Ile narzutów ma wirtualizacja x86 / x64?

Ile narzutów ma wirtualizacja x86 / x64 (prawdopodobnie będę używać VirtualBox, prawdopodobnie VMWare, zdecydowanie nie parawirtualizacja) dla każdej z poniższych operacji hosta Win64 i gościa Linux64 przy użyciu wirtualizacji sprzętowej Intel?

• Kod 64-bitowy w trybie użytkownika, wyłącznie związany z procesorem

• Kod 32-bitowy w trybie użytkownika, wyłącznie związany z procesorem

• Plik I / O na dysk twardy (zależy mi głównie na przepustowości, a nie opóźnieniu)

• Sieciowe we / wy

• Prymitywy synchronizacji wątków (muteksy, semafory, zmienne warunkowe)

• Przełączniki kontekstu wątku

• Operacje atomowe (przy użyciu lockprefiksu, takie jak porównywanie i zamiana)

Interesuje mnie przede wszystkim sprzętowa obudowa x64 (zarówno Intel, jak i AMD), ale nie miałbym nic przeciwko usłyszeniu o samodzielnym tłumaczeniu binarnym i x86 (tj. 32-bitowych hostach i gościach). Nie jestem zainteresowany parawirtualizacją.

Odkryłem, że nie ma prostej i absolutnej odpowiedzi na pytania takie jak twoje. Każde rozwiązanie do wirtualizacji zachowuje się inaczej w określonych testach wydajności. Ponadto testy, takie jak przepustowość we / wy dysku, można podzielić na wiele różnych testów (odczyt, zapis, przepisywanie, ...), a wyniki będą się różnić w zależności od rozwiązania i od scenariusza do scenariusza. Dlatego wskazanie jednego rozwiązania jako najszybszego we / wy dysku nie jest trywialne, i dlatego nie ma absolutnej odpowiedzi na etykiety takie jak koszty ogólne we / wy dysku.

Staje się bardziej skomplikowany, gdy próbujesz znaleźć związek między różnymi testami porównawczymi. Żadne z testowanych przeze mnie rozwiązań nie miało dobrej wydajności w testach mikrooperacyjnych. Na przykład: W maszynie wirtualnej jedno pojedyncze wywołanie „gettimeofday ()” zajęło średnio 11,5 razy więcej cykli zegara niż na sprzęcie. Hiperwizory są zoptymalizowane do zastosowań w świecie rzeczywistym i nie działają dobrze w przypadku mikrooperacji. Może to nie stanowić problemu dla Twojej aplikacji, który może lepiej pasować do aplikacji w świecie rzeczywistym. Rozumiem przez mikrooperację każdą aplikację, która kończy mniej niż 1000 cykli zegara (w przypadku procesora 2,6 GHz 1000 cykli jest zużywanych w 385 nanosekundach lub 3,85e-7 sekund).

Przeprowadziłem szeroko zakrojone testy porównawcze czterech głównych rozwiązań konsolidacji centrów danych w architekturze x86. Zrobiłem prawie 3000 testów porównujących wydajność maszyn wirtualnych z wydajnością sprzętową. Nazwałem „narzut” różnicą maksymalnej wydajności mierzonej w maszynach wirtualnych z maksymalną wydajnością mierzoną sprzętowo.

Rozwiązania:

• VMWare ESXi 5
• Microsoft Hyper-V Windows 2008 R2 SP1
• Citrix XenServer 6
• Red Hat Enterprise Virtualization 2.2

Systemy operacyjne gościa:

• Microsoft Windows 2008 R2 64 bity
• Red Hat Enterprise Linux 6.1 64 bity

Informacje o teście:

• Serwery: 2 x Sun Fire X4150 każdy z 8 GB pamięci RAM, 2 x procesor Intel Xeon E5440 i cztery porty Gigabit Ethernet
• Dyski: 6x 136 GB dyski SAS przez iSCSI przez gigabit Ethernet

Oprogramowanie testowe:

• Procesor i pamięć: Test porównawczy Linpack dla 32 i 64 bitów. Jest to procesor i pamięć bardzo intensywna.

• Dysk I / O i opóźnienie: Bonnie ++

• Network I / O: Netperf: TCP_STREAM, TCP_RR, TCP_CRR, UDP_RR i UDP_STREAM

• Mikrooperacje : rdtscbench : wywołania systemowe, komunikacja między procesami

Średnie są obliczane za pomocą parametrów:

• Procesor i pamięć: ŚREDNIA (HPL32, HPL64)

• Disk I / O: AVERAGE (put_block, rewrite, get_block)

• Network I / O: AVERAGE (tcp_crr, tcp_rr, tcp_stream, udp_rr, udp_stream)

• ŚREDNIE operacje (getpid (), sysconf (), gettimeofday (), malloc [1M], malloc [1G], 2pipes [], simpleemath [])

W moim scenariuszu testowym, korzystając z moich danych, średnie wyników czterech rozwiązań wirtualizacyjnych są następujące:

Narzut warstwy VM, gość Linux:

• Procesor i pamięć: 14,36%

• Sieciowe We / Wy: 24,46%

• Dysk I / O: 8,84%

• Opóźnienie dysku do odczytu: 2,41 razy wolniejsze

• Czas wykonywania mikrooperacji: 10,84 razy wolniejszy

Narzut warstwy VM, gość Windows:

• Średnia procesora i pamięci dla 32 i 64 bitów: 13,06%

• Sieciowe We / Wy: 35,27%

• Dysk I / O: 15,20%

Należy pamiętać, że te wartości są ogólne i nie odzwierciedlają scenariusza konkretnych przypadków.

Przeczytaj pełny artykuł: http://petersenna.com/en/projects/81-performance-overhead-and-comparative-performance-of-4-virtualization-solutions

W twoim pytaniu jest zbyt wiele zmiennych, ale mógłbym spróbować je zawęzić. Załóżmy, że korzystasz z VMware ESX, robisz wszystko dobrze - najnowszy procesor z obsługą wirtualizacji, narzędzia VMware z parawirtualizowaną pamięcią masową i sterownikami sieci, mnóstwo pamięci. Załóżmy teraz, że w tej konfiguracji działa pojedyncza maszyna wirtualna. Z mojego doświadczenia wynika, że ​​powinieneś mieć ~ 90% prędkości procesora dla obciążenia związanego z procesorem. Nie mogę powiedzieć wiele na temat prędkości sieci, ponieważ używamy łączy 1 Gb / s i mogę je nasycić bez problemu, może być inaczej z łączem 10 Gb / s, ale nie mamy żadnego z nich. Przepustowość pamięci zależy od rodzaju pamięci, z lokalną pamięcią mogę uzyskać około 80% przepustowości, ale w przypadku NFS 1 Gb / s jest to prawie 100%, ponieważ w tym przypadku sieć jest wąska. Nie mogę powiedzieć o innych danych,

Liczby te są bardzo przybliżone i w dużym stopniu zależą od typu obciążenia, sprzętu, sieci. Robi się jeszcze gorzej, gdy uruchamiasz wiele obciążeń na serwerze. Ale chcę powiedzieć, że w idealnych warunkach powinno być możliwe uzyskanie 90% wydajności natywnej.

Z mojego doświadczenia wynika, że ​​znacznie większym problemem dla aplikacji o wysokiej wydajności jest opóźnienie i jest to szczególnie prawdziwe w przypadku aplikacji serwerowych. Mamy silnik obliczeniowy, który odbiera żądanie od ponad 30 klientów, wykonuje krótkie obliczenia i zwraca wyniki. Na czystym metalu zwykle przesuwa procesor do 100%, ale ten sam serwer na VMware może tylko załadować procesor do 60-80%, a jest to głównie spowodowane opóźnieniem w obsłudze żądań / odpowiedzi.

Nie zagłębiłem się w działanie podstawowych prymitywów, takich jak przełączanie kontekstu i operacje atomowe, ale oto moje wyniki testu siły brutalnej, który przeprowadziłem ostatnio z różnymi hiperwizorami. Powinno to wskazywać na to, czego możesz się spodziewać, jeśli masz ograniczoną przepustowość procesora i pamięci RAM.

http://www.altechnative.net/2012/08/04/virtual-performance-part-1-vmware/