Eric Maillé Comparatifs des hyperviseurs Vmware ESX / Microsoft HyperV

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1 Eric Maillé Comparatifs des hyperviseurs Vmware ESX / Microsoft HyperV

2 Sommaire 1. Introduction Architecture technique des hyperviseurs Gestion des pilotes Architecture Vmware ESX Architecture Microsoft HyperV Fonctionnalités Tableau comparatif HyperV contre Virtual Infrastructure HyperV R2 contre Vsphere Analyse Les fonctionnalités de base Gestion de la mémoire Fonctionnalités supplémentaires Performances Administration Interface Vsphere Interface SCVMM Ecosystèmes partenaires Prix listes Conclusion... 18

3 1. Introduction Aujourd hui Vmware est le leader du marché de la virtualisation avec +80 % de part de marché. L arrivée de Microsoft avec l HyperV et des challengers comme Citrix avec XenServer modifie le paysage de la virtualisation. Il est important de connaitre le positionnement et de faire un comparatif permettant d avoir une vision objective de ces 2 hyperviseurs : Hyper V et ESX. Nous avons sélectionné 6 critères de comparaison : 1) Architecture 2) Fonctionnalités 3) Performance 4) Administration 5) Ecosystème 6) Prix listes Les termes utilisés dans ce document Vmware Vi3 = Virtual Infrastructure 3 - Hyperviseur ESX3 - Administration:Virtual Center Vsphere4 (hyperviseur ESX4) remplace depuis fin mai vi3 - Hyperviseur = ESX4 - Administration=Vmware vcenter4 Microsoft - Hyperviseur = HyperV - Hyperviseur= HyperV R2 (Release2) - Administration=SCVMM2008 (System Center Virtual Machine Monitor) Page 3 / 18

4 2. Architecture technique des hyperviseurs Microsoft HyperV et Vmware ESX Les deux hyperviseurs sont dits bare métal, ils s installent directement sur le hardware, pas besoin de système d exploitation hôte. Hyper-V comme ESX4 tourne uniquement sur un environnement 64 bits Gestion des pilotes Une différence importante concerne la gestion des pilotes. Chez Vmware, ils sont embarqués dans l'hyperviseur. L'éditeur garantit donc leur parfaite compatibilité, il faut vérifier que le serveur et les périphériques : stockage, réseau sont certifiés et validés pour Vmware. Chez Microsoft, les pilotes sont ceux de Windows Server Ils sont également dans l'hyperviseur mais dialoguent avec des pilotes dits synthétiques, présents dans les machines virtuelles. L avantage est que cela assure une compatibilité de plateforme plus importante mais l inconvénient est que l ajout de pilotes spécifiques peut poser problème car la majorité des bugs viennent de problèmes de pilotes Architecture Vmware ESX Page 4 / 18

5 VMware ESX est composé de 2 éléments : le service console et le Vmkernel Le Vmkernel est le cœur et le moteur de la virtualisation, c est un système entièrement développé par Vmware. Le Vmkernel accède directement au hardware et schedule le temps CPU, gère la mémoire, les entrées sorties les accès disques et réseau et gère les machines virtuelles. Dans l architecture VMware, le service console est une machine virtuelle basée sur du Red Hat Enterprise Linux (pour la version ESX4) qui donne accès au Vmkernel permettant ainsi de modifier et configurer les paramètres du serveur ESX. Le service console contient des services tel que : un firewall, Snmp, Web Server, Remote KVM Page 5 / 18

6 2.3. Architecture Microsoft HyperV Hyper-V Parent Partition VM Worker Processes Applications State Machine IC Proxy Virtual Motherboard RDP Encoder Virtual Devices User Mode (Ring 3) Windows Server 2008 Windows ICs VID Windows Kernel VSP Windows Kernel VSC IHV Drivers VMBus Kernel Mode (Ring 0) Microsoft hypervisor ( Ring -1 ) Designed for Windows Server Hardware 1)User mode components VM Worker Process State Machine Enforces valid state transitions (i.e. Management Console operations, Guest Operations, and Host events) Provides save-state and snap-shot functionality Works with Virtual Infrastructure Driver, virtual motherboard, and virtual devices to control virtual hardware state Virtual Motherboard Works with the state machine to control virtual hardware state Virtual Devices Reflects state changes passed by Virtual Motherboard Works with VSP to control virtual hardware state of synthetic devices Integration Component Proxy Works with integration components in child partitions to handle state transitions for OS shutdown 2) Kernel Mode Components Virtual Infrastructure Driver (VID) Mediates communication with hypervisor Makes requests to hypervisor using the hypercall protocol Provides physical hardware state information to state machine IHV Drivers Manages interaction with hardware VM Bus In memory bus that allows communication between partitions 3) Microkernel Components Hypervisor Manages a minimum set of hardware components: Processors, Local APICs, Constant-rate, system counter, System physical address space Focuses on scheduling and isolation Page 6 / 18

7 3. Fonctionnalités 3.1. Tableau comparatif HyperV contre Virtual Infrastructure 3 MICROSOFT VMWARE Fonctionnalités WS2008 Hyper-V VMware vi3 Mémoire du host maximum 1024 GB 256 GB vcpus maximum VM en fonctionnement vcpu Guest Maximum 4 vcpu 4 vcpu Mémoire Guest maximum 64Go 64Go Processeur logiques max (Nombre de cœurs) 24 cœurs 32 cœurs 64-bit VMs Oui Oui Overcommitment, TPS, ballooning Non Oui Scripting Interface WMI Vmware API/PowerShell SMP VMs 4-voies 4 voies Format disque VHD, pass-thru VMDK, RDM Ajout à chaud CPU/memoire/réseau/disque Non Disque seulement Quick migration Oui Vmotion User Interface MMC 3.0 Web Concurrent shared disk in cluster Non Yes Outil d'administration des vm oui SCVMM2008 Virtual Center Fonctionnalités supplémentaires Lockstep vm (Fault Tolerance) Non Non Live migration Non Vmotion DRS, HA, VCB Non Oui Thin provisioning Non Non Data recovery Non Non Storage Vmotion Non Oui Distributed switch Non Non Host profile Non Non Distributed Power Management Non Non Linked Clone Non Non Page 7 / 18

8 HyperV R2 contre Vsphere 4 MICROSOFT VMWARE Fonctionnalités HyperV R2 Vsphere4 Mémoire du host maximum 1024Go 512Go vcpus maximum VM en fonctionnement vcpu Guest Maximum 4vCPU 8vCPU Mémoire Guest maximum 64Go 256Go Processeur logiques max (Nombre de cœurs) 64 cœurs 64 cœurs 64-bit VMs Oui Oui Overcommitment, TPS, ballooning Non Oui Scripting Interface WMI/Power Shell Vmware API/Power Shell SMP VMs 4 voies 4 voies Format disque VHD, pass-thru VMDK,RDM Ajout à chaud CPU/mémoire/réseau/disque Oui pour disque SCSI Oui pour CPU/Mémoire/réseau/Stockage* Quick migration Oui Oui User Interface MMC Web Concurrent shared disk in cluster Oui Oui Outil d'administration des vm SCVMM2008 Vmware vcenter4 Fonctionnalités supplémentaires Lockstep vm (Fault Tolerance) Non Oui Live migration Oui Vmotion DRS, VCB Non Oui HA Oui Oui Thin provisioning Non Oui Data recovery Non Oui Storage Vmotion Non Oui Distributed switch Non Oui Host profile Non Oui Distributed Power Management Non Oui Linked Clone Non Oui *necessite le redémarrage de la vm pour activation Page 8 / 18

9 3.2. Analyse Les fonctionnalités de base Les configurations maximales n ont que très peu d intérêt en soi et sont surtout utilisés par le marketing pour montrer les évolutions technologiques et pour montrer les avantages par rapport à la concurrence : il est peu probable de configurer une vm avec 8vCPU et 256Go de RAM! Ce qui est important, ce sont les différentiateurs utiles pour la production Gestion de la mémoire Avantage à Vmware La plus grande différence entre les hyperviseurs HyperV et ESX concerne la gestion de la mémoire. Vmware gère l overcommitment grâce à des techniques très sophistiquées que sont le Transparent Page Sharing et ballooning et le swap. Microsoft n a pas d équivalent. Avec cette gestion il est clair que Vmware possède un avantage technologique important. Pour en savoir plus nous avons créé un green paper sur ce sujet : gestion de la mémoire en environnement virtuel. Cette gestion de la mémoire permet d atteindre des taux de consolidation très fort sans perte de performance. Le Transparent Page Sharing qui permet de ne copier qu une seule fois en RAM des pages identiques permet de réduire considérablement les besoins en RAM. Quel est l argument de Microsoft pour contrer cet avantage d overcommitment? Dans un document de 10 pages : Extrait du document Why would higher memory overcommit ratios be important to VMware? As more and more customers have implemented Microsoft virtualizations solutions for their performance and value, VMware is under increasing pressure to justify the cost and average sale price of VMware software. By changing the cost discussion from the cost of software to a calculation based on the number of VMs per server ( per app or per VM ), VMware shifts the focus away from the actual cost of buying their software. This shift is especially important since the VMware server virtualization solution is not as cost-effective as Microsoft server virtualization solutions. VMware then leverages overcommit and other variables to reach consolidation ratios not seen the in the real world, to make the cost comparisons work Pour résumer, Vmware pour justifier les prix exercés (plus élevés que ceux de Microsoft) propose un cout à la vm (comme on vend un cout à la page dans le domaine de l impression) qui sera très bas du fait des techniques d overcommitment permettant un haut niveau de consolidation de serveurs. Ce que Microsoft répond a cela sur l overcommitment Extrait du document One of the fundamental questions asked about using Memory Overcommit is: how does the host allow VMs to use more memory than the host actually has? The answer is that it really doesn t. Just like other technologies that expand memory beyond what is physically installed, the Memory Overcommit features give the VMs the impression that they have more memory than has been allocated. If the total amount of memory used actually exceeds the host s physical memory, ESX must use disk paging to support the additional requests. Ce que sous entend l article est que cette technique ne doit pas être utilisé car en cas d utilisation intensive, la mémoire est prise sur le swap disque mais ce qu oublie de dire l auteur est qu avant Page 9 / 18

10 d employer cette technique de swap il y a le Transparent Page Sharing et le ballooning qui permettent de réduire drastiquement les besoins en termes de RAM sans perte de performance donc tout a fait envisageable dans un environnement de production. Pour résumer la situation : Si on compare les coûts de licence pur alors Vmware coûte plus cher que Microsoft. Si un client achète un cout à la vm alors l offre de Vmware devient intéressante et peut dans certains cas être inférieur à l offre de Microsoft mais dans ce cas il faut que Vmware puisse garantir un niveau de service (SLA) et de performance identique ce qui n est pas toujours le cas Fonctionnalités supplémentaires Avantage très net à Vmware. Vmware offre des fonctionnalités supplémentaires bien supérieures à celles de Microsoft. Vmotion, Live migration, quick migration? Quelles sont les différences? Vmotion (inventé par Vmware) existe depuis la version 2 de Vmware et devance Microsoft sur la migration à chaud de vm sans interruption de service. DRS qui exploitent la fonctionnalité Vmotion pour basculer automatiquement les vm sur d autres serveurs physiques existe également depuis quelques années. Vmotion sert principalement pour répartir la charge dans des fermes de serveurs et est également utiles lors de rajout d un composant sur un serveur (la mémoire par exemple) sans arrêter la production. Quick Migration définie par Microsoft. La vm est mise dans un état sauvegardé appelé hibernation (les informations de la mémoire sont écrites sur le disque dur) avant que la vm ne migre sur un autre serveur ce qui entraine un arrêt de service. Live Migration (Microsoft) : identique à Vmotion de Vmware disponible avec HyperV R2. La migration se fait sans interruption de service. Autres différences L autre nouveauté très importante avec sphere4 concerne la fonctionnalité de Fault Tolerance permettant ainsi de bénéficier d une très haute disponibilité ou l état d une vm est répliqué en mode synchrone sur un autre serveur physique. En cas de défaillance d un serveur physique il n y aura aucune interruption de service car la vm synchronisée reprend automatiquement le service. Cette technique est assez remarquable et permet à Vmware de se positionner encore en entreprise très innovante et à la pointe de la technologie. Les autres nouveautés de Vsphere4 comme le Distributed Switch, linked clone, Thin provisioning, Host profiles sont des améliorations permettant de simplifier la tâche des administrateurs. Vmware supporte un très grands nombre de guest OS (voir liste de compatibilité sur le site Vmware) alors que l HyperV ne propose aujourd hui qu un nombre très limité de guest OS. Microsoft ne propose pas un spectre de fonctionnalité aussi large ce qui ne leur permet pas aujourd hui d adresser les grands comptes. A noter cependant que Hyper R2 propose HA gratuitement. Page 10 / 18

11 Quelle est la réalité sur l utilisation de Vmotion en production? Il est vrai que Vmotion est un formidable moyen d impressionner et d intéresser des clients aux technologies de virtualisation. Cependant en production, certains grands comptes ont mis en place des stratégies très optimisées avec DRS pour garantir un niveau de performance quelque soit les pics d activité. Dans ce cas les vm utilisent Vmotion pour basculer d un serveur host à un autre de façon automatique. D autres clients ne souhaitent pas utiliser DRS et Vmotion car ils préfèrent connaitre l emplacement de leur vm. Il est donc difficile de savoir quel est le taux d utilisation de cette technologie en production. Page 11 / 18

12 4. Performances Pour les tests de performances les informations proviennent entièrement de l excellent article Les tests réalisés comparent Microsoft Hyper et ESX 3.5 (également Xen Server) 3 tests ont étés réalisés Test 1 : 6 vm avec une activité CPU, mémoire, disque intensive Test 2 : 12 vm avec une activité CPU, mémoire, disque intensive Test 3 : 12 vm avec une activité CPU, mémoire, disque peu intensive Nous vous invitons à lire entièrement l article pour connaitre les conditions du test. Page 12 / 18

13 Performance avantage à Microsoft dans certaines conditions : Les résultats de ce test sont sans appel : HyperV surpasse ESX 3.5 (TEST1 et TEST2) dans des environnements ou le CPU la mémoire et le disque sont utilisés intensivement. En revanche dans les environnements avec un grand nombre de vm chacune avec une charge légère (TEST3) ESX3.5 est meilleur que HyperV. Il est à noter qu un environnement de faible charge mais avec un nombre de vm importante représente l environnement typique des entreprises d aujourd hui. Il serait intéressant d avoir les mêmes tests avec ESX4 et HyperV R2. Page 13 / 18

14 5. Administration 5.1. Interface Vsphere 4 Page 14 / 18

15 5.2. Interface SCVMM Microsoft et VMware offrent des fonctionnalités d'administration sensiblement équivalentes. La principale différence vient du fait qu'avec Virtual Center, VMware propose une solution ne gérant que des environnements virtualisés. Au contraire, Microsoft adapte sa gamme System Center (SC) existante. SC Configuration Manager, SC Operation Manager et bientôt SC Data Protection Manager permettent ainsi de superviser, mettre à jour et sauvegarder des machines virtuelles aussi bien que physiques. Microsoft y ajoute Virtual Machine Manager, qui permet notamment d'identifier les serveurs candidats à la virtualisation et les cibles matérielles. Page 15 / 18

16 6. Ecosystèmes partenaires VMware bénéficie déjà d'un vaste écosystème d'éditeurs tiers proposant des solutions complémentaires dédiées à la sauvegarde, à la réplication, à la migration ou à l'inventaire de machines virtuelles. Pour la sauvegarde des éditeurs comme Veeam Software ou Vizioncore (filiale de Quest Software) se sont imposés. Mais Microsoft rattrapera rapidement son retard en séduisant les mêmes éditeurs, qui annoncent tous le support d'hyper-v. Page 16 / 18

17 7. Prix listes MICROSOFT VMWARE Version Prix liste Version Prix liste pour 1 processeur. 1 an support gold Avec 3 ans support Gold/platinum Standard ( 1 vm) $999 (includes 5 CALs) Standard 1068$ 1491$/1618$ Enterprise ( jusquà 4vm) $3999 (includes 25 CALs) Advanced 2717$ 3448$/3675$ Datacenter (nombre de vm illimités) $2999 (per socket) Enterprise 3479$ 4415$/4708$ Itanium $2999 (per socket) Enterprise plus 4229$ 5366$/5723$ Web Server $469 (no CALs required) Storage Server Compute Cluster Server TBD $469 (per node) Prix liste juin 2009 Pour en savoir plus Hyper-V est moins coûteux que VMware Infrastructure si on ne prend en compte que le coût des licences. D'autre part, dans nombre d'entreprises, son coût sera intégré dans un contrat de licence annuel. Autre atout : il est intégré à Windows Server 2008 vers lequel migreront tôt ou tard les comptes Microsoft. Quant au coût des systèmes installés dans les machines virtuelles, il sera le même quel que soit l'hyperviseur, mais différent selon la version de Windows Server - Standard, Enterprise ou Datacenter - qui comprennent respectivement une, quatre ou un nombre illimité de licences gratuites. Vmware devra tôt ou tard adapter sa tarification pour rendre son offre accessible au plus grand nombre et notamment aux PME. Page 17 / 18

18 8. Conclusion Vmware domine le marché de la virtualisation et est en avance sur le point technologique par rapport à Microsoft. VMware est aujourd hui très implanté chez les grands comptes avec une domination quasi-totale. Cependant la pénétration de la virtualisation dans les entreprises toutes tailles confondus est seulement entre 15 et 20 % ce qui représente un marché colossale à conquérir et notamment pour les PME qui n ont pas beaucoup virtualisé principalement pour des raisons de prix des licences Vmware. Microsoft a une belle carte à jouer avec son offre hyperv pour séduire les PME en les poussant à virtualiser et ainsi imposer leur technologie. La guerre pour la suprématie dans le domaine de la virtualisation n en est qu à ses débuts. Page 18 / 18