主流虚拟机技术性能测试与对比
2007-4-9 9:34:00 文/李刚 鲁松 出处：国家计算机网络与信息安全检测实验室
概述
2006年度到2007年以至在今后的时间里虚拟机（VM）将有着很大的发展，在本篇文章中我们以未采用虚拟化技术产品的主机性能为基准，对VMware ESX、Virtual Server 2005 R2、Virtuozzo（Windows VIRTUOZZO 3.5.1和Linux VIRTUOZZO 3.0 SP1） 和XenEnterpress 3.1.0 四类不同产品进行定量测试和性能评价。评价在以服务器性能评测标准为主的情况下，同时参考了虚拟机产品性能评测标准进行测评。
本次测评我们分别在CPU、内存、磁盘IO、Web应用、网卡性能等方面对上述四类不同的虚拟机进行评测，评测结果在性能方面给读者一个参考。
本次评测依据服务器评测标准SPEC(the Standard Performance Evaluation Corporation标准性能评估机构)一系列标准和TPC(Transaction Performance Council，事务处理性能委员会)一系列标准具体参见http://www.spec.org/和http://www.tpc.org。
测评工具主要采用了服务器评测业界知名工具：Ubench评测服务器CPU和内存性能；IOzone评测服务器磁盘IO性能；Avalanche 2500 Sprint公司4-7层高性能测试仪表；NetIQ Chariot5.0网卡性能评价利器。
测评环境
在相同硬件配置（硬件配置见以下硬件配置信息）环境下，分别安装不同的虚拟机，虚拟机的配置要求达到极限资源配置具体配置信息如下：
物理机（宿主机/物理节点）硬件配置：曙光服务器、双路inter Xeon2.8GHZCPU、4GB内存、70GB SCSI硬盘、100M和1000M网卡；
VMware ESX 3.0：分配CPU :2.8G 2块（虚拟机最大配置）、内存:3.4GB（虚拟机最大配置）、 10G SCSI、网卡 100MB和1000MB；
Virtual Server 2005 R2：分配CPU :2.8G 1块（虚拟机最大配置）、内存:3.897GB（虚拟机最大配置）、 10G SCSI、网卡 100MB和1000MB；
VIRTUOZZO 3.0 SP1：分配：CPU上限不限制、内存上限不限制、硬盘10G SCSI、网卡100MB和1000MB；
XenEterpress 3.1.0：分配CPU :2.8G 2块（虚拟机最大配置）、内存:3.0 GB（虚拟机最大配置）、 10G SCSI、网卡 100MB和1000MB；
物理机操作系统：RedHat Enterprise Linux AS 4.0 Update2；
VMware ESX 3.0宿主操作系统为修改内核的Linux操作系统；Virtual Server 2005 R2宿主操作系统Windows2003 企业版（需要IIS支持）；VIRTUOZZO 3.0 SP1物力节点操作系统RedHat Enterprise Linux AS 4.0 Update2；XenEterpress 3.1.0宿主机操作系统修改内核的Linux操作系统；
虚拟机操作系统：RedHat Enterprise Linux AS 4.0 Update2。
测评结果
1） CPU性能比较
测评工具：Ubench
测评结果：
2006年度到2007年以至在今后的时间里虚拟机（VM）将有着很大的发展，在本篇文章中我们以未采用虚拟化技术产品的主机性能为基准，对VMware ESX、Virtual Server 2005 R2、Virtuozzo（Windows VIRTUOZZO 3.5.1和Linux VIRTUOZZO 3.0 SP1） 和XenEnterpress 3.1.0 四类不同产品进行定量测试和性能评价。评价在以服务器性能评测标准为主的情况下，同时参考了虚拟机产品性能评测标准进行测评。
本次测评我们分别在CPU、内存、磁盘IO、Web应用、网卡性能等方面对上述四类不同的虚拟机进行评测，评测结果在性能方面给读者一个参考。
本次评测依据服务器评测标准SPEC(the Standard Performance Evaluation Corporation标准性能评估机构)一系列标准和TPC(Transaction Performance Council，事务处理性能委员会)一系列标准具体参见http://www.spec.org/和http://www.tpc.org。
测评工具主要采用了服务器评测业界知名工具：Ubench评测服务器CPU和内存性能；IOzone评测服务器磁盘IO性能；Avalanche 2500 Sprint公司4-7层高性能测试仪表；NetIQ Chariot5.0网卡性能评价利器。
测评环境
在相同硬件配置（硬件配置见以下硬件配置信息）环境下，分别安装不同的虚拟机，虚拟机的配置要求达到极限资源配置具体配置信息如下：
物理机（宿主机/物理节点）硬件配置：曙光服务器、双路inter Xeon2.8GHZCPU、4GB内存、70GB SCSI硬盘、100M和1000M网卡；
VMware ESX 3.0：分配CPU :2.8G 2块（虚拟机最大配置）、内存:3.4GB（虚拟机最大配置）、 10G SCSI、网卡 100MB和1000MB；
Virtual Server 2005 R2：分配CPU :2.8G 1块（虚拟机最大配置）、内存:3.897GB（虚拟机最大配置）、 10G SCSI、网卡 100MB和1000MB；
VIRTUOZZO 3.0 SP1：分配：CPU上限不限制、内存上限不限制、硬盘10G SCSI、网卡100MB和1000MB；
XenEterpress 3.1.0：分配CPU :2.8G 2块（虚拟机最大配置）、内存:3.0 GB（虚拟机最大配置）、 10G SCSI、网卡 100MB和1000MB；
物理机操作系统：RedHat Enterprise Linux AS 4.0 Update2；
VMware ESX 3.0宿主操作系统为修改内核的Linux操作系统；Virtual Server 2005 R2宿主操作系统Windows2003 企业版（需要IIS支持）；VIRTUOZZO 3.0 SP1物力节点操作系统RedHat Enterprise Linux AS 4.0 Update2；XenEterpress 3.1.0宿主机操作系统修改内核的Linux操作系统；
虚拟机操作系统：RedHat Enterprise Linux AS 4.0 Update2。
测评结果
1） CPU性能比较
测评工具：Ubench
测评结果：
图： CPU性能比较
由上图测评结果可以看出VIRTUOZZO的性能比较接近物理机，表现最好；而Virtual Server性能相对比较差一些。Xen表现不错高于VMware。
2） 内存性能比较
测评工具：Ubench
测评结果：
图：内存性能比较
由上图内存性能比较可以看出在此次评测过程中VIRTUOZZO的性能表现突出比较接近物理机的内存性能， Virtual Server的性能明显比较差， VMware的性能表现一般。
3） 磁盘IO性能比较
测评结果：IOzone
测评结果：
磁盘写性能比较：
图：磁盘写性能比较
其中S1-S14表示XEN磁盘写性能、S14-S27表示VIRTUOZZO磁盘写性能、S27-S40表示物理机性能、S40-S53表示VMware性能。
由上诉测试结果可以看出，VIRTUOZZO的磁盘写性能表现突出，而VMware和Xen的磁盘写性能表现一般。
磁盘读性能比较：
图：磁盘读性能比较
其中S1-S14表示XEN磁盘写性能、S14-S27表示VIRTUOZZO磁盘写性能、S27-S40表示物理机性能、S40-S53表示VMware性能。
由上诉测试结果可以看出，VIRTUOZZO的磁盘读性能表现突出，而VMware和Xen的磁盘读性能表现一般。
4） Web应用性能比较
测评工具：Avalanche 2500
测评结果：
新建性能比较：
图：新建性能
由上图测评结果可以看出VIRTUOZZO的性能相对接近物理机性能，表现比较好，而Virtual Server的性能与物理机相差比较远，表现比较差。
并发性能比较：
图： Web并发性能
由上图测评结果可以看出Xen的性能相对接近物理机性能，表现比较好，而Virtual Server的性能与物理机相差比较远，表现比较差。
测评工具：Ubench
测评结果：
图：内存性能比较
由上图内存性能比较可以看出在此次评测过程中VIRTUOZZO的性能表现突出比较接近物理机的内存性能， Virtual Server的性能明显比较差， VMware的性能表现一般。
3） 磁盘IO性能比较
测评结果：IOzone
测评结果：
磁盘写性能比较：
图：磁盘写性能比较
其中S1-S14表示XEN磁盘写性能、S14-S27表示VIRTUOZZO磁盘写性能、S27-S40表示物理机性能、S40-S53表示VMware性能。
由上诉测试结果可以看出，VIRTUOZZO的磁盘写性能表现突出，而VMware和Xen的磁盘写性能表现一般。
磁盘读性能比较：
图：磁盘读性能比较
其中S1-S14表示XEN磁盘写性能、S14-S27表示VIRTUOZZO磁盘写性能、S27-S40表示物理机性能、S40-S53表示VMware性能。
由上诉测试结果可以看出，VIRTUOZZO的磁盘读性能表现突出，而VMware和Xen的磁盘读性能表现一般。
4） Web应用性能比较
测评工具：Avalanche 2500
测评结果：
新建性能比较：
图：新建性能
由上图测评结果可以看出VIRTUOZZO的性能相对接近物理机性能，表现比较好，而Virtual Server的性能与物理机相差比较远，表现比较差。
并发性能比较：
图： Web并发性能
由上图测评结果可以看出Xen的性能相对接近物理机性能，表现比较好，而Virtual Server的性能与物理机相差比较远，表现比较差。
5） 网卡性能比较
测评工具：NetIQ Chariot5.0
测评结果：
百兆网卡吞吐量（throughput）
图： 100M网卡吞吐量
由上图测评结果可以看出：虚拟机的100M网卡吞吐量性能基本接近甚至超过了物理机的网卡吞吐量，其中VIRTUOZZO和XEN表现最好，Virtual Server表现最差。
百兆网卡延迟（Response Time）
图： 100M网卡延迟
由上图测评结果可以看出：虚拟机的100M网卡延迟性能基本接近物理机的网卡延迟，其中VIRTUOZZO、XEN和VMware表现一样好，Virtual Server表现稍差。
千兆网卡吞吐量（throughput）
图： 1000M网卡吞吐量
由上图测评结果可以看出：虚拟机的1000M网卡吞吐量性能与物理机性能有一定的差距，其中XEN表现最好，Virtual Server表现最差。
千兆网卡延迟（Response Time）
图：7.3.2.2-10 1000M网卡延迟
由上图测评结果可以看出：虚拟机的1000M网卡延迟性能与物理机性能差别不大，其中XEN、VIRTUOZZO和VMware表现比较好，Virtual Server表现较差。
总结
测试结果完整地反映了虚拟化的技术实现方法决定了相应虚拟化产品的性能差异。Virtuozzo Linux3.0 sp1在评测过程中性能表现最优，正是由于它的虚拟化的实现方式为操作系统级虚拟化技术，而不是系统性能开销较大的硬件仿真方式，但是在他在功能和灵活性方面也有不足之处。Xen表现排行第二是由于Xen应用了半虚拟化技术通过修改宿主机的操作系统内核提高了系统运行的性能；而VMware ESX 3.0和Virtual Server则应用了全硬件仿真的虚拟化技术，因此性能开销上较Xen会有所增加，同时Virtual Server 由于管理的限制对于宿主机CPU的分配只能支持分配给虚拟机单颗CPU，因此它的性能表现最差。
通过此次的评测，我们给出了4种主流x86虚拟化产品的性能数据，同时也为虚拟化产品的选择提供一个了解x86虚拟化产品性能差异的途径。
测评工具：NetIQ Chariot5.0
测评结果：
百兆网卡吞吐量（throughput）
图： 100M网卡吞吐量
由上图测评结果可以看出：虚拟机的100M网卡吞吐量性能基本接近甚至超过了物理机的网卡吞吐量，其中VIRTUOZZO和XEN表现最好，Virtual Server表现最差。
百兆网卡延迟（Response Time）
图： 100M网卡延迟
由上图测评结果可以看出：虚拟机的100M网卡延迟性能基本接近物理机的网卡延迟，其中VIRTUOZZO、XEN和VMware表现一样好，Virtual Server表现稍差。
千兆网卡吞吐量（throughput）
图： 1000M网卡吞吐量
由上图测评结果可以看出：虚拟机的1000M网卡吞吐量性能与物理机性能有一定的差距，其中XEN表现最好，Virtual Server表现最差。
千兆网卡延迟（Response Time）
图：7.3.2.2-10 1000M网卡延迟
由上图测评结果可以看出：虚拟机的1000M网卡延迟性能与物理机性能差别不大，其中XEN、VIRTUOZZO和VMware表现比较好，Virtual Server表现较差。
总结
测试结果完整地反映了虚拟化的技术实现方法决定了相应虚拟化产品的性能差异。Virtuozzo Linux3.0 sp1在评测过程中性能表现最优，正是由于它的虚拟化的实现方式为操作系统级虚拟化技术，而不是系统性能开销较大的硬件仿真方式，但是在他在功能和灵活性方面也有不足之处。Xen表现排行第二是由于Xen应用了半虚拟化技术通过修改宿主机的操作系统内核提高了系统运行的性能；而VMware ESX 3.0和Virtual Server则应用了全硬件仿真的虚拟化技术，因此性能开销上较Xen会有所增加，同时Virtual Server 由于管理的限制对于宿主机CPU的分配只能支持分配给虚拟机单颗CPU，因此它的性能表现最差。
通过此次的评测，我们给出了4种主流x86虚拟化产品的性能数据，同时也为虚拟化产品的选择提供一个了解x86虚拟化产品性能差异的途径。
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