Como escolher as melhores opções para sua virtualização de servidores?

Se você acompanha o blog da Ever It ou é familiarizado de alguma outra forma com o conceito de virtualização de servidores, já sabe que essa é é uma tecnologia que permite criar vários ambientes simulados ou recursos dedicados a partir de um único sistema de hardware físico. O software chamado hipervisor conecta-se diretamente ao hardware e possibilita a divisão de um único sistema em ambientes distintos, separados e seguros, conhecidos como máquinas virtuais. Essas máquinas virtuais dependem da habilidade do hipervisor em criar uma separação entre os recursos da máquina e do hardware e distribuí-los da forma mais adequada. Com a virtualização, é possível aproveitar ao máximo os investimentos anteriores.

O hardware físico, no qual o hipervisor está instalado, é chamado de host. As máquinas virtuais que utilizam os recursos do host são chamadas de guests. Essas máquinas guest tratam os recursos computacionais, como o CPU, a memória e o armazenamento, como um pool que pode ser realocado com facilidade. Os operadores podem controlar as instâncias virtuais de CPU, memória, armazenamento e outros recursos. Dessa forma, as máquinas guest recebem os recursos que precisam no momento necessário.

Embora também existam soluções como a Red Hat Enterprise Virtualization e Microsoft Windows Server 2008 R2 Hyper-V, essas soluções sempre ficam atrás nos testes e têm menos tempo de mercado que as próximas marcas apresentadas, trabalhamos na maioria dos casos com as soluções VMware vSphere e Citrix XenServer, e como entendemos que as decisões desse tipo de produtos devem ser baseadas em dados, devemos apresentar justificativas para tal. A seguir você acompanha um comparativo entre as duas gigantes da virtualização de servidores. Nesta primeira parte, focamos nesses softwares voltados para a implantação de ambientes virtualizados.

Caso de estudo

Para facilitar nosso acompanhamento de métricas, utilizaremos um estudo nacional de 2015, mas que continua atualizado e serve bem para acompanhar os detalhes técnicos de cada um. Nos testes foi utilizada a versão freeware 6.5.0 do software Citrix Xen Server, pois ele segue os mesmos moldes do VMware ESXi, o que permite comparar dois softwares que possuem as mesmas características. O VMware é um software que pode ser implantado diretamente nos servidores das empresas fabricantes líderes de mercado, como por exemplo Dell, IBM e HP, sendo a marca mais utilizada no mercado.

VMware ESXi

É instalado diretamente no hardware da máquina física, e não depende de um sistema operacional hospedeiro para funcionar, possui o controle geral da máquina física, e esta ferramenta extrai os recursos de memória, armazenamento, rede e processador de uma só máquina física e compartilha para várias máquinas virtuais. É inserida uma camada de virtuaização entre o hardware físico e os sistemas operacionais virtualizados.

O VMware ESXi particiona o servidor físico em várias máquinas virtuais, que são executadas sobre mesmo hardware físico. Cada uma dessas máquinas virtuais representa um sistema completo, com todos os seus componentes (processadores, memória, rede, armazenamento (HD) e BIOS), de maneira que os sistemas operacionais e aplicativos que serão virtualizados executem sem qualquer modificação e de forma isolada, evitando que falhas e erros de configuração de alguns servidores possam interferir no funcionamento dos demais sistemas virtualizados.

Citrix XenServer

Em meados de 2007 a Universidade de Cambridge desenvolveu uma plataforma de virtualização de servidores em software livre. Em seguida essa plataforma foi adquirida pela empresa Citrix System Inc, sendo esta que mantém tal projeto até os dias atuais. O projeto Xen é de código aberto e baseado na General Public License (GPL), e foi originalmente chamado de XenoServer, tendo como objetivo prover uma infra-estrutura pública para computação distribuída.

O software da Citrix é usado para a virtualização de servidores e desktops. Seu Hypervisor é instalado sobre o hardware sem a necessidade de um sistema operacional hospedeiro. A Citrix Xen Server apresenta mais recursos tais como o gerenciamento centralizado via ferramenta gratuita Citrix Xen Center, recurso de Live Migration (migração entre os hosts com o servidor ligado) e ferramentas para conversão de maquinas.

Ambiente de teste

No ambiente de testes foram utilizados dois servidores com as mesmas configurações de hardware, para que os resultados obtidos com os testes possam ser comparados, e assim, seja possível identificar a melhor performance no ambiente criado. Nesse trabalho foi escolhido o sistema operacional Windows Server 2008 (entrou em estado de desatualização há pouco tempo) devido a sua grande aceitação no marcado profissional, e ao fato de já ser um sistema que vem sendo utilizado há alguns anos com uma grande confiabilidade e estabilidade.

Para os ambientes virtuais foi escolhido os softwares VMware ESXi 5.0.0 (Release: 623860) e Citrix Xen Server 6.5.0 Os hardwares utilizados para a comparação dos resultados são dois servidores Dell PowerEdge T100 de pequeno porte puramente para fins de testes. A Tabela 1 mostra as especificações do hardware físico e virtual utilizado para os testes com o software Citrix Xen Server:

Citrix XenServer (host físico)
Citrix XenServer (host virtual)
Equipamento Dell Power Edge T100 Equipamento Dell Power Edge T100
Processador Intel Xeon x3220/2.4 GHz Processador Intel Xeon x3220/2.4 GHz
Memória RAM 4,00 GB Memória RAM 3,00 GB
Disco rígido
Certificado Dell
Disco rígido
Modelo: WDR 500 Modelo: QEMU HARDDISK ATA Device
Nº de Série: WCASY5002ABYS Armazenamento de tamanho fixo
Capacidade: 500GB Capacidade: 250GB
Vel. rotação: 7200 RPM Vel. rotação: 7200 RPM
SO hospedeiro Citrix Xen Server 6.5.0 SO hospedeiro Windows Server 2008 R2 Standard/Service Pack 1

A tabela 2 mostra as especificações do hardware físico e virtual utilizado para os testes com o software VMware ESXi:

VMware ESXi (host físico)
VMware ESXi (host virtual)
Equipamento Dell Power Edge T100 Equipamento Dell Power Edge T100
Processador Intel Xeon x3220/2.4 GHz Processador Intel Xeon x3220/2.4 GHz
Memória RAM 4,00 GB Memória RAM 3,00 GB
Disco rígido Certificado Dell Disco rígido
Modelo: WDR500 Modelo: QEMU HARDDISK ATA Device
Nº de Série: WCASY5002ABYS Armazenamento de tamanho fixo
Capacidade: 500GB Capacidade: 250GB
Vel. rotação: 7200 RPM Vel. rotação: 7200 RPM
SO hospedeiro Vmware ESXi 5.0.0 (Release: 623860) SO hospedeiro Windows Server 2008 R2 Standard/Service Pack 1

Teste de leitura de disco

Com o teste de desempenho de leitura em disco é possível medir de 0% a 100% a taxa de transferência de dados ao longo de toda a superfície do disco. No teste são exibidos:

  • Taxa de transferência de leitura em disco: são medidas em Mbytes por segundo, a informação obitida é o volume de dados lidos por segundo, permitindo saber valores máximos, médios (média aritimética dos valores máximo e mínimo) e mínimos;
  • Tempo de acesso: verifica-se o tempo gasto para as leituras ao longo da superfície do disco. representa o tempo médio de acesso para as leituras realizadas ao longo da superfície do disco;
  • Taxa máxima: vai definir o volume máximo de transferência em um determinado intervalo de tempo (1 segundo) a partir de uma interface de disco para o sistema operacional da VM;
  • Uso de CPU (CPU Usage): medindo em percentagem é possível saber o tempo de uso do processador que o sistema irá necessitar para ler os dados do disco rígido.

Para o software de medição de desempenho de disco, foi escolhido o HD Tune Pro ver. 5.50 da EFD por se tratar de um software gratuito sob uso de licença shareware. Foi realizado um teste de desempenho de leitura no disco e tempo de acesso. O resultado do teste da taxa de desempenho de leitura no disco apresentou melhor desempenho na ferramenta de virtualização de servidores VMware, como visto a seguir:

virtualização de servidores

A próxima figura apresenta o resultado do tempo de acesso ao disco, e demonstra que existe uma superioridade no tempo de acesso ao disco da plataforma VMware sobre a plataforma Citrix Xen. Uma vez que o VMware determina o endereço de disco a ser acessado e resolve esse endereçamento (tempo de acesso), a taxa de transferência, como pode-se observar na figura abaixo, apresenta-se superior, porém, em relação ao tempo necessário para iniciar a transferência, como mostra a figura acima, o software Citrix Xen apresenta melhor desempenho.

virtualização de servidores

Teste de memória RAM

Para o software de medição de desempenho da memória RAM foi utilizado o Everest versão 5.50, e foram realizado testes baseados em três parâmetros: leitura, escrita e latência na memória RAM.
O teste de desempenho de leitura da memória RAM mede a largura de banda máxima de leitura que a memória consegue realizar. Para a realização do teste o software aloca 16MB da memória RAM, e o sentido de leitura da memória é sempre do início para o final, continuamente e sem pausas.
O código que está por trás do teste foi desenvolvido na linguagem Assembly e totalmente otimizado para arquiteturas AMD e Intel (x86). Para evitar concorrência no acesso à memória, o teste de leitura utiliza apenas um núcleo e uma thread do processador.
Já no teste de desempenho de escrita da memória RAM, é medida a largura de banda máxima de escrita que a memória consegue realizar. Assim como no teste de leitura o software aloca 16 MB da memória RAM, o sentido da escrita também é sempre do inicio para o final, continuamente e sem pausas. A linguagem na qual o teste foi desenvolvido também é a Assembly e foi otimizado para arquiteturas AMD e Intel (X86). Para evitar concorrência no acesso à memória, o teste de escrita utiliza apenas um núcleo e uma thread do processador.
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No resultado apresentado na figura abaixo, verifica-se que no teste de desempenho de leitura e escrita, o acesso de leitura à memória RAM no Citrix Xen é mais rápido do que no VMware, e o acesso a escrita é praticamente idêntico em ambos.

virtualização de servidores

O teste de latência da memória RAM lê os dados da memória RAM e exibe em tela o tempo de resposta. Inicia-se a contagem do tempo a partiir de um comando enviado pelo processador à memória RAM, quando o processador obtem a resposta do comando enviado, a contagem de tempo é encerrada, assim é calculada a latencia da memória RAM. A memória é acessada continuamente e sem pausa.
Na figura a seguir identifica-se que o resultado do teste de latência a memória RAM entre os dois softwares de virtualização de servidores é praticamente imperceptível:

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A abordagem das opções de virtualização de servidores pode parecer complexa, mas calma, estamos aqui para te ajudar, a continuação desse artigo sai em breve, com muito mais detalhes para sua comparação entre produtos e decisão de compra. A conclusão desse teste está na parte II.

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