマンスを測定する SQLite テストでは、ESXi がベアメタル パフォーマンスの 96.44% を示したことが示されました。Hyper-V は 55.94% のスコア、RHEL 上の KVM は 62.52% を達成しました。興味深いことに、ストック Proxmox は 85.27% で、68.86% だった最適化された Proxmox よりも高いスコアでした。正確な原因は完全には明らかではありませんが、再現性を確保するために、ハイパーバイザーと VM の新規インストールでテストを XNUMX 回実行しました。
メモリ帯域幅のパフォーマンスを評価する Stream ベンチマークでは、ESXi と Hyper-V がそれぞれベアメタル パフォーマンスの 98.30% と 99.01% という優れたパフォーマンスを示したことが示されました。RHEL 上の KVM、標準の Proxmox、最適化された Proxmox は、それぞれ 74.60%、76.24%、71.04% と、ほぼ同等のスコアを記録しました。
全体的に、Hyper-V が平均 92% のベアメタル パフォーマンスでトップのパフォーマンスを示しました。ESXi は平均パフォーマンス 89% でわずかに遅れ、最適化された Proxmox は 85% で僅差の 79 位、RHEL 上の KVM は 61% で XNUMX 位、ストック Proxmox は XNUMX% で後れをとりました。
より現実的な VM リソース割り当てシナリオでは、各カテゴリで最高のパフォーマンスを示す数値が正規化されました。Linux カーネル コンパイル ベンチマークでは、ESXi が最高のスコアを獲得し、RHEL 上の KVM が 97.90% で 97.88 位、最適化された Proxmox が 88.90% で僅差の 66.05 位でした。標準の Proxmox は XNUMX% で XNUMX 位、Hyper-V は XNUMX% で遅れをとりました。
Apache ベンチマークでは、ESXi が再び最高スコアを獲得し、RHEL 上の KVM が 76.25% で 76.14 位、Hyper-V が 75.36% で僅差の 61.11 位でした。最適化された Proxmox も XNUMX% で非常に僅差でしたが、標準の Proxmox は XNUMX% で最下位でした。
OpenSSL ベンチマークでは、ESXi が最高スコアを獲得してその地位を維持し、RHEL 上の KVM が 96.25% で 94.48 位、最適化された Proxmox が 48.96% で 3.42 位、Hyper-V は XNUMX% にとどまり、標準の Proxmox は XNUMX% で最下位となりました。
7-Zip 圧縮テストでは、ESXi が引き続き最高スコアを獲得し、RHEL 上の KVM、最適化された Proxmox、標準の Proxmox はそれぞれ 96.84%、96.59%、95.40% と非常に近いスコアを獲得しました。一方、Hyper-V は 64.48% で依然として遅れをとっています。
FIO テストでは、ESXi がランダム読み取りとランダム書き込みの両方で最高のスコアを獲得しました。ランダム読み取りでは、最適化された Proxmox が 86.81% で 71.02 位、Hyper-V が 68.44% で 45.05 位、RHEL 上の KVM が 73.43% で 70.92 位、ストック Proxmox が 59.91% で最下位でした。ランダム書き込みテストでも同様の結果が得られ、Hyper-V が 38.79% で XNUMX 位、RHEL 上の KVM が XNUMX% で XNUMX 位、最適化された Proxmox が XNUMX% で XNUMX 位、ストック Proxmox が XNUMX% で最下位でした。
SQLite テストはさらに興味深いもので、ESXi が依然として最高のスコアを獲得し、標準の Proxmox が 49.23 位、RHEL、Hyper-V、最適化された Proxmox 上の KVM がそれぞれ 43.06%、42.61%、XNUMX% で最下位となりました。
ストリーム テストでは、最適化された Proxmox が最高のスコアを獲得し、標準の Proxmox が 83.56% で 82.47 位、RHEL 上の KVM が 71.21% で 63.02 位、ESXi が XNUMX% で XNUMX 位、Hyper-V が XNUMX% で最下位でした。
まとめ
全体的に、最悪のケースの全リソース テストでは、Hyper-V が平均 92.34% のスコアで勝利し、続いて ESXi が 89.36%、最適化された Proxmox が 85.16%、RHEL 上の KVM が 79.55%、最後にベア メタルと比較して標準の Proxmox が 61.58% でした。より現実的なリソース割り当てでは、ESXi が Stream を除くすべてのテストで最高のスコア (平均スコア 96.4%) を達成して勝利し、続いて最適化された Proxmox が 81.7%、RHEL 上の KVM が 79.79% で僅差で続き、Hyper-V はわずか 63.27% で後れを取り、標準の Proxmox は 59.69% で最下位となりました。
私たちのテストでは、ESXi が平均して最高のパフォーマンスを示しました。オープンソースの代替品の中では、Optimized Proxmox が賞賛に値するパフォーマンスを示しましたが、最適化なしではパフォーマンスは理想的とは言えませんでした。RHEL 上の KVM は、最悪のシナリオのテストでは遅れをとりましたが、より現実的なテストでは Optimized Proxmox に非常に近い結果でした。現実的なリソース割り当てによる Hyper-V の結果は驚くべきものでした。より詳細な分析により、なぜこのような結果になったのか説明できますが、この記事ではその範囲外です。
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