XEN vs KVM性能测试

【Xen 和 KVM 雙方辯論會】

• Xen: 我效能很好勒
• KVM: 我都不用 Patch Kernel 勒

【特性比較】

	使用的虛擬化技術	優點	與 Kernel 整合性	與硬體相依性	背後老大
Xen	ParaVirtualization Full Virtualization(需有 CPU 硬體支援)	CPU 效能佳	Guest 於 2.6.23 整合進 Kernel 但Host Kernel 仍需自行 Patch	不一定要 Intel VT-x 或 AMD-V	於2007年被 Citrix 併購
KVM	Full Virtualization(需有 CPU 硬體支援)	I/O 效能佳	2.6.20 已整合進 Kernel (2007/02)	一定要有 Intel VT-x 或 AMD-V	Qumranet 於2008被 RedHat 併購

• 註：Intel 的 VT-x 的指令集為 vmx，AMD 的指令集為 svm
  • Xen 支援 VT-x、VT-i 和 SVM，KVM 則只支援 VT-x 和 SVM
• 註：CPU 排程 - Xen 使用自己維護的 BVT(Borrowed Virtual Time)演算法，KVM 則使用 Linux Kernel 本身提供的 CPU 排程演算法

【測試環境】

• 硬體規格：

CPU	Intel® Core™2 Quad Processor Q6600 (8M Cache, 2.40 GHz, 1066 MHz FSB)  支援 Intel VT-x
Ram	4GB
NIC	RTL-8169 Gigabit Ethernet 10/100/1000
VGA	NVIDIA GeForce 9400 GT
Disk	SATA Disk 160GB

• 軟體規格：

OS	Debian Lenny 5.0.5(x86_64) |
Kernel	2.6.26-2
Xen	3.2.1
KVM	72

【測試案例】

1. CPU 效能比較

	Xen-PV	Xen-HVM	KVM-HVM	Help
Phoronix Test Suite - Kernel Compilation	2304.17 secs	2885.10 secs	3228.48 secs	Fewer are better
Phoronix Test Suite - FFmpeg	20.87 secs	20.96 secs	21.79 sces	Fewer are better
Phoronix Test Suite - Wavpack	17.34 secs	18.16 secs	18.78 secs	Fewer are better

XenPV01 規格 = 1 CPU + 10GB HD + 1GB RAM + 500MB SWAP (說明: 虛擬機器數量一台: Xen Para-Virtualization)
XenHVM01 規格 = 1 CPU + 10GB HD + 1GB RAM + 500MB SWAP (說明: 虛擬機器數量一台: Xen Full Virtualization)
KVMhvm01 規格 = 1 CPU + 10GB HD + 1GB RAM + 500MB SWAP (說明: 虛擬機器數量一台: KVM Full Virtualization)

小結: Xen Para-Virtualization 有最佳的效能, Full Virtualization 也是 Xen-HVM 最佳 (Xen-PV > Xen-HVM > KVM-HVM)

2. Memory 效能比較

	Xen-PV	Xen-HVM	KVM-HVM	Help
Phoronix Test Suite - CacheBench	Read: 2026.32 MB/s   Write: 7995.89 MB/s   Read/Modify/Write: 16612.87 MB/s	Read: 2020.17 MB/s   Write: 8338.78 MB/s   Read/Modify/Write: 16564.89 MB/s	Read: 2008.86 MB/s   Write: 7940.70 MB/s   Read/Modify/Write: 16436.59 MB/s	More is better
Phoronix Test Suite - RAMspeed	Integer: 3934.79 MB/s   Floating Point: 3961.87 MB/s	Integer: 3663.37 MB/s   Floating Point: 3688.82 MB/s	Integer: 3872.83 MB/s   Floating Point: 3910.84 MB/s	More is better

XenPV01 規格 = 1 CPU + 10GB HD + 1GB RAM + 500MB SWAP (說明: 虛擬機器數量一台: Xen Para-Virtualization)
XenHVM01 規格 = 1 CPU + 10GB HD + 1GB RAM + 500MB SWAP (說明: 虛擬機器數量一台: Xen Full Virtualization)
KVMhvm01 規格 = 1 CPU + 10GB HD + 1GB RAM + 500MB SWAP (說明: 虛擬機器數量一台: KVM Full Virtualization)

小結: Xen Para-Virtualization 有最佳的效能, Full Virtualization 則是 KVM-HVM 在浮點運算上優於 Xen-HVM

3. Disk I/O 效能比較

• 註：Xen 可選擇 file、 tap:aio 和 xen4.0 最新  tap:tapdisk:aio 來設定 Guest disk
• 註：KVM 可使用  virtio 來增加 I/O 效能 (KVＭ >= 60, kernel >=2.6.25)
•  Virtualized Block Device I/O Performance
  • 樓上那位大大的 Disk I/O 測試總結：
  • (1) Xen is actually pretty damn good
    (2) KVM performance is sorry with full device emulation (expected)
    (3) KVM+VirtIO is better, but nowhere near Xen Paravirt

	Xen-PV	Xen-HVM	KVM-HVM	Help
Phoronix Test Suite - dbench	ClientCount128: 19.84 MB/s	ClientCount128: 11.56 MB/s	ClientCount128: 4.09 MB/s	More is better
Phoronix Test Suite - IOzone	Write1MB4GB: 14.27 MB/s   Read1MB4GB: 13.14 MB/s	Write1MB4GB: 9.77 MB/s   Read1MB4GB: 27.24 MB/s	Write1MB4GB: 8.22 MB/s   Read1MB4GB: 8.06 MB/s	More is better
Phoronix Test Suite - Thread I/O	Count32-256MB: 0.43 MB/s	Count32-256MB: 0.17 MB/s	Count32-256MB: 0.24 MB/s	More is better

XenPV01 規格 = 1 CPU + 10GB HD + 1GB RAM + 500MB SWAP (說明: 虛擬機器數量一台: Xen Para-Virtualization)
XenHVM01 規格 = 1 CPU + 10GB HD + 1GB RAM + 500MB SWAP (說明: 虛擬機器數量一台: Xen Full Virtualization)
KVMhvm01 規格 = 1 CPU + 10GB HD + 1GB RAM + 500MB SWAP (說明: 虛擬機器數量一台: KVM Full Virtualization)

小結: Xen Para-Virtualization 在大部分的情況下擁有最佳的效能,但是 Xen-HVM 在大檔案讀取上特別優於 Xen-PV & KVM-HVM.

另外在 Full Virtualization 上 KVM-HVM 在大檔案的計算上較 Xen-HVM 稍微來的優.

4. Network I/O 效能比較

•  KVM developers achieve native network IO performance
  • 此位大大的測試，使用 KVM PCI-passthrough 配合 Intel VT-d 可達到 Host 相同的網路效能
•  Network Performance Test Xen/Kvm (VT-d and Para-virt drivers)
  • 此位大大的測試看來，同樣使用 Para-virt + VT-d 的話 Xen 還是勝出

	Xen-PV	Xen-HVM	KVM-HVM
Phoronix Test Suite	[ Test Result (XenPV01)]	[ Test Result (XenHVM01)]	[ Test Result (KVMhvm01)]

XenPV01 規格 = 1 CPU + 10GB HD + 1GB RAM + 500MB SWAP (說明: 虛擬機器數量一台: Xen Para-Virtualization)
XenHVM01 規格 = 1 CPU + 10GB HD + 1GB RAM + 500MB SWAP (說明: 虛擬機器數量一台: Xen Full Virtualization)
KVMhvm01 規格 = 1 CPU + 10GB HD + 1GB RAM + 500MB SWAP (說明: 虛擬機器數量一台: KVM Full Virtualization)

5. Graphics 效能比較

• Direct Access to Graphics Card Leveraging VT-d Technical Report

	Xen-PV	Xen-HVM	KVM-HVM
CUDA - GPU-accelerated LAPACK	[ Test Result (XenPV01)]	[ Test Result (XenHVM01)]	[ Test Result (KVMhvm01)]
CUDA - Performance Primitives	[ Test Result (XenPV01)]	[ Test Result (XenHVM01)]	[ Test Result (KVMhvm01)]
Phoronix Test Suite	[ Test Result (XenPV01)]	[ Test Result (XenHVM01)]	[ Test Result (KVMhvm01)]

XenPV01 規格 = 1 CPU + 10GB HD + 1GB RAM + 500MB SWAP (說明: 虛擬機器數量一台: Xen Para-Virtualization)
XenHVM01 規格 = 1 CPU + 10GB HD + 1GB RAM + 500MB SWAP (說明: 虛擬機器數量一台: Xen Full Virtualization)
KVMhvm01 規格 = 1 CPU + 10GB HD + 1GB RAM + 500MB SWAP (說明: 虛擬機器數量一台: KVM Full Virtualization)