虚拟化系统的用户，尤其是服务提供商，经常问自己：“如何充分利用可用的硬件？” 在这种情况下，我们经常必须讨论KVM管理程序以及不同版本的Virtuozzo之间的差异。 在这篇文章中，我们将讨论最新虚拟化系统的一系列测试，以及在典型负载下的实际性能估计，并考虑到Meltdown和Spectre补丁。
对于需要为现有设备上最大数量的任务组织支持的托管公司或IT部门，最重要的是什么？ 如果公司按照面向服务的模型工作或出售服务，那么实践表明，最主要的是每台服务器的利润指标。 同时使用什么技术以及达到何种分布密度，业务代表不必太担心。
但是，经常问到一个问题，为什么我们在Virtuozzo 7中使用KVM作为虚拟机管理程序，以及在这种情况下与简单的OpenSource虚拟化系统有何不同？ 今天，我想回答这个问题。
过去，Virtuozzo使用其自己的专有虚拟机管理程序进行工作，但几年前，我们意识到，开发它比优化合理成功和高效的KVM更加昂贵和困难。 但是，KVM并不是性能的基准，并且像任何OpenSource平台一样，它需要使用文件进行更新。 这是我们开发部门的一部分。 我们优化代码，将其与数据存储平台和其他组件集成在一起，从而提高生产率和密度。
与其他管理程序的比较
DVD Store是我们用来衡量性能的测试之一。 它使用一套经典的服务器软件：Linux，Apache，MySQL，PHP（LAMP）。 在每个虚拟机内部，该测试模拟了在线DVD存储的操作。 测试的结果是所有虚拟机（纵坐标轴）中提交的总横穿数量。 测试中涉及的虚拟机数量从1个增加到100个（横坐标轴）。
LAMP：CentOS 7.4（虚拟机），开源QEMU KVM与Virtuozzo
如上图所示，与在标准KVM上开始类似负载时相比，在Virtuozzo 7虚拟机管理程序上运行CentOS Linux 7.4的虚拟机的性能提高了30％。 在CPU过量使用时观察到最大的差异，分配给所有虚拟机的处理器核心总数达到CPU服务器的物理核心数目。 对于此服务器，此点对应于20个虚拟机。 此外，Virtuozzo 7核心和自适应内存管理策略可确保在RAM过量使用点（分配给所有虚拟机的RAM总量超过服务器物理内存的大小）之后虚拟机的稳定运行。 在这种负载下，标准KVM无法创建正常运行的条件。
在Virtuozzo 7虚拟机管理程序和Microsoft Hyper-V 3.0之间进行了另一个比较。 在这里，使用vConsolidate测试评估了性能，并且Windows Server 2012 R2用作虚拟机的来宾操作系统。
vConsolidate：Hyper-V与Virtuozzo @ Windows 2012 R2（虚拟机）
与DVD Store不同，在vConsolidate中，所有虚拟机的负载都不相同。 在此测试中，它们分为所谓的CSU（合并堆栈单元）。 每个CSU是一组四个虚拟机，它们分别加载SPECjbb，WebBench和SysBench（OLTP）。 每个CSU中的第四个VM处于空闲状态，即没有负载。 定量结果是从所有虚拟机（纵轴）总共获得的上述三个测试结果的几何平均值。 测试中涉及的CSU数量从1到24（横坐标）依次增加。
对于这两个虚拟机管理程序，测试进行了两次：安装了针对Meltdown和Spectre漏洞的补丁程序，以及没有安装补丁程序的情况。 结果近似显示，Virtuozzo 7平均表现出比“本地” Microsoft虚拟机管理程序高15％的性能。
崩溃和幽灵
如您所知，2018年1月4日，除了Itanium和较早的Atom（直到2013年）之外，所有英特尔处理器中都发现了大规模概念漏洞，整个IT社区对此感到兴奋。 使用这些漏洞，系统中任何没有特权的进程都可以访问内核数据（Meltdown）或来自其他进程的数据（Spectre）。 软件开发人员专注于发布软件更新来解决这些漏洞。 但是，用户自然会对这些更新如何影响系统性能提出疑问。
我们以vConsolidate测试为例，检查了CentOS Linux 7.4的Meltdown和Spectre补丁如何影响容器的性能。 然后，我们进行了另一项测量-使用内核带有“ Retpoline”选项的编译后的修改编译器（例如，GCC和Clang / LLVM提供了此选项）。
Retpoline的性能：vConsolidate @ CentOS 7.4（容器）
如您在上图中所看到的，针对Meltdown和Spectre应用补丁会大大降低容器性能。 此外，最“困难”的补丁是Spectre-V2。 但是，将编译器与新的Retpoline选项结合使用，可以使您在处理器早于Skylake的系统上安全地放弃此补丁程序，并获得高达25％的性能。 但是，由于Meltdown和Spectre-V1的补丁，我们仍然损失了大约5％。
Retpoline的性能：vConsolidate @ CentOS 7.4（虚拟机）
在CentOS Linux 7.4的情况下，虚拟机内部的情况更加乐观：Meltdown和Spectre的补丁只会使性能下降15％，而未修补的内核和使用Retpoline编译的内核之间的性能差异仅为1-2％。 因此，使用新的编译器几乎可以完全弥补性能下降。 但是，值得考虑的是，所有三个测量都是在同一虚拟机上执行的-使用未修补的来宾OS内核。 更新来宾操作系统将导致用户应用程序的其他性能下降。
Retpoline的性能：vConsolidate @ Windows 2012 R2（虚拟机）
今天的最新图表是类似的比较，但与Windows Server 2012 R2虚拟机相同。 在这里，补丁的降速幅度不是很大，大约为10％，与Retpoline一起使用内核可以使差异相对于未补丁的内核减少2-3％。
结论
当然，未修改的KVM具有其优点，而主要优点是免费。 但是进行的测试证明，私人改进和现代化可以提高所用基础架构的回报。 也就是说，如果您需要放置最多的容器和虚拟机，请确保它们的永久存储-全部都在同一平台上，并减少萨满舞-改进的KVM更加有效，特别是如果平台上运行的服务利润丰厚并且带来了真正的钱。 在这种情况下，许可证和支持的成本将在最短的时间内获得回报。
VZ7的优势仍然是同一平台上对不同类型的VM和容器的支持，并且对每种虚拟对象具有更高的性能。 但是，这里不能说万能药。 例如，如果密度的增加并不能为组织带来额外的资金，并且您自己的员工可以轻松地管理和完成OpenSource解决方案，则逻辑上倾向于使用开放工具，包括CentOS和原始KVM。
顺便说一下，在下一篇文章中，我们将讨论分布式存储的发展及其用于虚拟机和容器的实际功能。