性能基准测试：KVM大战Xen

编译自：http://major.io/2014/06/22/performance-benchmarks-kvm-vs-xen/作者： Major Hayden
原创：LCTT https://linux.cn/article-3496-1.html译者： bazz2
原文地址：https://linux.cn/article-3496-1.html

在上周，我们对 KVM 和 Xen 近几年里在性能上的改进进行了一些有趣的探讨后，我打算自己做一些这方面的小研究。我能找到的最新的资料，是来自2013年 Phoronix Haswell 性能评测上的基准测试。当然，还有其它一些2011年的评测，不过由于 Xen 被收录进 Kernel 3.0，它们都已被热烈地讨论过。

2011年的测试提供了许多很好的基准报表，在三年后的现在，我尽最大努力把它们列出的属性重新测试一遍。但我删减了其中两三个基准测试，原因是它们在未经特定优化的配置后跑出来的数据不是很好，或者它们需要跑很长时间才能得到结果。

测试环境

测试环境由两台一模一样的超微服务器组成，分别都配备一颗Intel 至强 E3-1220（4核，3.10GHz），24G 金士顿 DDR3 内存，4块西数 RE-3 160G 磁盘（组成 RAID10 阵列）。另外 BIOS 也是一模一样。

所有测试项目（即实体机和虚拟机）都在 Fedora 20 （开 SELinux）上进行，并且测试过程中几乎没有运行的不相关的服务。这里列一下相关服务的版本：

Kernel: 3.14.8
For KVM: qemu-kvm 1.6.2
For Xen: xen 4.3.2

根文件系统都是使用默认配置的 XFS。虚拟机使用 virt-manager 来创建（virt-mamager 也使用默认配置）。虚拟磁盘使用 raw 镜像，容量为 8GB，虚拟4颗 CPU。Xen 虚拟机使用 PVHVM 建立虚拟磁盘。

附加说明

也许有人会考虑到 Fedora 是红帽公司所有，红帽一直在维护 KVM，而 Xen 则自从在2009年红帽重新选择 KVM 作为虚拟化产品后，再没得到这个公司的重要改进。我将这个因素排除在了测试所考虑的范围之外，不过仍然可以在心里稍微注意一下。

并且，资源竞争产生的影响也有被严格控制并最小化。在大多数虚拟服务器上，你可以跑多个虚拟机，而这些虚拟机会争用 CPU 时间片、磁盘 IO、网络带宽等等资源。在本测试中也不考虑这些因素。一台虚拟机抢到资源少，性能就差，而另一台抢得多，性能就好（LCTT译注：它们的性能总和，就可以大致当作是 KVM 或 Xen 的性能了）。

本测试运行在 Intel 的 CPU 上。如果使用的是 AMD 或 ARM，可能有些数据会不一样。

结果

本测试使用裸机作为虚拟服务测试的基准设备。在不跑虚拟机的情况下，两台裸机的性能偏差不会大于0.51%

在几乎所有测试中，KVM 的性能相比宿主机而言下降了1.5%以内，只有两项测试例外。第一个是 7-zip 压缩，比宿主机慢了 2.79%。第二个就奇怪了，我们搭了一个邮件服务器，用 PostMark 测试其性能，结果表明 KVM 竟比宿主机快了4.11%。然后我在两台服务器中重新跑了几遍 PostMark 测试，结果性能差异基本不变，浮动都在最初测试结果的1%以内。由于我对 virtio 的内部机制没有很深的理解，我只能在以后再对这个怪现象进行进一步了解。

Xen 的性能相对宿主机而言差异就比较大了。有3项测试性能下降在2.5%以内，剩下的性能下降率都是 KVM 的2～4倍。PostMark 测试的性能比 KVM 慢了14.41%，这结果令我大吃一惊。重新跑了下测试，性能差还是几乎不变，浮动都在最初结果的2%以内。KVM 表现最好的 CPU 测试：MAFFT 对齐测试，是 Xen 表现倒数第二差的。

现在奉上一个简短得总结表：

< 如显示不全，请左右滑动 >

	Best Value	Bare Metal	KVM	Xen
C-Ray	lower	35.35	35.66	36.13
POV-Ray	lower	230.02	232.44	235.89
Smallpt	lower	160	162	167.5
John the Ripper (Blowfish)	higher	3026	2991.5	2856
John the Ripper (DES)	higher	7374833.5	7271833.5	6911167
John the Ripper (MD5)	higher	49548	48899.5	46653.5
OpenSSL	higher	397.68	393.95	388.25
7-Zip	higher	12467.5	12129.5	11879
Timed MAFFT Alignment	lower	7.78	7.795	8.42
CLOMP	higher	3.3	3.285	3.125
PostMark	higher	3667	3824	3205

如果需要完整数据，请查看Goole Docs 电子表格。

结论

基于上面的测试环境，KVM 的性能损耗几乎都在2％以内，Xen 则在十多项测试中有3项损耗在2.5％以内，而其他几项损耗都在5~7%之间。虽然 KVM 在 PostMark 测试中性能表现优异，但这是众多测试中仅有的一项 I/O 测试，如果想证明 KVM 确实在 I/O 处理方面很强悍，就需要更多测试。

对我来说，我想要深入了解一下 KVM 和 Xen 在 I/O 方面的处理，以及它们之间为什么会有这么大的差别。我也许还会跑一些有竞争的测试，来看看虚拟机在有压力的条件下是否真的能比宿主机表现得更出色。

我鼓励读者通过使用Phoronix 测试套件来进行一些基准测试，你们可以找到一些能模仿你们工作环境的用例。如果你的工作环境是低 CPU 高 I/O，你可以找找套件里面的 I/O 压力测试。另一方面，如果你的工作是音频、视频转码，你可以试试套件里面的 x264 或 mp3 测试。

更新：Chris Behrens 指出，我忘了提到 Xen 虚拟机类型了。这里补充下，我使用的是 PVHVM 模型（LCTT译注：目前支持的模型包括 PV、HVM 和 PVHVM），因为在 Xen 4.3 中这个选拥有最好的性能。另外需要注意的是在 Xen 4.4 中可以使用 PVH，但是在 Fedora 20 中还没有使用 Xen 4.4。