Обзор гипервизора VMware ESXi

Привет!

Ранее в блоге СЕРВЕР МОЛЛ выходил обзор гипервизора Proxmox, и уж больно он зашёл читателям, а потому решено — запускаем цикл обзоров. Начну Продолжу я с популярного VMware ESXi (Elastic Sky X Integrated), а позже напишу про другие гипервизоры: KVM (Kernel-based Virtual Machine) и Hyper-V. Хотя про них в статье тоже будет — сравню с ESXi.

Итак, начнём обзор одного из ведущих гипервизоров на рынке.

Что такое VMware ESXi: про гипервизор и лицензии

Как водится, начнём с базы.

VMware ESXi — это гипервизор 1-ого типа, работающий на собственном ядре — без предварительного запуска операционных систем, вроде Windows или Linux. Кстати, старый ESX сначала запускал ядро Linux. В английском языке гипервизоры 1-ого типа называют “Bare Metal”, что буквально переводится как “голый металл”.

То есть вся затея с гипервизором нужна, чтобы эффективнее использовать железо серверов, выполнять несовместимые программные задачи и повысить удобство административных задач. Всё это повышает надёжность, улучшает показатели RTO/RPO (скорость и качество восстановления после сбоев), экономит время сисадминам на развёртывании и свёртывании виртуалок, уменьшает совокупную стоимость владения.

Довольно сложно эффективно загружать работой сервер, который трудится над одной или парой задач. Временами он будет простаивать, а с виртуализацией можно сделать виртуальные машины, эффективно загрузить их задачами и нивелировать простои, распределив нагрузку и задачи между разными операционными системами.

Итак, ESXi разработан и поддерживается американской компанией VMware, по сути ESXi — это часть большой платформы виртуализации vSphere, которая лицензируется платно (есть и бесплатная версия с ограниченным функционалом).

Подробное сравнение основных платных редакций VMware vSphere/ESXi смотрите в таблице ниже.

Чтобы узнать актуальные цены, условия лицензирования, лучше обращаться к VMware или к их партнёрам напрямую. Прайс подвижный, меняется со временем.

Что входит в VMware ESXi

ESXi довольно сложный программный продукт, состоящий из многих компонентов. Он может работать как самостоятельно так и в составе платформы VMware vSphere, которая даёт централизованный контроль и управление над всей вашей виртуальной инфраструктурой.

Платформа vSphere, помимо ESXi, включает в себя vCenter Server, vSphere Client (интерфейс для управления), vSphere Update Manager, vSphere Management Assistant (vMA) и другие инструменты и функции.

Малый бизнес или базовые тестовые среды могут обойтись без vSphere, но для более сложных сценариев, для управления большим количеством хостов виртуализации лучше использовать полный стек vSphere.

Пару слов о vSphere:

• vSphere Client (ранее vSphere Web Client): это прикладное ПО, которое даёт администратору доступ к ключевым функциям vSphere через веб-браузер — без физического доступа к серверу vSphere. С его помощью можно создавать, настраивать и управлять виртуальными машинами, проводить мониторинг ресурсов и производительности системы.

• vSphere Management Assistant (vMA): Заранее подготовленная виртуальная машина на Linux, которую можно скачать и установить на хост. Она позволяет администраторам и разработчикам запускать сценарии и агенты для автоматизированного управления хостами ESXi через командную строку vSphere CLI. Вам не нужно создавать собственную виртуальную машину управления или устанавливать инструменты, вроде vSphere SDK (Software Development Kit) для Perl, локально на управляющий сервер.

Итак, ESXi включает в себя:

• VMkernel: это ядро гипервизора, построенное на спецификации POSIX (Portable Operating System Interface) и написанное компанией VMware. Оно связывает ВМ и физическое оборудование, на котором всё работает (что-то вроде API). VMkernel обеспечивает безопасность, управление ресурсами, виртуализацию процессора, памяти и ввода/вывода, а также изолирует ВМ друг от друга. Виртуальная машина без VMkernel не сможет взаимодействовать с хостом ESXi.

• Direct Console User Interface (DCUI): Простой текстовый пользовательский интерфейс с базовыми опциями настройки и управления ESXi-хоста локально на сервере. Запустить DCUI можно через физическую консоль, подключенную к хосту. Сразу после ребута сервера и загрузки ESXi нужно нажать F2 — аутентификация по паре логин/пароль (задаются при установке ESXi или позже в настройках).

• API и SDK: VMware предоставляет API (Application Programming Interface) и SDK для автоматизации управления и взаимодействия с функциями ESXi.

• Драйверы устройств: ESXi включает драйверы для различного оборудования: сетевые карты, контроллеры и другое.

Функциональность и компоненты могут меняться в новых версиях VMware ESXi. Например, vMA по сути пришел на замену ESX Service Console, которой нет в последних версиях гипервизора. Ещё раз подчеркну, что ESXi чаще всего используют вместе с платформой VMware vSphere, которая значительно расширяет возможности управления виртуальной инфраструктурой.

Чем ESX отличается от ESXi

Немного истории (полезной, но бывалые админы её и сами видели).

До версии 5.0 VMware поддерживала 2 гипервизора: старый ESX и новый ESXi. Сейчас остался только ESXi, где i = integrated/интегрированный.

ESX состоял из 2 основных частей: ядро гипервизора VMware ESX и параллельно работающая Service Console (SC) для взаимодействия с ним. Обновлялись они тоже парой.

SC — это по сути полноценная ОС на базе Red Hat Linux, этакое shell-окружение, которое предоставляет администратору командную строку для мониторинга и управления гипервизором. С помощью SC разворачивали дополнительные приложения и инструменты прямо на сервере с гипервизором: средства резервного копирования, фаерволы и т.п.

Всё это хорошо, но VMware заметила, что большинство пользователей используют Service Console только для управления, а не для запуска дополнительных приложений. То есть идея упрощенного гипервизора, без громоздкой ОС, лежала на поверхности. VMware убрала Service Console — так и размер уменьшили (2 ГБ против 32 МБ), и требования к хосту снизили, и площадь для кибератак сократили, читай: безопасность повысили. На смену пришел минимальный интерфейс командной строки, а большая часть управления ушла в vSphere Web Client — через обычный веб-браузер. И написали они новое ядро VMkernel на спецификации POSIX (если пропустили, то выше в статье было про это). И стало так.

Сначала ESXi позиционировалась как облегченная, урезанная версия. Но простота установки, управления и эффективное использование ресурсов сделали эту версию крайне популярной. Сейчас это один из самых используемых гипервизоров в мире, который широко используется в организациях и дата-центрах.

ESX умер, да здравствует ESXi.

Минимальные системные требования VMware ESXi 8.0

VMware серверы

Сервер HPE DL380 Gen11 8SFF

• Добавить в сравнение
• Добавить в избранное
• Скопировать ссылку в буфер обмена Скопировано

Новый

CPU:

2x Intel Xeon

Bronze 3408U (8C 22.5M Cache 1.80 GHz)

2x Intel Xeon Bronze 3408U (8C 22.5M Cache 1.80 GHz)

RAM:

2x 16GB DDR5

RDIMM 4800MHz (Поддержка до 8TB максимально, 32 DIMM портов)

2x 16GB DDR5 RDIMM 4800MHz (Поддержка до 8TB максимально, 32 DIMM портов)

RAID:

HPE MR216i-p Gen11 (ZM)

БП:

1x HP 800W

Net:

4 port 1Gb/s

RJ-45 (Integrated)

4 port 1Gb/s RJ-45 (Integrated)

HDD:

noHDD (до 8 HDD 2.5'' SFF)

5 лет гарантии

Бесплатная доставка

от 634 854 ₽  

• Добавить в сравнение
• Добавить в избранное
• Скопировать ссылку в буфер обмена Скопировано

Купить Сконфигурировать

Сервер DELL R750XS 12LFF

• Добавить в сравнение
• Добавить в избранное
• Скопировать ссылку в буфер обмена Скопировано

Новый

CPU:

2x Intel Xeon

Silver 4310 (12C 18M Cache 2.1 GHz)

2x Intel Xeon Silver 4310 (12C 18M Cache 2.1 GHz)

RAM:

2x 32GB DDR4

RDIMM 3200MHz Dell

2x 32GB DDR4 RDIMM 3200MHz Dell

RAID:

RAID Dell H755 (8GB+BBU)

БП:

2x Dell 800W Hot-Plug

Net:

2 port 1Gb/s

(Integrated)

2 port 1Gb/s (Integrated)

HDD:

noHDD (до 12 HDD 3.5'' LFF)

5 лет гарантии

Бесплатная доставка

от 605 872 ₽  

• Добавить в сравнение
• Добавить в избранное
• Скопировать ссылку в буфер обмена Скопировано

Купить Сконфигурировать

% выгодное предложение % выгодно

Сервер DELL R640 8SFF

• Добавить в сравнение
• Добавить в избранное
• Скопировать ссылку в буфер обмена Скопировано

Refurbished

CPU:

2x Intel Xeon

Gold 6154 (18C 24.75M Cache 3.00 GHz)

2x Intel Xeon Gold 6154 (18C 24.75M Cache 3.00 GHz)

RAM:

8x 16GB DDR4

RDIMM 2933MHz (Поддержка до 3Тб максимально, 24 DIMM портов)

8x 16GB DDR4 RDIMM 2933MHz (Поддержка до 3Тб максимально, 24 DIMM портов)

RAID:

RAID Dell H730p (2GB+BBU)

БП:

2x Dell 1100W

Net:

4 port 1Gb/s

(Integrated)

4 port 1Gb/s (Integrated)

HDD:

noHDD (до 8 HDD 2.5'' SFF)

5 лет гарантии

Бесплатная доставка

от 455 943 ₽  

• Добавить в сравнение
• Добавить в избранное
• Скопировать ссылку в буфер обмена Скопировано

Купить Сконфигурировать

ESXi не особо требователен к ресурсам хоста, а потому его можно развернуть даже на серверах предыдущих поколений. Дальше я перечислю требования и рекомендации к оборудованию для ESXi версии 8.0 — актуальная на момент написания статьи. Если вам нужны системные требования предыдущих версий, то читайте здесь: ESXi 7.0 и ESXi 6.7.

Также проверить свой сервер на совместимость (или подобрать конфигурацию) можно здесь — задавайте параметры ПО, указывайте вендора и характеристики комплектующих.

Итак, вот общие требования к хосту VMware ESXi 8.0:

Процессор (CPU):

• Минимум два процессорных ядра.

• 64-битный x86 процессор с включенной аппаратной виртуализацией AMD-RVI или Intel VT-x.

• Включенный AMD NX или Intel XD в BIOS/UEFI.

Память (RAM):

• Минимум 8 ГБ физической оперативной памяти.

• Лучше использовать больше оперативной памяти — не менее 12 ГБ, особенно при работе с несколькими виртуальными машинами.

Хранилище (Storage):

• Минимум 32 ГБ постоянного хранилища на загрузочном диске: HDD, SSD или NVMe. Загрузочное устройство/диск не должно использоваться разными хостами ESXi совместно. Ранее практиковалась установка на флеш-накопители, но начиная с ESXi 7.0 рекомендуется использовать небольшие накопители вместо флешки (SD-карта промышленного класса). Также под гипервизор популярны отдельные M.2 SATA SSD для улучшения производительности (например, BOSS от Dell).

• Диск SCSI или локальный, несетевой RAID LUN с неразмеченным пространством для виртуальных машин.

• Для Serial ATA (SATA) — диск, подключенный через поддерживаемые контроллеры SAS или поддерживаемые встроенные контроллеры SATA. Диски SATA считаются удалёнными, а не локальными. По умолчанию такие диски не используются в качестве скретч-разделов (так как считаются удалёнными).

• Сетевые хранилища:

• iSCSI — возможность использовать удаленные блочные устройства по протоколу iSCSI для хранения виртуальных машин.

• NFS (Network File System) — возможность монтирования удалённых файловых систем для хранения виртуальных машин.

• vSAN (Virtual Storage Area Network) — для высокой доступности и отказоустойчивости можно использовать виртуальное хранилище на vSAN, объединяющее локальные диски на хостах ESXi.

Сеть (Network):

Один и более Ethernet-контроллеров, от 1 Gigabit или больше (зависит от задач). Используйте несколько сетевых интерфейсов, желательно на разных сетевых платах для изоляции и резервирования трафика.

Системы хранения данных (Storage Systems):

Список поддерживаемых СХД см. здесь. Начиная с версии ESXi 8.0 нельзя использовать программные адаптеры для Fibre Channel over Ethernet (FCoE), только аппаратные.

ОС:

В vSphere 8.0 поддержка устаревших BIOS ограничена, поэтому рекомендуется загружать хосты ESXi с помощью унифицированного расширяемого интерфейса встроенного ПО (UEFI). С помощью UEFI можно загружать системы с жёстких дисков, приводов CD-ROM или USB-носителей. vSphere Auto Deploy поддерживает сетевую загрузку и инициализацию хостов ESXi с помощью UEFI. Если в системе есть поддерживаемые блоки обработки данных (DPU), то UEFI можно использовать только для установки и загрузки ESXi на DPU.

Разметка VMFS6:

Программа установки ESXi создаёт начальные тома VMFS на первом найденном пустом локальном диске. Чтобы добавить диски или изменить исходную конфигурацию, используйте vSphere Client. Такая практика гарантирует, что начальные секторы разделов будут выровнены по 64K, что повышает производительность системы хранения.

Ключевые возможности VMware ESXi

Возможностей у ESXi вагон и большая тележка, и ещё вагон, и ещё телеги поверх всех вагонов. Учтите, что далее в статье я буду говорить об ESXi в контексте vSphere, то есть при полноценном использовании гипервизора. Вот несколько ключевых возможностей:

• Виртуализация процессора (CPU): ESXi может в абстракцию процессоров хост-системы и предоставляет виртуальным машинам виртуальные ядра. Это позволяет эффективнее использовать физические ядра и ресурсы сервера.

• Виртуализация памяти, ESXi Host Memory Overcommitment aka Memory Ballooning: Если сильно не углубляться в технический процесс, то ESXi управляет памятью, динамически освобождает и выделяет её виртуальным машинам по мере необходимости, нивелируя простой мощностей. А Memory Overcommitment позволяет выделять виртуальным машинам больше памяти, чем есть у хоста физически.

• Динамическое выделение ресурсов (DRS): Функция DRS автоматически балансирует нагрузку и данные между хост-системами в кластере, масштабируя производительность в зависимости от текущих задач. Нужны ресурсы? Держи. Нет нагрузки? Перенаправлю ресурсы туда, где они нужнее.

• Виртуальные сетевые адаптеры (Virtual Network Adapter): Это функция ESXi, которая эмулирует работу конкретного физического сетевого адаптера (E1000/E1000E— Intel 82545EM, Intel 82574, или более производительный VMXNET3) на виртуальных машинах. Это позволяет виртуалкам работать с внешней и/или локальной сетью, взаимодействовать друг с другом или изолировать трафик.

• Управление виртуальными машинами: VMware ESXi предоставляет веб-интерфейс (vSphere Web Client или vSphere Client), который позволяет администраторам проводить полный мониторинг системы, интеграцию с другими системами, например vCenter Server, создавать шаблоны ВМ для быстрой развёртки, конфигурировать сети, управлять ВМ и ресурсами хоста, а также другими компонентами виртуализированной инфраструктуры.

• Снимки aka Snapshot'ы: ESXi позволяет создавать снимки (snapshots) виртуальных машин — это точка во времени с сохранением текущего состояния ВМ, включая все данные, память, текущее состояние операционной системы, настроек и приложений. Есть два варианта: остановить работу сервера для точного снимка (актуально для динамических баз данных); или сделать всё на ходу, но желательно подбирать момент, когда ВМ наиболее статична — минимально изменяет данные. Снэпшоты не заменяют полноценных бэкапов, но крайне полезны при тестировании, обновлении и быстром восстановлении конкретной ВМ.

• Высокая доступность (HA, High Availability): Термин широкий, но в контексте ESXi высокая доступность — это функция непрерывной работы виртуальных машин даже после отказа физического хоста (или нескольких, но не всех) в кластере ESXi. Хосты в кластере используют механизм "Datastore Heartbeating" — запись небольших кусков данных на общее хранилище. Если хосты не получают сигналов от какого-либо сервера в кластере, то его можно считать вышедшим из строя, тогда активируется механизм переноса ВМ на работающие хосты: восстановление снимков, миграция и другие. Пока идёт восстановление, ВМ не будет доступна пользователю.

• Чтобы работа не вставала на время восстановления, есть механизм VMware Fault Tolerance (FT): параллельно основной ВМ создают запасную “теневую” ВМ на другом физическом хосте, которая полностью повторяет все операции в реальном времени. Если хост с основной ВМ откажет, то пользователь продолжит работу на запасной ВМ без простоя.

Для полной картины дополню возможности ESXi конкурентными преимуществами.

Краткий обзор конкурентных преимуществ VMware ESXi

Преимущества VMware ESXi включают высокую производительность, надёжность, а также широкий набор функций для управления виртуальными машинами и ресурсами. ESXi широко используется в корпоративных средах для построения виртуальных инфраструктур, обеспечивая гибкость, масштабируемость и управляемость вычислительными ресурсами.

Конкурентные преимущества VMware ESXi:

• Вместе с ESXi можно использовать другие продукты экосистемы VMware: vCenter Server, vSphere, vMotion/svMotion/evMotion, HA, FT, DRS, vSAN (виртуальное хранилище), NSX (виртуальные сети), vRealize Suite, Horizon (виртуализация рабочих столов), AppDefense, Tanzu Portfolio, Carbon Black Cloud. Получается целый комплекс ПО для создания сложных виртуальных инфраструктур. У VMware огромный опыт в виртуализации, а ESXi остаётся одним из самых востребованных гипервизоров на рынке.

• ESXi славится своей производительностью и эффективностью. Микроядро vmkernel работает как bare-metal гипервизор, что минимизирует затраты ресурсов хоста на его работу. Само ядро минималистично, весит всего 32 МБ, но включает все нужные драйверы устройств для эффективной работы с аппаратной составляющей хоста. Про memory ballooning я уже писал выше, поэтому повторяться не буду.

• Технологии vMotion и Storage vMotion позволяют виртуальным машинам мигрировать между хостами и хранилищами без прерывания работы — это повышает гибкость и управляемость всей виртуализированной инфраструктуры. А кластеризация позволяет значительно масштабировать IT-инфраструктуру.

• ESXi позволяет оптимизировать энергопотребление хостов в зависимости от текущей загрузки, например через инструмент Distributed Power Management (DPM): если ВМ можно перенести без вреда для производительности, то DPM может перевести освободившийся от нагрузки хост в режим энергосбережения или выключить его. Аналогичный функционал есть и на уровне кластера через инструмент vSphere Power Management. Также ядро vmkernel может напрямую работать с аппаратным обеспечением: регулировать частоту процессора, высвобождать память (Transparent Page Sharing и Memory Compression), оптимизировать сетевые ресурсы (Network I/O Control) и многое другое.

• ESXi отличная совместимость с огромным количеством оборудования, вы всегда сможете подстроиться под бюджет и задачу.

Теперь о том, как это применяют на практике.

Сценарии использования VMware ESXi

• ЦОДы, они же дата-центры. ESXi частый гость в больших корпоративных средах для виртуализации серверов и оптимального использования вычислительных ресурсов.

• Тестирование и разработка. VMware ESXi идеально подходит для разработки и тестирования, где нужно быстро создавать и уничтожать виртуальные машины.

• Облачные вычисления. Многие облачные провайдеры используют VMware ESXi для создания и продажи виртуальных серверов в облаке, а клиенты получают гибкость и высокую производительность.

• Отказоустойчивые кластеры. VMware ESXi подходит для построения надёжных кластеров с непрерывной работой виртуальных машин.

• Виртуализация рабочих станций и серверов: В офисных средах VMware ESXi можно использовать для виртуализации рабочих станций и серверов с централизованным управлением и высокой безопасностью.

Сценариев значительно больше, на виртуализированной инфраструктуре можно выполнять все привычные и не только задачи. В крупных IT-инфраструктурах без виртуализации никуда, но в малых и средних средах нужно взвешивать все за и против. Иногда виртуализация только усложняет инфраструктуру, а её администрирование и лицензирование увеличивает совокупную стоимость владения (если не на открытом ПО).

Плюсы и минусы VMware ESXi

Сравнение VMware ESXi с другими гипервизорами

Кратко пройдусь по нескольим популярным гипервизорам в сравнении с ESXi: KVM, Microsoft Hyper-V и Proxmox VE.

Напомню, что какой бы гипервизор или платформу для виртуализации вы не выбрали, вам придётся покупать лицензии на гостевые ОС (те, на которых пользователи работать будут).

Для удобства собрал самое важное в таблицы.

ESXi vs KVM

KVM (Kernel-based Virtual Machine) — это гипервизор 1-го типа, тесно интегрированный в ядро операционной системы Linux. Он относится к открытому (open source) ПО, как и сам линукс. KVM бесплатен и активно поддерживается сообществом. Поддерживает аппаратную виртуализацию Intel и AMD. В целом, KVM — мощное решение для виртуализации с высокой гибкостью, производительностью и стабильностью. Хороший выбор для компаний, работающих с Linux или просто на бесплатном открытом ПО.

ESXi vs Hyper-V

Hyper-V — гипервизор 1-го типа (Bare-Metal) от Microsoft, тесно интегрированный в ОС Windows, Windows Server и в экосистему M$ в целом. Главный конкурент ESXi по доле рынка. Поддерживает аппаратную виртуализацию Intel и AMD. Есть вариант и отдельного бесплатного ПО — Microsoft Hyper-V Server, правда он не включает графический интерфейс пользователя и другие роли Windows Server.

У Hyper-V схожий c ESXi функционал, но неочевидная схема лицензирования, которую я подробнее разберу в отдельной статье. Hyper-V — неплохой выбор, если вы активно используете продукты Microsoft, и вам важна интеграция с Windows-ориентированными средами. Некоторые крупные компании берут Hyper-V из-за меньшей стоимости владения. В целом, оба гипервизора работают стабильно, позволяют создавать полноценные и функциональные виртуализированные среды, выбор зависит от конкретных потребностей и предпочтений бизнеса.

ESXi vs Proxmox VE

Напомню, что в нашем блоге есть подробный обзор гипервизора Proxmox. Так что здесь буквально в двух словах.

Итак, Proxmox VE (Proxmox Virtual Environment) — это гипервизор 2-ого типа, бесплатный и открытый. На хост сначала устанавливают Debian (дистрибутив Linux), а уже поверх прокс. Proxmox VE неплохая платформа виртуализации для малого и среднего бизнеса. Есть мнение, что он относится к гипервизорам 1-го типа, так как основан на KVM и LXC (Linux Containers). Решайте сами, на чьей вы стороне :)

Общее сравнение гипервизоров VMware ESXi, KVM, Hyper-V, Proxmox VE

Выбор гипервизора зависит от задач бизнеса, от технических требований, бюджета и предпочтений организации/техдира/админа. VMware ESXi подходит для крупных корпоративных сред с высокими требованиями к производительности и функционалу. KVM и Proxmox VE подходит малому и среднему бизнесу с минимальными бюджетами (или энтузиастам, кто любит открытое ПО). Hyper-V для тех, кто работает в Windows-среде или хочет подешевле, чем ESXi.

VMware ESXi: Широкий функционал, высокая надёжность и отличная поддержка, но нужна платная лицензия для использования полного набора возможностей.

KVM: Бесплатный, с открытым исходным кодом, поддерживает широкий спектр ОС. Однако для управления требует сторонние инструменты.

Hyper-V: Интегрирован в Windows Server (или доступен отдельным ПО), хорошая совместимость с другими продуктами Microsoft. Однако, для использования расширенных функций нужна платная расширенная лицензия.

Proxmox VE: Бесплатный и открытый, предоставляет Web GUI для управления и интеграцию с ZFS. Отличное решение для малых и средних компаний.

И подытожу таблицей.

Вместо выводов

VMware ESXi (в составе vSphere) — крайне надёжная и стабильная платформа для виртуализации — с богатой экосистемой, хорошей поддержкой, простой установкой, управлением и отличным функционалом. Поэтому и любим его. Но вопрос лицензирования в условиях санкций немного портит картину.

Самое важное про ESXi я рассказал, но vSphere — огромная платформа. Вы всегда можете задать вопрос нашим менеджерам — они подскажут, какой сервер(ы) подойдёт конкретно под вашу задачу и бюджет. Быстро и бесплатно.

Спасибо, что дочитали до конца. Если понравилась, то добавляйте блог СЕРВЕР МОЛЛ в закладки (Ctrl-D). Впереди ещё много интересных статей, в том числе про гипервизоры — следующая про Hyper-V :)