Сравнение лучшего программного обеспечения для виртуализации

Программное обеспечение для виртуализации отделяет операционную систему от базового оборудования, разделяя мощные ИТ-ресурсы на более мелкие единицы. Помимо прочего, программное обеспечение для виртуализации может использоваться для работы нескольких «виртуальных машин» (VM) на одном физическом сервере. Таким образом, масштабируемые ИТ-ландшафты реализуются на базе крупных вычислительных ферм.

Программное обеспечение VM является необходимым условием для современных облачных платформ, которые предлагают «инфраструктуру как услугу» (IaaS). Следуя модели самообслуживания, пользователи получают виртуализированные ресурсы одним нажатием кнопки. Однако программное обеспечение VM также является хорошим выбором для индивидуальных пользователей, поскольку виртуальные машины — это воспроизводимые, безопасные рабочие среды. Мы приводим сравнение лучших программ для виртуализации.

В таблице ниже приведены наиболее важные характеристики лучших программ для виртуализации. За подробностями обращайтесь к соответствующим разделам далее в статье.

Содержание обновлено: ноябрь 2021 г.

Виртуализация — это фундаментальная концепция в компьютерной науке. В целом, она подразумевает создание уровня абстракции, который находится между физическим оборудованием и операционной системой, или операционной системой и прикладной программой. Абстрагируя физические ИТ-ресурсы, такие как оборудование, программное обеспечение, системы хранения и сетевые компоненты, цель состоит в том, чтобы предоставлять ресурсы на виртуальном уровне и гибко распределять их среди клиентов по мере необходимости.

В нашей основной статье, посвященной теме виртуализации, мы обсуждаем различные формы виртуализации. Особый интерес представляют два подслучая:

1. Полная виртуализация, частный случай аппаратной виртуализации: каждому запущенному экземпляру (виртуальной машине) присваивается собственное виртуализированное оборудование.
2. Виртуализация на уровне операционной системы, особый случай программной виртуализации: каждому запущенному экземпляру (контейнеру) предоставляется доступ к виртуализированной операционной системе с ограниченными ресурсами.

В зависимости от типа используемого программного обеспечения для виртуализации, механизмы, лежащие в его основе, различаются. В случае аппаратной виртуализации используется так называемое программное обеспечение «гипервизор». Гипервизор действует как интерфейс между физическим оборудованием и виртуальными машинами. Обычно гипервизор работает под управлением определенной операционной системы (ОС), хостовой ОС, и предоставляет виртуализированное оборудование гостевой ОС. Различают два типа гипервизоров:

В случае виртуализации на уровне операционной системы используется специальное программное обеспечение, которое создает изолированные среды выполнения на основе операционной системы. Docker, Kubernetes и OpenVZ — известные примеры программного обеспечения для виртуализации на уровне операционной системы.

Программное обеспечение для виртуализации используется для создания виртуальной машины на основе физического оборудования. Этот процесс, известный как «инициализация», формирует основу для масштабируемых облачных платформ. Таким образом, AWS и альтернативные платформы обеспечивают «инфраструктуру как услугу» (IaaS), т.е. автоматическое предоставление виртуализированного оборудования одним нажатием кнопки.

В отличие от операционных систем, установленных на физическом оборудовании, виртуальные машины (ВМ) обладают еще одним решающим преимуществом. Состояние виртуальной машины можно сохранить в виде так называемого «снимка». Если во время работы с ВМ что-то пойдет не так, можно быстро вернуться к последнему снимку. Кроме того, из работающей ВМ можно создать новый образ ВМ. Такая воспроизводимость рабочей среды является фундаментальным требованием для разработки программного обеспечения и научной работы.

Использование виртуальных машин (ВМ) при разработке программного обеспечения в настоящее время в значительной степени вытеснено виртуализацией контейнеров. Поскольку все контейнеры, работающие на хосте, имеют общую операционную систему, этот тип виртуализации значительно более производителен и менее требователен к ресурсам. Тем не менее, все еще существуют случаи, когда создание виртуальной машины для тестирования имеет смысл. Например, когда разработка Linux должна выполняться с рабочего стола Windows.

Еще одно преимущество использования ВМ заключается в том, что некоторые из них позволяют получить доступ к удаленным системам. При «виртуализации рабочего стола» программное обеспечение ВМ запускается локально, а виртуальная машина работает на удаленном хосте. Разделение операционной системы на несколько изолированных систем также привлекательно с точки зрения безопасности. Интересным примером является «Qubes OS», которая построена поверх гипервизора Xen. Разоблачитель АНБ Эдвард Сноуден сказал:

Ниже мы рассмотрим некоторые из лучших программ для виртуализации. Мы исключили из сравнения пустые гипервизоры, такие как ESXi и Xen, и инструменты для чистой контейнерной виртуализации, такие как Docker, Kubernetes и OpenShift, и вместо этого сосредоточились на программном обеспечении для виртуальных машин для пользователей, сгруппированных по гостевым операционным системам. Важно отметить, что аналоги программного обеспечения VM, работающие на сервере, могут быть немного дороже.

Традиционно Windows была относительно слаба, когда дело доходило до виртуализации. Linux — король виртуализации. Например, гипервизор «Hyper-V» от Microsoft является неотъемлемой частью современных версий Windows. Эта технология также лежит в основе «Подсистемы Windows для Linux (WSL / WSL2)». Запуск различных дистрибутивов Linux под Windows в высокопроизводительных виртуальных машинах представляет особый интерес для разработчиков.

В частности, для Windows использование программ виртуализации имеет смысл. В конце концов, эта операционная система уже несколько десятилетий страдает от проблем с драйверами, вирусов и троянов. Использование виртуальных машин облегчает безопасную работу в изолированных средах. Например, банковские операции онлайн можно проводить в гарантированно свободной от вирусов среде Linux. Кроме того, виртуальные машины позволяют создавать моментальные снимки. В случае повреждения системы можно вернуться к безопасному начальному состоянию.

Microsoft Hyper-V Manager входит в состав Windows Server 2008 и более новых версий. Программа виртуализации позволяет управлять виртуальными машинами (ВМ) в Windows 10 Enterprise, Pro и Education редакций. Программу VM можно использовать бесплатно, хотя может потребоваться лицензия на Windows 10.

Hyper-V Manager используется для управления узлами Hyper-V и виртуальными машинами. Они могут быть локальными или находиться на удаленных машинах. Графический интерфейс пользователя позволяет удобно работать с виртуальными средами с центральной платформы.

Программное обеспечение для виртуализации «Workstation Pro» от тяжеловеса виртуализации VMware предназначено для ИТ-профессионалов, разработчиков и компаний. Программа VM позволяет виртуализировать большинство операционных систем x86 на стандартном настольном ПК. Также возможен удаленный доступ к удаленным средам vSphere. Но Workstation Pro может гораздо больше.

Workstation Pro упрощает создание, тестирование и развертывание программного обеспечения на широком спектре устройств, платформ и облаков. Программное обеспечение для виртуализации позволяет настраивать виртуальные сети и другие виртуализированные ресурсы. Кроме того, можно запускать локальные контейнеры OCI и кластеры Kubernetes с изоляцией виртуальных машин. Помимо графического интерфейса пользователя, для автоматизации рабочих процессов доступен инструмент командной строки «vctl».

Как обычно в программах VM, можно создавать моментальные снимки виртуальных машин и восстанавливать их впоследствии. Кроме того, программа виртуализации может использоваться для запуска второго рабочего стола, защищенного более строгими настройками конфиденциальности и сети. Поддержка 3D-технологий DirectX 11 и OpenGL в виртуальных машинах интересна для игр и требовательных графических приложений.

Несмотря на высокий уровень функциональности, программное обеспечение VM вполне доступно по цене менее $250. Нынешние и будущие студенты колледжа или университета, их родители, а также преподаватели и сотрудники учебных заведений получают скидку. Пробную версию можно использовать бесплатно в течение 60 дней.

VirtualBox» от Oracle является отцом всех программ виртуализации. VirtualBox позволяет с легкостью использовать виртуальные машины (VM) с домашнего рабочего стола. Даже если пользовательский интерфейс сейчас кажется немного пыльным, программное обеспечение VM убеждает дружелюбием к пользователю. Кроме того, VirtualBox опубликован как «Свободное и открытое программное обеспечение» (FOSS), что является особенностью среди программ VM от коммерческих поставщиков.

VirtualBox служит основой для работы виртуальных машин на хост-системе и часто используется в сочетании с другим специализированным программным обеспечением. Например, популярный инструмент «Vagrant» автоматизирует создание воспроизводимых сред разработки. Vagrant выступает в качестве интерфейса между программами виртуализации, такими как VirtualBox, VMware, Hyper-V и Docker, и программами инициализации, такими как Puppet, Chef и Ansible.

В принципе, программное обеспечение для виртуализации позволяет запускать гостевую операционную систему на операционной системе хоста. Таким образом, дистрибутив Linux может быть запущен с рабочего стола Windows или установка Windows может быть запущена на Linux. Однако в случае с Mac есть одна особенность. Поскольку macOS как гостевая система может (легально) запускаться только на хосте macOS.

«Fusion Pro» от VMware — это более или менее Mac-аналог VMware Workstation. Программное обеспечение VM стало широко известно благодаря тому, что пользователи могут запускать Windows на Mac. Когда программа виртуализации была выпущена в 2007 году, это было сенсационным достижением. Сегодня инструмент может предложить гораздо больше.

Fusion Pro позволяет запускать на виртуальных машинах Mac (VM) операционные системы macOS, Windows и Linux. Программное обеспечение для виртуализации также может похвастаться функциональностью для создания, управления и запуска контейнеров OCI и кластеров Kubernetes. Высокая безопасность и надежная изоляция виртуальных машин играют здесь важную роль. Это позволяет запускать и тестировать весь облачный стек на одном Mac.

Встроенная функция моментальных снимков позволяет при необходимости легко вернуться к безопасным точкам хранения. Графический интерфейс пользователя позволяет подключаться к удаленным серверам vSphere и ESXi. Виртуальные машины и физические хосты легко контролировать и управлять, а виртуальные машины перетаскиваются между хостами.

Лицензия стоит 199 долларов США, а обновление существующей лицензии обойдется вам в половину полной стоимости. Как и старший брат VMware Workstation Pro, Fusion Pro можно бесплатно протестировать в течение 60 дней.

Помимо VMware Fusion, «Parallels Desktop for Mac» является классической программой виртуальных машин для Mac. Разработчики и пользователи могут работать с несколькими операционными системами на Mac без двойной загрузки. Использование программы виртуализации избавляет от необходимости частых перезагрузок.

Parallels Desktop в значительной степени ориентирован на создание среды рабочего стола Windows, которая работает «параллельно» с macOS. Программа виртуализации обеспечивает беспрепятственное перемещение и обмен контентом между Mac и Windows. С помощью так называемого «режима когерентности» приложения Windows можно использовать как приложения Mac.

Стоимость лицензии составляет около 90 долларов США, что делает ее одной из самых дешевых среди коммерчески доступных программ виртуализации. Частные пользователи и студенты получают скидку; обновление существующей лицензии стоит около $60.

VirtualBox также может быть запущен на macOS. Однако есть некоторые ограничения. В качестве гостевой операционной системы можно использовать только Mac OS X Leopard или Snow Leopard. К сожалению, VirtualBox можно использовать только до macOS 10.15 «Catalina». Современные компьютеры Mac не поддерживаются вообще, поскольку VirtualBox требует аппаратного обеспечения x86 и не совместим с новыми чипами «Apple-Silicon» на базе ARM.

Свободная операционная система Linux — это «первобытный суп», из которого возникла технология виртуализации. Сегодня основные строительные блоки для виртуализации глубоко встроены в ядро операционной системы. В результате пользователи получают широчайший спектр программ для виртуализации. Наряду со многими свободно распространяемыми решениями, существуют и коммерческие варианты.

Виртуальная машина на базе ядра» (KVM) встроена в ядро Linux в качестве основной технологии виртуализации. С помощью KVM ядро становится гипервизором, на котором запускаются виртуальные машины Linux и Windows. Помимо аппаратного обеспечения x86, поддерживаются процессоры PowerPC и некоторые ARM. VT-x от Intel или AMD-V используются, если они доступны, для повышения производительности виртуальных машин на уровне процессоров.

KVM позволяет запускать несколько виртуальных машин (VM) на хосте Linux. Каждой ВМ присваивается собственное виртуализированное оборудование. Помимо процессорных ядер и оперативной памяти, сюда входят сетевые и графические адаптеры и накопители. Для настройки ВМ используются немодифицированные образы Linux и Windows.

Многие другие программы виртуализации из вселенной Linux построены на базе KVM. Таким образом, для управления виртуальными машинами можно использовать различные пользовательские интерфейсы. Менеджер виртуальных машин» служит графическим пользовательским интерфейсом на рабочем столе. Доступ к KVM и размещенным виртуальным машинам можно получить через браузер, используя «Kimchi» или «Foreman». Существуют также интерфейсы командной строки, которые можно использовать для автоматизации часто используемых рабочих процессов. Под капотом KVM управляется через API libvirt.

Быстрый эмулятор» (QEMU) — это сложное программное обеспечение для виртуализации. QEMU способен полностью виртуализировать аппаратное обеспечение x86 и эмулировать другие процессорные архитектуры. Таким образом, могут быть выполнены двоичные файлы, написанные для процессоров, физически не присутствующих в системе. Возможна даже живая компиляция отдельных программ для выполнения.

QEMU по умолчанию интегрирован с другими программами виртуальных машин. Программа виртуализации может использоваться с такими гипервизорами, как VirtualBox, KVM и Xen. Благодаря аппаратным «ускорителям», при запуске виртуальных машин достигается производительность, близкая к нативной. Инструмент доступен бесплатно и работает на основе лицензии с открытым исходным кодом.

С помощью OpenVZ пользователи Linux могут протестировать очень интересное программное обеспечение для виртуализации. Проект с открытым исходным кодом возник в результате разработки коммерческого программного обеспечения «Virtuozzo». Название является аббревиатурой от «Open Virtuozzo». В настоящее время OpenVZ служит основным компонентом коммерческого ответвления с открытым исходным кодом.

Особенностью OpenVZ является отсутствие гипервизора. Вместо этого виртуализация происходит на уровне операционной системы; используются контейнеры. Однако контейнеры приложений не выполняются, как в случае с Docker. Вместо этого OpenVZ виртуализирует несколько изолированных операционных систем на основе единого, специально адаптированного ядра Linux. Использование OpenVZ особенно подходит для консолидации ресурсов сервера.

VMware Workstation Pro также доступна под Linux. По функциональности она сопоставима с версией для Windows. Однако есть некоторые специфические для Linux особенности. Вместо DirectX, который доступен только под Windows, поддерживается механизм рендеринга «Vulkan». В качестве гостевой операционной системы может быть запущен широкий спектр дистрибутивов Linux и Unix, таких как Ubuntu, CentOS, Debian, Fedora, RHEL и SUSE.

VirtualBox — это единственное программное обеспечение VM, которое работает на Linux в дополнение к Windows и macOS (кроме современных Mac). Функциональность аналогична версии для Windows.