系统虚拟化技术性能评测

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1、电信科学2010年第8A期云计算与SaaS系统虚拟化技术性能评测*1，2222兰雨晴，宋潇豫，马立克，徐舫（1.北京航空航天大学计算机学院北京100191；2.上海中标软件有限公司创新中心北京100190）摘要虚拟化已成为企业数据中心有效整合资源、降低成本的重要技术，并且是云计算平台的重要组成部分。目前在工业界和学术界存在多种可供选择的虚拟化技术，本文首先对物理机和KVM、硬件辅助虚拟化的Xen、Xen半虚拟化、VirtualBox等开源虚拟化技术部署的虚拟机进行了性能基准测试，然后基于测试数据进

2、行深入解读和分析。最后，结合各种虚拟化技术的性能评测结果，针对处理器密集型应用、磁盘I/O密集型应用和网络I/O密集型应用等虚拟化应用场景，为企业和科研用户在不同的应用场景中选择具体的虚拟化技术提出了切实的建议。关键词虚拟机；虚拟化；性能测试助虚拟化（hardwareassistedvirtualization）。全虚拟化和半1引言虚拟化主要通过软件方式实现虚拟化，全虚拟化采用二进计算机平台的虚拟化技术已有40多年的历史，它起源制代码动态翻译（dynamicbinarytranslation）技术

3、访问虚拟[1]于对分时操作系统的研究。最早使用虚拟化技术的硬件，半虚拟化技术将敏感指令替换为对虚拟机监控器的IBM7044计算机能够在一台物理机上运行多个独立客户超级调用（hypercall），避免每条指令的翻译，但这两种方式操作系统系统，目的是为了让用户尽可能地充分利用昂贵都会带来一定程度的性能开销。近年来，Intel和AMD在硬的大型机资源。虚拟机技术是在软、硬件之间引入虚拟层，件级上对虚拟化技术予以支持，如Intel的VT可为应用程序提供独立的运行环境，屏蔽硬件平台的动态（virtualiz

4、ationtechnology，虚拟化技术，也曾叫做vanderpool性、分布性和异构性，支持硬件资源的共享和复用，并为每technology）和AMD的SVM（securevirtualmachine，安全虚个用户提供属于个人的独立、隔离的计算环境，同时，为管拟机）技术，虚拟机的处理器性能和I/O（input/output，输入[2]理员提供硬件资源和软件资源的集中管理。输出）性能有了明显的提升，硬件辅助虚拟化技术因其具随着x86处理器性能的提升和应用的普及，虚拟化技有接近物理机甚至在某些方面

5、超越物理机的性能而被学术在x86平台上得到了迅速的发展和广泛的应用。虚拟化术界和工业界广泛关注。技术目前的主要用途是测试开发以及服务器资源整合。企业或者科研机构在面对种类繁多、各有特点的虚拟虚拟化技术按照不同的实现方式可以分为全虚拟化化技术时，往往比较关注虚拟化技术的性能问题。首先，应（fullvirtualization）、半虚拟化（paravirtualization）和硬件辅用程序运行在虚拟机上与直接运行在物理机上性能上的差异有多少；其次，虚拟化的各种技术实现提供的性能是*国家“863”计划

6、基金资助项目，国产操作系统安全确保过程模型研究项目（No.2009AA012406）否存在很大的差异。本文正是针对目前普遍关注的虚拟机19云计算与SaaSCPU性能和I/O性能等展开了一系列的标准性能测试，包统的指令操作替换为对虚拟机监控器的超级调用括编译内核、磁盘读写、文件压缩、网络传输、Sysbench、（hypercall），客户操作系统知道自身运行在一个虚拟化的[5]Unixbench等。本文第2节概述虚拟化技术，第3节给出了硬件系统之上，并且被要求与虚拟机监控器相互协调与测试工具和测试方

7、法的具体描述，第4节分析了基准测试合作。在内存虚拟化方面，半虚拟化技术采用页表写入法，结果，最后在第5节对上述工作进行了总结。当GuestOS创建一个新的页表时，其会向VMM注册该页表，之后在Guest运行的时候，VMM将不断地管理和维护2虚拟化技术概述这个表，使Guest上面的程序能直接访问到合适的地址。1974年，Popek和Goldberg[3]提出经典系统虚拟化模在I/O虚拟化方面，半虚拟化技术通过前端（front-end）/后型，该模型指出操作系统成为虚拟机监控器（virtual端（ba

8、ck-end）架构，将Guest的I/O请求通过一个环状队列machinemonitor，VMM）的基本要求：CPU的指令集体系结传递到特权域（privilegeddomain，也被称为Domain-0）。采构中，敏感指令必须是特权指令的子集。这种特性使得只用半虚拟化技术的产品有Xen的半虚拟化产品。有当客户操作系统执行敏感指令时，VMM才会陷入到硬件辅助虚拟化技术弥补了x86体系结构虚拟化的0特权级去执行敏感指令。然而目前流行的x86架构并不缺陷，在CPU虚拟化方面，IntelV