虚拟化技术性能分析与比较

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1、实践与经验虚拟化技术性能分析与比较周斌12，张莹（1.中南民族大学计算机学院，武汉430074；2.华中科学技术大学外国语学院，武汉430074）摘要：介绍全虚拟化和半虚拟化实现机制的不同原理，并设计一组实验，利用lmbench，在不同虚拟化实现方式下，对虚拟机性能分析指标中具有代表性的一组指标进行了测试和分析。并得出结论：虚拟化的实现方法上，半虚拟化的性能相对全虚拟化有明显优势。关键词：虚拟化；Xen；VMmare；虚拟机性能分析0引言录这个程序运行时的行为，例如gprof，Xenoprof、ATOM等；还可以是测量几种应用同时混合作用时的虚拟化可以在计算机系统的以下几个不同

2、层次性能(Consodidation)。上实现[1]：指令集层的虚拟化、硬件层的虚拟化、操作近几年来，人们对虚拟机性能评测工作取得了一系统层的虚拟化和程序语言层的虚拟化。以上4中实些研究成果[5]：有人研究了怎样用一个统一的标准来现方式中，前三种方式的目的都是在同一台物理机上评定多个不同VM的性能；有人比较了有无硬件辅助并行运行多个操作系统，而其中的硬件级虚拟化技术技术对VMware中VMM的性能影响；还有人专门针比较适合且已经广泛用于X86体系架构。对于基数对Xen的VMM做了两个性能评定工具包。另一个专庞大的X86体系架构用户群体来说，他们更关心的门用来评测虚拟机的Benc

3、hmark———VMmark[9]，使用当然是硬件级虚拟化技术的性能了。对于几种不同方宏观的方法测量几个不同的应用程序，最后根据这几式实现的硬件级虚拟机，它们各方面的细节性能与物个结果结合它的评分机制给虚拟机打上一个整体的理机的差距有多大？实现方式的不同对各方面性能有分数。着怎样的影响？它们在哪些方面表现出了自己的优势然而，这些研究大都是用宏观的方法评测和分析所在？它们在哪些方面仍需要开发者们的优化？虚拟机性能的。虽然Xen项目的文章[2]中有部分微观1虚拟化技术性能评测工具简介测试结果，但测试的指标数目较少，涵盖面窄，很难给虚拟化性能评测工具(Benchmark)可以分为两大

4、序言中提到的几个问题提供一个令人满意的答案。另类：外，我们在测量涵盖面更广的微观指标的同时，也很有必要对虚拟机的实现方式做更加细致和深入的分（1）微观评测工具(Micro-benchmark)：在明确定义的环境下测量相互独立的基本操作性能。评测操作类，比方说：I/O在虚拟化中是一个难题，而Xen的虚系统的micro-benchmark有lmbench[6]和hbench:OS[8]拟块设备(VBD)有多种不同的实现方式，并且全虚拟等。化和半虚拟化的VBD实现原理也有很大的差别，对现于那些对磁盘I/O要求较高的(如需要架设文件服务（2）宏观评测工具(Macro-benchmark

5、)：在宽松定代义的环境下测量一个实际应用程序的整体性能，专门器)虚拟机用户，他们需要了解不同VBD实现方式的计算反映这个应用程序代表的系统某些方面的性能。微观性能差异来做出适当的选择。所以，对Xen的各机Macro-benchmark测试的方式灵活多变：可以测量一种VBD实现方式之间进行分析比较就是一件十分有（总个特定程序运行完成所花费的时间，例如kernelcom-意义的事情了。本文在接下来的部分将描述使用微观第pilation；也可以对这个程序进行剖析(Profiling)，即记评测工具lmbench来对几种不同方式实现的虚拟机三○收稿日期：2009-02-24修稿日期：2

6、009-04-25七期作者简介：周斌，博士，讲师，研究方向为虚拟化性能评测与优化）貋貙貧MODERNCOMPUTER2009.5实践与经验来进行性能评测和如下几个方面的分析：取中间值，作为该指标的最终测试结果。（1）各虚拟机相对物理机的性能差异；由于lmbench的测试指标种类繁多，本文对同类（2）半虚拟化与全虚拟化之间的对比；指标中选择了一些具有代表性的进行了分析。（3）在Xen上，VM的VBD的不同大小和实现方●CPU式对性能的影响。lmbench的CPU主频测试技术已经非常成熟了。它的理论依据是CPU完成任何操作所花费的时间都2虚拟机性能测试与分析为CPU时钟周期数的倍数

7、。lmbench巧妙地设计了多2.1lmbench简介个不同类型的微操作，使得它们中间至少有两个微操lmbench是一款针对类Unix系统的操作系统微作完成所花费的时钟周期数互质，然后求得这些动作观评测工具，它从1996年推出第一个版本以来，都在所花费时间的最大公约数(GCD)就得到了CPU的单[6,7]不断地经历着改进和完善，现在的3.x版已经是一个时钟周期长度[7]。个比较完善的微观评测工具了。由于测试的是CPU，VBD的大小和实现方式对lmbench测量系统的微观指标涵盖面广，包括：结