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Reportajes y análisis

Sobresaliendo en virtualización

Citrix, Microsoft, Red Hat y VMware

[02/05/2011] En los pequeños y grandes centros de datos, el paso a la virtualización de servidores parece tan imparable como las olas en la playa de Huanchaco. Pero así como aumenta la marea de la virtualización, solo había un proveedor que podía ofrecer las características, la interoperabilidad y la estabilidad necesarias para sacar los servidores virtuales del pozo, e introducirlos a la producción diaria. Pero ese ya no es el caso.

Desde el principio, VMware ha sido el rey de la virtualización de servidores x86. Las funciones, reputación y el precio de VMware reflejan este hecho. Pero donde antes había poca competencia, ahora encontrará un selecto grupo de aspirantes que han traído una gran cantidad de características empresariales a sus soluciones de virtualización, y han comenzado a competir en la carrera con VMware.
Con vistas a determinar con exactitud lo cercana que se ha vuelto esta carrera, invitamos a Citrix, Microsoft, Red Hat y VMware al Advanced Network Computing Lab de la Universidad de Hawai, para que pusieran a prueba sus soluciones de virtualización de servidores. Comparamos Citrix XenServer, Microsoft Windows Server 2008 R2 Hyper-V, Red Hat Enterprise Virtualization, y vSphere de VMware en prácticamente todas las categorías, desde la facilidad de instalación hasta el desempeño del hipervisor, y todas las capacidades de gestión entre ellas.
Probamos cada solución con el mismo hardware, con la misma topología de red de la vida real, ejecutando las mismas pruebas en las mismas máquinas virtuales. Ejecutamos puntos de referencia del rendimiento de Linux y Windows en el mundo real y sintético, y se realizó la gestión de pruebas subjetivas y de administración. Nos fijamos en la configuración del host, la clonación de VM, las actualizaciones y parches, instantáneas y copias de seguridad, y opciones de secuencia de comandos, y hemos examinado las características avanzadas como el balanceo de carga y alta disponibilidad.
Los resultados mostraron que las cuatro soluciones combinan un muy buen rendimiento del hipervisor con un rico conjunto de herramientas de gestión. Pero las soluciones no son todas iguales, ya sea en su funcionamiento o en su gestión. A pesar de que VMware ya no es el único juego en la ciudad, la elección de una alternativa sin duda implica ventajas y desventajas.
VMware todavía sigue teniendo capacidades avanzadas que los otros no tienen, VMware también ofrece un nivel de coherencia y pulido que las otras soluciones no han alcanzado aún. Los bordes ásperos y peculiaridades en Citrix, Microsoft, y Red Hat, no son motivos para desistir, pero demuestran que estas alternativas tienen costos ocultos que vienen junto con sus etiquetas de precio (potencialmente) bajo.
El banco de pruebas
Los muchachos de Dell tuvieron la amabilidad de prestarnos varios equipos de alta gama para ejecutar todas nuestras pruebas. Pedimos servidores blade por una variedad de razones. En primer lugar, queríamos la facilidad de instalación y configuración que ofrece el chasis de blade, que consolida el poder, la red y gestión remota en una sola unidad. Elegimos las blades de dos sockets para nuestras pruebas de servidores, ya que estos son más representativos de las configuraciones de hipervisor de producción que otras densidades de la CPU.
Se equipó entonces un chasis Dell PowerEdge M1000e con dos módulos de conmutador Dell PowerConnect M8024 10 G 10G y un módulo de conmutación Gigabit PowerConnect M6220. Las tareas de almacenamiento fueron fácilmente manipuladas por una matriz Dell EqualLogic PS6010XV 10G SAN y usamos cuatro Dell PowerEdge blade M710HD para ejecutar los hipervisores. Cada M710HD estaba equipado con dos CPU Intel Westmere 5645 CPU ejecutando seis núcleos físicos a 2.40GHz. Aquellos fueron acompañados por 96GB de memoria RAM DDR3, adaptadores Ethernet de doble puerto Intel X-520 10G, y construido en Gigabit de doble puerto. Cada servidor también tenía dispositivos flash SD redundantes de Dell para las instalaciones incorporadas, y un par de unidades SAS de 72GB en una configuración RAID 1 para hipervisores que requerían instalación tradicional.
Para los deberes encubiertos, se utilizaron dos Dell Power Edge blade M610 basadas en Nehalem de Intel. Estas blades no formaban parte de la prueba en sí, sino que se utilizaban para proporcionar servicios de apoyo tales como Microsoft Active Directory, DNS y DHCP. Basta con decir que estaban muy bien equipados en materia de hardware.
El hipervisor más rápido del mundo
El plan de pruebas fue sencillo: Darle un vistazo al rendimiento del servidor de Windows y Linux en el hardware físico, a continuación, en un hipervisor en reposo, así como varias veces más en un hipervisor con niveles de carga cada vez mayores. Las métricas incluían CPU, RAM, red, almacenamiento y rendimiento I/O, el tiempo y la interrupción (si procedía) durante las migraciones de VM, la velocidad y agilidad en la creación de plantillas VM y el despliegue y manejo general de algunos escenarios de desastre, como la pérdida abrupta de un host y la falla de un sitio alternativo.
Los puntos de referencia se basaron en las pruebas del mundo real y sintético. Proporcionaron una visión general del desempeño del hipervisor, pero como en muchas facetas de la virtualización, no hay forma de predecir con exactitud el modo en que se desempeñará la carga de trabajo, en virtud de cualquier solución de virtualización, además de la carga de trabajo real.
Las pruebas de Linux fueron extraídas de mi propia suite estándar de pruebas, que están basadas en herramientas y escenarios comunes, y son medidos por el tiempo que se demoran. Estos incluyen la conversión de un archivo WAV de 150MB a MP3 con el codificador LAME en Linux, así como el uso de bzip2 y gzip para comprimir y descomprimir archivos de gran tamaño. Estas son pruebas de un único subproceso que se ejecutan en serie, pero con el aumento de la concurrencia, permitiendo que el rendimiento se mida con dos, cuatro, seis, ocho y doce pruebas concurrentes ejecutándose.
Mediante la ejecución de estas pruebas en una máquina virtual con cuatro vCPU (CPU virtuales), hemos sido capaces de medir qué tan bien eran manejadas las crecientes cargas de trabajo en la máquina virtual por el hipervisor, en términos de CPU, RAM y rendimiento I/O, mientras todos los archivos se leían y escribían en almacenamiento compartido.
Las pruebas de Windows se ejecutaron con Sandra de SiSoftware. Optamos por centrarnos en unos pocos puntos de referencia específicos, principalmente sobre la base del rendimiento de la CPU y la RAM, y también incluyendo la criptografía AES, que desempeña un papel importante en la producción de muchas cargas de trabajo.
Una vez más, todas las pruebas se llevaron a cabo en el mismo hardware físico, con la misma matriz EqualLogic PS6010XV ISCSI para el almacenamiento, y en máquinas virtuales idénticas construidas bajo cada solución. Todas las pruebas de Windows se ejecutaron en Windows Server 2008 R2, y todas las pruebas de Linux se ejecutaron en Red Hat Enterprise Linux 6 -a excepción de Microsoft Hyper-V. Debido a la tecnología Hyper-V no es compatible con Red Hat Enterprise Linux 6, usamos Red Hat Enterprise Linux 5.5, que puede haber tenido un impacto menor sobre los resultados de Hyper-V en la prueba de Linux.
Los resultados de las pruebas de rendimiento muestran que los cuatro hipervisores están estrechamente empatados, sin ganadores ni perdedores. Las principales diferencias surgieron en las pruebas de los hipervisores con carga, donde el rendimiento de XenServer de Windows y el rendimiento de Hyper-VLinux sufrieron. En general, vSphere de VMware y Microsoft Hyper-V dieron los mejores resultados de Windows [véase el cuadro], mientras que vSphere, Red Hat Enterprise Virtualization, y Citrix XenServer alcanzaron sólidos números en Linux [véase el cuadro]. Las pruebas de ancho de banda encriptado, donde XenServer y vSphere probaron ser tres veces más rápidos que la tecnología Hyper-V y VHEr, mostraron las ventajas de apoyar a las instrucciones del CPU Intel Westmere AES-NI. A continuación se muestran algunos cuadros con los resultados.
  Microsoft Hyper-V brilló cuando se ejecutó en una máquina
  virtual de Linux de forma aislada, pero no fue tan consis-
  tente como los demás a la hora de mantener el rendimiento
  de Linux cuando se cargó con múltiples máquinas virtuales
  activas.
  Hyper-V sin duda lo hizo bien en las pruebas de compresión
  de archivos bzip2, incluso cuando el hipervisor estaba ocupado
  por varias máquinas virtuales.
  Citrix XenServer a menudo se convirtió en el mejor para
  el rendimiento crudo de Windows, pero no siempre mantenía
  una carga ancha. (Las medidas de puntos de referencia de
  Sandra Whetstone hicieron flotar los puntos del rendimiento
  de procesamiento).
  Microsoft Hyper-V y vSphere de VMware fueron más
  consistentes cuando ejecutaron máquinas virtuales de 
  Windows.
  Citrix XenServer y vSphere de VMWare dieron soporte a
  las instrucciones del CPU Intel Westmere AES-NI, y Microsoft
  Hyper-V y Red Hat VHEr no. Eso hace una gran diferencia.
Comprendiendo la propagación
Aunque VMware sigue liderando el paquete de características, no todas tienen el mismo peso cuando se colocan en cualquier ambiente empresarial. Tres características que importarán a entornos de cualquier tamaño son las migraciones en vivo a VM, alta disponibilidad y balance de carga.
Las migraciones en vivo se refieren a la habilidad de mover máquinas virtuales de un host a otro sin necesidad de reiniciar. La alta disponibilidad permite una solución para determinar cuando un host físico se ha reducido y reiniciar automáticamente las máquinas virtuales que se estaban ejecutando en ese host hacia otra parte de la granja. El balance de carga de trabajo automatizado equilibra la carga virtual a través de múltiples servidores de la comunidad basados en umbrales establecidos por los administradores. Estas son las principales características que solo estaban disponibles con VMware, pero que ahora están presentes en cada solución.
Después de estas características están otras menos importantes, como el aprovisionamiento delgado (thin provisioning), las instantáneas y plantillas de las VM, backups de las VM, migraciones de almacenamiento en vivo, y características avanzadas de administración de memoria, incluida la característica de compartir o intercambiar la página, compresión de memoria, y englobamiento de la memoria (memory ballooning).
VMware sigue siendo la única solución que puede gestionar las migraciones de almacenamiento en vivo, y solo vSphere y Red Hat Enterprise Virtualization pueden afirmar que ofrecen intercambio de página y compresión de memoria. Sin embargo, las otras características están disponibles en toda la tabla. Thin provisioning y las plantillas son características que hacen que el despliegue de un gran número de máquinas virtuales sea trivial, y al mismo tiempo reduce el impacto sobre el almacenamiento. Las capacidades avanzadas de administración de memoria optimizan la asignación de memoria física en máquinas virtuales.
Estas herramientas son muy importantes en las infraestructuras que ejecutan un gran número de máquinas virtuales por sistema, y un gran número de máquinas virtuales en general, pero los entornos más pequeños no las necesitan de inmediato. Aunque sin duda son importantes, estas características no tienen un impacto tan directo en los usuarios finales como las migraciones en vivo, alta disponibilidad y balance de carga, especialmente teniendo en cuenta el número de pequeñas organizaciones que están pensando en la virtualización de toda su granja de servidores y experimentarán menos rotación que las grandes infraestructuras.
Más abajo en la pista de características, nos metemos en un aire más enrarecido -y con elementos como la integración de la API, que pueden proporcionar grandes beneficios a las grandes implementaciones. Las cuatro soluciones ofrecen algún tipo de gestión o secuencias de comandos de la CLI, que van desde la integración madura de VMware API al uso de PowerShell de Hyper-V  para permitir el scripting de tareas administrativas.
También hay algo que decir sobre el soporte de sistemas operativos invitados. Solo VMware va tan lejos como para explícitamente soportar servidores Mac OS X, FreeBSD, NetWare y Solaris. Incluso puede ejecutar OS/2 Warp, si desea. La parada de descanso en unas cuantas distribuciones de Linux y Windows.
El largo y el corto de esto es que en este punto en el tiempo, todos estos proveedores pueden ofrecer características suficientes para considerar su uso en una capacidad de producción en una amplia variedad de tamaños y tipos de despliegue. Sin embargo, VMware todavía tiene la oferta más madura y rica en características. Vea la tabla de comparación de características.
Licenciamiento de la plataforma de virtualización
Las estructuras de concesión de licencias de VMware vSphere y Microsoft Hyper-V son sin duda más complejas que las de Red Hat Enterprise Virtualization o Citrix XenServer. VMware ofrece varios niveles de vSphere, cada uno con más características que el anterior, y todos con precio sobre sus sockets físicos. Microsoft ofrece Hyper-V como parte de Windows Server 2008 R2, con una licencia de empresa teniendo en cuenta cuatro servidores virtuales que ejecutan el mismo sistema operativo en un servidor físico, y una licencia de centros de datos que permite un número ilimitado de máquinas virtuales por servidor físico.
Curiosamente, muchas tiendas están comprando licencias de centros de datos de Microsoft y las asignan a los servidores físicos que ejecutan VMware vSphere. Estas licencias permiten un número ilimitado de máquinas virtuales de Windows Server 2008 R2 en ese host, incluso si no se ejecuta Hyper-V.
Citrix XenServer tiene un precio por cada servidor, independientemente de la capacidad del servidor. Como VMware, Citrix ofrece una selección de varios niveles. Red Hat Enterprise Virtualization es la más simple (y más barata), con un precio plano de suscripción anual por cada servidor físico sobre la base de 9 a 5 o soporte 24/7 a partir de 499 dólares.
Precios de virtualización de servidores
 
Citrix XenServer: 1.000 dólares por el avanzado, 2.500 dólares para empresas, 5.000 dólares Platinum; precios por servidor, sin restricciones de CPU.
Microsoft Windows Server 2008 R2 Hyper-V: Windows Server 2008 R2 Standard comienza en 1.029 dólares por servidor. La edición Datacenter empieza en 2.999 dólares por CPU. El System Center Server Management Suite Datacenter (SMSD) cuesta 1.315 por CPU por servidor.
Red Hat Enterprise Virtualization: Empieza a 499 dólares por socket al año.
VMware vSphere: 995 dólares por vSphere Standard (una CPU), 3.495 dólares por Enterprise Plus (una CPU). No incluye el soporte.
 
Virtualización, ahora más que nunca
La excusa principal para retrasar un proyecto de virtualización en el pasado era el precio de VMware contra la falta de características importantes como las migraciones en vivo, alta disponibilidad, balance de carga, e incluso la falta de evaluación de apoyo a los sistemas operativos invitados en los productos de la competencia. Eso ya no es válido, ya que cada solución ha demostrado hábilmente estas características. Las infraestructuras más grandes todavía pueden ver la virtualización posible solo con VMware, pero los negocios más pequeños y de rango medio que pueden vivir sin las características avanzadas de VMware, de repente tienen una gran cantidad de opciones. Todavía pueden llevar los beneficios extremos de la virtualización al centro de datos y no gastarse todo el presupuesto.
Entre los tres rivales, Microsoft Hyper-V se acerca más a vSphere de VMWare en la funcionalidad de administración general. Sin embargo, mientras que VMware, Red Hat, y Citrix combinan host de virtualización y gestión de VM en un único servidor de administración, Microsoft extiende las funciones del sistema a través de múltiples herramientas System Center. Las avanzadas capacidades de Hyper-V a costa de un trabajo adicional, configuración y complejidad para los administradores.
Citrix XenServer combina gran rendimiento en Linux, despliegue rápido, y las características principales más avanzadas, a pesar de que la alta disponibilidad y balance de carga exige jugadores y configuraciones adicionales. Un inconveniente importante es que todas las operaciones de gestión de VM se realizan en serie. En XenServer se necesita mucho más tiempo para realizar cualquier acción (por ejemplo, encender o apagar) en múltiples máquinas virtuales que en cualquiera de las otras soluciones –una limitación que afecta tanto la manejabilidad como a la escalabilidad.
Red Hat Enterprise Virtualization tiene todas las capacidades esenciales de gestión, pero están lejos de ser tan complejas como las herramientas de Hyper-V. VHEr también tiene algunos puntos en bruto, incluidas las trampas extrañas en el modo host de mantenimiento y alta disponibilidad, pero cuenta con una instalación rápida, sólido rendimiento Linux y Windows, un buen CLI, y características avanzadas de gestión de memoria, como intercambio y compresión de páginas. Se acerca más a VMware en tener todos los ingredientes para apoyar un entorno escalable.
Puede parecer sorprendente que vSphere de VMware todavía encabece la lista por un margen muy útil, pero la brecha se está cerrando rápidamente. Si hay un resultado obvio de esta prueba, es que nunca ha habido un mejor momento para comprar una solución de virtualización.
Paul Venezia, InfoWorld (EE.UU.)