Xen vs. KVM, comparație între hipervizori

În era cloud computingului, hipervizorii precum KVM și Xen au devenit mai importanți ca niciodată. Dar în ce se deosebesc aceste două tehnologii de virtualizare? În comparația noastră între Xen și KVM, vom analiza asemănările și diferențele dintre cele două.

Xen pe scurt

Xen este un software de virtualizare open-source care permite rularea simultană a mai multor sisteme de operare invitate pe o singură mașină gazdă. Xen gestionează alocarea resurselor hardware pe mașina gazdă.

Ce tip de hipervizor este Xen?

Xen este un hipervizor de tip 1 (sau bare metal). Acest tip de hipervizor este instalat direct pe un sistem fizic și comunică cu hardware-ul prin propriile drivere. Sistemele de operare gazdă și oaspete sunt instalate deasupra hipervizorului Xen. Pentru a diferenția între diferite niveluri de privilegii, Xen clasifică sistemele de operare instalate în două domenii diferite: dom0 și domU. Sistemul de operare gazdă aparține domeniului dom0 și se bucură de cel mai înalt nivel de privilegii, în timp ce toate sistemele de operare oaspete sunt clasificate ca sisteme fără privilegii și aparțin domeniului domU.

Sistemul de operare gazdă nu comunică direct cu hardware-ul prin intermediul driverelor sale, ci prin intermediul hipervizorului, utilizând o API Xen specializată. Această integrare profundă asigură o utilizare mai eficientă a hardware-ului, costuri mai mici și o suprafață de atac redusă.

Cum utilizează Xen paravirtualizarea pentru a spori eficiența

Xen utilizează tehnica de virtualizare paravirtualizare pentru a spori eficiența. Cu această tehnică, hipervizorul nu emulează componentele hardware, iar sistemele invitate sunt conștiente că funcționează într-un mediu virtualizat. Acest lucru permite o comunicare mult mai rapidă între sistemele de operare invitate și Xen, ceea ce duce la o performanță sporită.

Cu toate acestea, această abordare se bazează pe drivere specializate și capacități specifice încorporate în nucleul sistemului de operare. Multe nuclee de sisteme de operare utilizate pe scară largă, precum Linux și BSD, sunt capabile să suporte paravirtualizarea de ani de zile.

Dacă utilizați un sistem de operare în care paravirtualizarea nu este posibilă sau nu este dorită, Xen acceptă și virtualizarea completă (în care componentele hardware sunt emulate virtual). Deși acest lucru încetinește virtualizarea, oferă o compatibilitate ridicată, permițând sistemelor de operare care nu acceptă paravirtualizarea să ruleze sub Xen.

Care sunt caracteristicile cheie ale KVM?

La fel ca Xen, KVM (Kernel-based Virtual Machine) este, de asemenea, un hipervizor open-source care permite utilizatorilor să ruleze mai multe sisteme de operare guest pe o singură mașină fizică. Deși ambele hipervizoare au același scop fundamental, arhitectura lor este diferită, fiecare hipervizor fiind potrivit pentru cazuri de utilizare diferite.

Ce tip de hipervizor este KVM?

În trecut, KVM era adesea denumit hipervizor de tip 2, deoarece putea comunica cu hardware-ul numai prin intermediul driverelor sistemului de operare gazdă. KVM trebuia să emuleze toate componentele hardware pentru sistemele invitate, ceea ce făcea imposibilă paravirtualizarea.

De atunci, KVM a fost extins pentru a include paravirtualizarea. Modul său de funcționare este însă diferit de cel al Xen. Spre deosebire de Xen, KVM nu este instalat sub sistemul de operare gazdă, ci este integrat direct în kernelul Linux. KVM utilizează componentele software ale sistemului Linux pentru a gestiona sistemele virtualizate și procesele acestora.

În cadrul KVM, fiecare sistem de operare invitat are propriul set virtualizat de hardware, inclusiv interfețe de rețea, stocare pe disc și alte tipuri de componente hardware. Pentru a accelera virtualizarea completă, KVM utilizează virtualizarea asistată de hardware, care este deja prezentă în majoritatea procesoarelor moderne.

Nu toate componentele sunt supuse unei virtualizări complete în KVM. Pentru a îmbunătăți performanța sistemelor și aplicațiilor în execuție, KVM oferă interfețe paravirtualizate care pot comunica direct cu hipervizorul prin intermediul API-ului Virtio. KVM utilizează în principal paravirtualizarea pentru dispozitivele de intrare și ieșire, cum ar fi interfața de rețea. De aceea, atunci când se discută despre KVM, oamenii îl descriu adesea ca utilizând paravirtualizarea parțială.

KVM vs. Xen, compararea performanțelor lor

Principala diferență între cele două hipervizori constă în locul în care funcționează în cadrul stivei software. KVM este integrat în kernelul Linux și utilizează virtualizarea asistată de hardware pentru a virtualiza numeroase componente hardware fără a înregistra pierderi semnificative de performanță. Interfețele IO primare sunt paravirtualizate, ceea ce, pentru majoritatea aplicațiilor server, este probabil aspectul cel mai important.

Xen, pe de altă parte, este instalat în mod tradițional sub sistemul de operare ca hipervizor de tip 1. Acest lucru înseamnă că hipervizorul gestionează singur distribuția resurselor hardware. Teoretic, acest lucru permite Xen să ofere o comunicare mai eficientă și mai performantă cu hardware-ul. Cu toate acestea, driverele Virtio ale KVM și virtualizarea asistată de hardware plasează nivelul său de performanță la egalitate cu Xen.

Fixarea CPU-ului

În ciuda similitudinilor în ceea ce privește nivelurile de performanță, cele două hipervizori nu funcționează la fel în toate scenariile. În ceea ce privește fixarea CPU, KVM oferă mai multă putere utilizatorilor săi. Cu fixarea CPU, KVM poate atribui un procesor fizic (sau un nucleu de procesor) unui procesor virtualizat, asigurând utilizarea exclusivă pentru acel sistem virtual. Dintre cele două hipervizori, numai KVM oferă această caracteristică, care este deosebit de benefică pentru aplicațiile care solicită intens CPU.

Performanța rețelei

În ceea ce privește performanța rețelei, Xen ocupă primul loc. Deși ambele hipervizori oferă interfețe de rețea paravirtualizate, fiecare sistem virtualizat sub KVM are propriul dispozitiv de rețea. Cu Xen, toate sistemele oaspete partajează o singură interfață de rețea virtuală, ceea ce duce la o eficiență sporită.

Rezumat

Alegerea hipervizorului potrivit depinde de cerințele dumneavoastră. Liderul de piață KVM este integrat în kernelul Linux și oferă posibilitatea virtualizării complete. Aceste aspecte îl fac mult mai ușor de utilizat.

Cu toate acestea, capacitățile complete de paravirtualizare ale Xen înseamnă că, teoretic, acesta poate oferi performanțe mai bune. Factorii cruciali pe care trebuie să îi luați în considerare atunci când alegeți un hipervizor sunt aplicațiile pe care doriți să le virtualizați și nivelul de experiență pe care îl aveți.