Heutzutage ist Virtualisierung in fast allen Bereichen der IT-Branche weit verbreitet – vom persönlichen Bereich mobile Geräte zu mächtig Rechenzentren, sodass Sie die größtmögliche Entscheidungsfreiheit haben verschiedene Aufgaben. Virtualisierung kann in verschiedenen Formen auftreten – von Virtualisierung und Plattformemulation bis hin zur Ressourcenvirtualisierung. Aber heute sprechen wir über native Hardware-Virtualisierung – moderne Prozessoren unterstützen sie mit Befehlssätzen wie Intel VT-x oder AMD-V.

Native Virtualisierung ist eine Technologie, die von der Hardwareschicht abstrahierte Rechenressourcen bereitstellt. Wenn wir zum Beispiel ein Segment von Servern nehmen, ermöglicht eine solche Abstraktion die Ausführung mehrerer virtueller Systeme auf einer Hardwareplattform und ermöglicht auch die einfache Übertragung virtueller Systeme von einem Hardwareserver auf einen anderen – beispielsweise wenn dieser ausfällt oder ausfällt aufgewertet.

Vor dem Aufkommen der Hardwareunterstützung für die Virtualisierung glichen alle Vorteile der Technologie die großen Leistungsverluste aus langsame Geschwindigkeit Betrieb der virtuellen Maschine als Ganzes. Die Popularität virtueller Maschinen begann zu wachsen, als Hersteller von Hardwareplattformen begannen, aktive Schritte zu unternehmen, um die Kosten der Virtualisierung zu senken (Aufkommen von Hardware-Unterstützung, Einführung neuer Anweisungen, Verkürzung der Zeiten bei der Ausführung von Anweisungen) und die Prozessorleistung ausreichend wurde Virtuelle Maschinen mit einer akzeptablen Geschwindigkeit „ziehen“.

Wie oben erwähnt, einer der Schlüsselfaktoren für normale Operation Native Hardware-Virtualisierung – Prozessorunterstützung für bestimmte Befehlssätze. Intel führte seinen VT-x-Befehlssatz im Jahr 2005 ein, noch im Rahmen der verwendeten Netburst-Architektur Pentium-Prozessoren 4. AMD entwickelte seinen eigenen Befehlssatz, AMD-V, und die ersten Prozessoren, die ihn unterstützten, kamen 2006 auf den Markt. Einige Zeit später schlugen beide Unternehmen neue Befehlssätze vor: Intel EPT (Extended Page Tables) bzw. AMD RVI (Rapid Virtualization Indexing). Der Kern beider Sätze besteht darin, dass das Gastbetriebssystem direkt die Kontrolle über die virtualisierten Speicherseiten erhält und den Hypervisor umgeht – dies reduziert die Belastung und erhöht die Geschwindigkeit des virtuellen Systems leicht. Um Geräte direkt an das Gastbetriebssystem weiterzuleiten Intel-Unternehmen entwickelte den Intel VT-d-Befehlssatz. Intel verfügt außerdem über weitere Befehlssätze für die Virtualisierung: Intel VT FlexMigration, Intel VT FlexPriority, VPID, VT Real Mode, VMFUNC.

In neuen Prozessorgenerationen bieten Hersteller nicht nur neue Möglichkeiten für Virtualisierungsbefehlssätze an, sondern verkürzen auch die Ausführungszeit bestimmter Anweisungen, was die Leistung des virtuellen Systems als Ganzes verbessert. Bei Pentium 4-Prozessoren lag die Verzögerung für die Ausführung von VMCALL- und VMRESUME-Anweisungen beispielsweise bei nahezu 1500 Nanosekunden, und bei Core 2 Duo (Penryn) betrug sie bereits weniger als 500 Nanosekunden.

Durch die Verringerung des Leistungsunterschieds zwischen realen und virtuellen Systemen ist der Einsatz virtueller Maschinen (VMs) deutlich profitabler geworden, auch zur Lösung von Problemen Unternehmensebene. Die offensichtlichsten Vorteile sind eine Erhöhung der durchschnittlichen Hardwarelast (mehrere VMs nutzen die Ressourcen der Hardwareplattform gleichmäßig, wodurch Ausfallzeiten reduziert werden) sowie die Ausführung eines veralteten Betriebssystems, das nicht den modernen Anforderungen entspricht (z. B. an Sicherheit), aber für die Einführung und den Betrieb einzigartiger Software (oder aus anderen Gründen) weiterhin erforderlich ist. Übrigens, heute so beliebt Cloud-Services basieren ebenfalls auf Virtualisierungstechnologien. Fassen wir die wichtigsten Vorteile zusammen, die ein Unternehmen durch den Einsatz der Virtualisierung erhält. Das:

• eine Erhöhung der durchschnittlichen Auslastung des physischen Servers und damit der Hardware-Auslastung, was wiederum die Gesamtkosten der Aktiengesellschaft senkt;
• Einfache Migration virtueller Server von einem physischen auf einen anderen bei einem Upgrade Hardware;
• einfache Wiederherstellung virtueller Server bei Hardwarefehler Hardware: Es ist viel einfacher, eine virtuelle Maschine auf einen anderen physischen Server zu übertragen, als Konfiguration und Software von einer physischen Maschine auf eine andere zu übertragen;
• erhebliche Vereinfachung der Übertragung von Benutzern oder Geschäftsprozessen auf neues Betriebssystem und neue Software: Mit einer VM können Sie dies in Teilen und ohne Berühren von Hardwareressourcen tun; Darüber hinaus können Fehler während des Prozesses einfach analysiert und korrigiert werden sowie die Durchführbarkeit der Implementierung im laufenden Betrieb beurteilt werden.
• Unterstützung in Geschäftsprozessen für den Betrieb eines veralteten Betriebssystems, das aus irgendeinem Grund zu einem bestimmten Zeitpunkt nicht aufgegeben werden kann;
• die Möglichkeit, bestimmte Anwendungen auf einer VM zu testen, ohne dass ein zusätzlicher physischer Server usw. erforderlich ist.
• weitere Anwendungsgebiete.

Daher wirft die Machbarkeit des Einsatzes von Virtualisierung heute keine Fragen mehr auf. Die Technologie bietet aus Sicht der Unternehmensorganisation zu viele Vorteile, sodass wir selbst vor den unvermeidlichen Einbußen bei der Systemleistung die Augen verschließen.

Es ist jedoch immer nützlich, genau zu verstehen, um welches Maß an Leistungsverlust es sich zwischen dem realen und dem virtuellen System handelt. Darüber hinaus hängen sie oft stark von der Art der Aufgaben und den Softwareanforderungen an die Hardwareressourcen ab. In einigen Fällen ist dies aus Sicht der Ressourcenbuchhaltung wichtig, in anderen hilft es dabei, festzustellen, welches Leistungsniveau eines realen Systems erforderlich ist, um das gewünschte Leistungsniveau eines virtuellen Systems zu erreichen. Schließlich gibt es Grenzproblemtypen, die sowohl mit virtuellen als auch mit realen Systemen gelöst werden können – und da kann die Verlustproblematik ein entscheidender Faktor sein.

Testmethodik

Zum Testen wurde mit einigen Vorbehalten eine Reihe von Testanwendungen aus der üblichen Methodik zur Untersuchung der Leistung von Website-Plattformen aus dem Jahr 2011 verwendet. Erstens wurden alle Spiele aus dem Set entfernt, da die virtuelle Grafikkarte mit dem Oracle-Treiber eine zu schlechte Leistung aufweist: In den meisten Fällen starteten die Spiele nicht einmal. Zweitens wurden Anwendungen entfernt, die das Testskript auf einer der Konfigurationen dauerhaft nicht abschließen konnten – Maya, Paintshop Pro, CorelDraw. Aus diesem Grund können wir die endgültigen Bewertungen und Gesamtleistungswerte unseres Prüfstands nicht mit der Datenbank der getesteten Prozessoren vergleichen. Der Vergleich der Ergebnisse einzelner Tests ist jedoch durchaus richtig.

Sie sollten auch berücksichtigen, dass die Methodik Anwendungsversionen aus dem Jahr 2011 verwendet. Sie unterstützen möglicherweise keine neuen Technologien, Optimierungen oder Befehlssätze, die nach diesem Zeitpunkt eingeführt werden. Das Vorhandensein einer solchen Unterstützung in neueren Versionen von Anwendungen kann jedoch die Leistung dieser Anwendungen erheblich beeinträchtigen – sowohl im realen als auch im virtuellen System.

Prüfstand

Zum Testen haben wir ein System mit einer Konfiguration verwendet, die sowohl für die Rolle eines Servers als auch für die Rolle einer Hochleistungs-Workstation geeignet ist. In zukünftigen Materialien werden wir seine Virtualisierungsfähigkeiten mit verschiedenen Hostsystemen testen. Als Host kommt heute Windows 7 zum Einsatz.

• Prozessor: Intel Xeon E3-1245 v3
• Hauptplatine: SuperMicro X10SAE
• RAM: 4 × Kingston DDR3 ECC PC3-12800 CL11 8 GB (KVR16LE11/8)
• Festplatte: Seagate Constellation ES.3 1 TB (ST1000NM0033)
• Betriebssystem: Windows 7 x64

Virtualisierungssoftware

In diesem Material werden Tests mit Oracle VM VirtualBox durchgeführt.

Oracle VM VirtualBox ist eine kostenlose virtuelle Maschine (VM), die unter der GNU GPL 2 lizenziert ist. Sie unterstützt eine umfangreiche Liste von Betriebssysteme: Windows, OS roter Hut Enterprise Linux, CentOS). Die VM wurde ursprünglich von Innotek entwickelt, das später von Sun Microsystems und 2010 von Oracle übernommen wurde. Die VM unterstützt die Weiterleitung von USB-Geräten an das Gastbetriebssystem, bietet Internetzugang und Remote-Desktop-Verbindung. Gastbetriebssysteme können entweder 32-Bit oder 64-Bit sein. Das System unterstützt 2D- und 3D-Hardwarebeschleunigung sowie PAE/NX, VT-x, AMD-V und Nested Paging. Emuliert eine Vielzahl gängiger Geräte: PIIX3- oder ICH9-Chipsatz, PIIX3-, PIIX4-, ICH6-IDE-Controller, Sound Blaster 16-, AC97- oder Intel HD-Audiokarten sowie Netzwerkkarten PCnet PCI II (Am 79 C 970 A), PCnet - Fast III (Am 79 C 973), Intel PRO/1000 MT Desktop (82540 EM), Intel PRO /1000 T Server (82543 GC), Intel PRO /1000 MT Server (82545 EM). Unterstützt Bilder Festplatte Mit VDI, VMDK und VHD können Sie erstellen geteilte Ordner für Gast- und Host-Betriebssysteme sowie zum Speichern von VM-Zuständen.

Oracle verfügt über ein ernsteres Analogon zu VM VirtualBox, Oracle VM Server für x86 und SPARC-Prozessoren, basierend auf dem Xen-Hypervisor. Das heißt, es handelt sich um ein völlig anderes Produkt für ein anderes Marktsegment. Oracle VM Server unterstützt bis zu 160 Threads auf dem physischen Server und bis zu 128 virtuelle CPUs im Gastbetriebssystem, und die maximale RAM-Größe beträgt 4 TB, während VM VirtualBox nur 32 virtuelle CPUs im Gastbetriebssystem und 1 TB RAM unterstützt .

Zusammenfassend kann VM VirtualBox als VM für charakterisiert werden Heimgebrauch und für den Einsatz in kleinen Unternehmen, und die einfache Einrichtung (im Wesentlichen installiert und alles funktioniert) erfordert keine hohen Qualifikationen Systemadministrator(oder erfordert aufgrund der Benutzerfreundlichkeit überhaupt keinen dedizierten Systemadministrator). Das Produkt Oracle VM Server ist für größere Unternehmen gedacht – es bietet mehr Funktionalität und Unterstützung für leistungsstärkere Server, erfordert aber auch höhere Qualifikationen des Systemadministrators.

Softwareeinstellungen

Für diesen Test wurde eine Oracle VM VirtualBox VM auf einem Prüfstand mit Windows 7 x64 installiert und dort bereitgestellt Windows-Image 7 x64 mit Testanwendungspaket. In den folgenden Materialien werden wir ausprobieren, wie andere Host-Betriebssysteme und Virtualisierungssoftware funktionieren.

Die virtuelle Maschine selbst ist wie folgt konfiguriert: Unterstützung für Nested Paging, VT-x, PAE/NX, 3D- und 2D-Beschleunigung ist aktiviert. Für den Bedarf der VM sind 24 GB RAM und 256 MB Videospeicher vorgesehen.

Vergleich mit Intel Core 7-4770k

Für eine vergleichende Beurteilung der Gesamtleistung der Testplattform auf Intel-basiert Die Ergebnisse des Xeon E3-1245 v3-Prozessors sind ebenfalls in den Tabellen enthalten Intel Core Prozessor i7-4770K von . Dies ermöglicht einen groben Vergleich des Leistungsniveaus eines der Top-Consumer-Prozessoren für PCs und Serverprozessor Xeon Plus bietet aufgrund der unterschiedlichen Konfigurationen viele weitere interessante Vergleichsmöglichkeiten. Hierbei ist jedoch zu berücksichtigen, dass sich die Parameter der beiden Systeme geringfügig unterscheiden, was sich auf die Ergebnisse auswirkt. Lassen Sie uns die Eigenschaften der Stände tabellarisch darstellen.

Der Core i7-4770k hat einen um 100 MHz höheren Betriebstakt, was ihm möglicherweise einen Vorteil verschafft. Beim Arbeitsspeicher ist die Situation kompliziert: Einerseits hat der Core i7-4770k die Hälfte des Volumens und eine niedrigere Betriebsfrequenz, 1333 MHz gegenüber 1600; Andererseits verfügt die Xeon-Plattform über höhere Speicher-Timings und nutzt auch die ECC-Fehlerkorrektur.

Endlich drin Core-System i7-4770k externe Grafikkarte Palit GeForce GTX 570 1280 MB installiert. IN Testmethode Im Jahr 2011 können nur wenige Anwendungen Ressourcen nutzen Grafikkarte, und bei diesen Anwendungen sollten Sie vom Core i7-4770k-System eine deutliche Überlegenheit erwarten. Zudem konkurriert die externe Karte nicht wie der integrierte Intel P4600 mit dem Prozessor um den Zugriff auf RAM, was dem Core i7-4770k ebenfalls einen gewissen Vorteil verschaffen dürfte. Andererseits sollten die P4600-Treiber bestimmte Optimierungen enthalten, um die Leistung professioneller Anwendungen zu verbessern. Sie erfordern jedoch wahrscheinlich auch eine Optimierung der Software selbst, sodass diese Optimierungen in unseren Tests (ich möchte Sie daran erinnern, dass wir Anwendungsversionen aus dem Jahr 2011 verwenden) höchstwahrscheinlich nicht funktionieren werden. Aber im Leben muss man jeden Fall einzeln prüfen, denn Softwareoptimierung ist ein sehr heikler Prozess.

Am Test beteiligte Konfigurationen

Auf einem realen System wurde das Testpaket in zwei Konfigurationen gestartet: mit deaktivierter und aktivierter Intel Hyperthreading-Technologie (im Folgenden als HT bezeichnet). Auf diese Weise können Sie die Auswirkungen auf die Leistung sowohl realer als auch virtueller Systeme bewerten – und gleichzeitig verstehen, wo Sie das jüngere Intel Xeon-Modell dieser Generation ohne NT einsetzen können. Die virtuelle Maschine wurde in zwei Konfigurationen gestartet: für 4 Rechenkerne und für 8. Als Ergebnis erhalten wir die folgenden Konfigurationen:

1. Reales System ohne HT (bezeichnet als hw wo/HT)
2. Reales System mit HT (bezeichnet als hw w/HT)
3. Virtuelle Maschine mit 4 Kernen auf einem 4-Kern-Prozessor ohne HT (bezeichnet als vm 4 core wo/HT)
4. Virtuelle Maschine mit 4 Kernen auf einem 4-Kern-Prozessor mit HT (bezeichnet als vm 4 core w/HT)
5. Virtuelle Maschine mit 8 Kernen auf einem 4-Kern-Prozessor mit NT (bezeichnet als VM 8-Kern)

Der Einfachheit halber fassen wir alles in einer Tabelle zusammen.

Berechnung der Kosten der Virtualisierung

Es ist wichtig zu beachten, dass die Kosten der Virtualisierung nicht im Verhältnis zum Gesamtniveau gemessen werden, sondern im Vergleich ähnlicher Hardware und virtueller Konfigurationen.

Der Virtualisierungsaufwand für eine 8-Kern-VM wird im Verhältnis zum Intel Xeon E3-1245 v3 mit aktivierter HT-Technologie (Real w/HT) und für eine 4-Kern-VM im Verhältnis zum Intel Xeon E3-1245 berechnet v3 ohne HT (Echt wo/HT). Die Kosten der experimentellen Konfiguration einer 4-Core-VM auf einem 8-Thread-Prozessor werden relativ zum Intel Xeon E3-1245 v3 ohne HT berechnet.

Außerdem wird im Rahmen der Tests eine Leistungsbewertung eingeführt, bei der die Leistung des Intel Xeon E3-1245 v3 mit 100 Punkten angenommen wird ohne HT.

Akzeptables Verlustniveau

Die interessanteste Frage ist, welches Maß an Produktivitätsverlust als akzeptabel angesehen werden sollte. Theoretisch erscheint uns ein Wert von 10 bis 15 Prozent angesichts der Vorteile, die die Virtualisierung einem Unternehmen bietet, durchaus akzeptabel. Vor allem, wenn man bedenkt, dass die durchschnittliche Geräteauslastung steigt und Ausfallzeiten reduziert werden.

In der ersten Phase haben wir beschlossen, in einem synthetischen Test zu sehen, wie stark die Leistung beim Wechsel zu einem virtuellen System sinken würde. Dazu haben wir den relativ einfachen Cinebench-R15-Benchmark herangezogen, der das Leistungsniveau allerdings gut ermitteln kann zentraler Prozessor in Berechnungen im Zusammenhang mit der dreidimensionalen Modellierung.

Die 4-Thread-Konfiguration weist eine geringere Leistung auf, weist aber auch geringere prozentuale Verluste auf – sowohl bei einer Single-Thread-Last als auch bei einer Multi-Thread-Last. Was die VM-Leistung betrifft, ist die 8-Kern-Konfiguration trotz der großen Verluste immer noch schneller als die 4-Kern-Konfiguration. Es ist außerdem davon auszugehen, dass aufgrund der Emulation des Grafikadapters durch den Oracle-Treiber eine etwaige Belastung des Grafiksubsystems die Kosten für virtuelle Systeme deutlich erhöhen dürfte, da dadurch eine zusätzliche Belastung des Prozessors entsteht.

Nun, im Allgemeinen konzentrieren wir uns vorerst auf diese Zahlen – etwa 10 % Leistungsverlust bei einer 8-Thread-Konfiguration und etwa 6 % bei einer 4-Thread-Konfiguration.

Leistungsforschung

Interaktive Arbeit in 3D-Paketen

Bei der interaktiven Arbeit beanspruchen einige CAD-Anwendungen die Grafikkarte stark, was sowohl die Ergebnisse als auch den Leistungsunterschied zwischen dem realen und dem virtuellen System erheblich beeinträchtigt.

CAD CreoElements

Im interaktiven Modus in CAD CreoElements betragen die Virtualisierungsverluste beeindruckende 64 %, und zwar für alle Konfigurationen. Höchstwahrscheinlich aufgrund der Tatsache, dass in einem realen System die Ressourcen der Grafikkarte verwendet werden, während in einem virtuellen System die Last über die Oracle-Treiber auf den Zentralprozessor fällt.

Es ist interessant festzustellen, dass der i7-4770K trotz der Verwendung eines recht leistungsstarken Prozessors eine geringere Leistung als der Xeon aufweist diskrete Grafikkarte. (S.I. – Intels versprochene Treiberoptimierungen in der P4600/P4700-Serie professioneller Beschleuniger?)

Die HT-Technologie wirkt sich negativ auf die Leistung sowohl des realen Systems als auch der VM aus – Verluste von 4 % bzw. 5 %.

CAD SolidWorks

In SolidWorks ändert sich das Gesamtbild nicht – die Kosten überschreiten alle vertretbaren Grenzen und weisen einen Produktivitätsverlust von mehr als 80 % auf. Zwar sind in der asymmetrischen Konfiguration (CPU: 4 Kerne, 8 Threads; VM: 4 Kerne) die Kosten deutlich geringer als in den beiden anderen Konfigurationen. Dies kann auf den Betrieb von Hintergrundprozessen im Host-Betriebssystem zurückzuführen sein: D. h. die Aktivierung von HT verdoppelt die Anzahl der möglichen Threads auf 8, wobei 4 der VM zugewiesen werden und 4 dem Host-Betriebssystem weiterhin zur Verfügung stehen.

Der Desktop 4770K ist deutlich schneller als der Xeon (höchstwahrscheinlich aufgrund der Tatsache, dass Solidworks in diesem Szenario die Ressourcen der Grafikkarte nutzen kann – S. K.). Generell sind die enormen Kosten darauf zurückzuführen, dass SolidWorks hohe Anforderungen an das Grafiksubsystem stellt und eine virtuelle Grafikkarte, wie oben erwähnt, den Prozessor nur stärker belastet.

Die Aktivierung von NT führt zu einem Leistungsabfall – bei einem physischen Server beträgt dieser 1 %, bei einer VM 9 %. Was im Allgemeinen die Hypothese bestätigt Hintergrundprozesse- Da die 8-Kern-VM alle 8 CPU-Threads „kapert“, beginnen das Host-Betriebssystem und die VM um Ressourcen zu konkurrieren.

Insgesamt für die Gruppe

Die Virtualisierungskosten sind in dieser Anwendungsgruppe recht hoch (mehr als 60 %), und zwar in beiden untersuchten Paketen. Gleichzeitig hat CAD CreoElements geringere Kosten als SolidWorks, letzteres kann aber auch die Ressourcen einer Grafikkarte nutzen, also auf einem realen System, das es empfangen kann zusätzliche Boni. Auf einem physischen Server bringt die HT-Technologie keine Vorteile und auf einer VM reduziert sie die Leistung in beiden Paketen vollständig. Aufgrund sehr hoher Leistungseinbußen können wir im Allgemeinen keine virtuellen Systeme für die Arbeit mit 3D-Modellierungspaketen empfehlen. Dennoch lohnt es sich, einen Blick auf das endgültige Rendering zu werfen.

Endgültiges Rendern von 3D-Szenen

Die Geschwindigkeit des endgültigen Renderns von 3D-Szenen hängt von der Leistung des Zentralprozessors ab, daher sollte das Bild hier objektiver sein.

Das erste, worauf Sie achten sollten: Im endgültigen Rendering zeigt 3Ds Max deutlich geringere Virtualisierungskosten als beim interaktiven Arbeiten im CAD – 14 % für eine 4-Core-VM und 26 % für eine 8-Core-VM. Allerdings liegt das Kostenniveau deutlich über den etablierten Werten von 6 und 10 Prozent.

Im Allgemeinen weist eine 8-Kern-VM trotz der recht hohen Kosten ein vergleichbares Leistungsniveau auf wie eine 4-Kern-VM mit 4 Threads Intel-Prozessoren, was ziemlich gut ist.

Durch die Aktivierung von HT auf echter Hardware können Sie die Renderzeit um 26 % verkürzen – ein sehr gutes Ergebnis! Bei NT auf einer VM ist hier alles bescheidener – nur 9 % Wachstum. Dennoch gibt es einen Anstieg, und zwar einen spürbaren.

Lichtwelle

Lightwave zeigt hervorragende Ergebnisse: Die Virtualisierungskosten liegen bei 3 % für eine 4-Kern-VM und 6 % für eine 8-Kern-VM. Wie Sie sehen, verhalten sich Anwendungen, die grundsätzlich für dieselbe Aufgabe konzipiert sind, selbst in derselben Gruppe unterschiedlich: Beispielsweise weist 3Ds Max deutlich höhere Kosten auf als Lightwave.

Der Desktop 4770K zeigt eine bessere Leistung als der Xeon E3-1245v3. Es ist erwähnenswert, dass eine VM mit 8 Kernen fast so gut ist wie ein physischer Server mit 4 Kernen und 4 Threads. (Es scheint, dass Lightwave schlecht optimiert ist und daher weniger auf Konfigurationsänderungen reagiert. Der Leistungsabfall während der Virtualisierung, das Auftreten zusätzlicher Ressourcen bei der Aktivierung von NT ... es reagiert weniger auf alles als 3DsMax - S. K.) .

Aber die Aktivierung von HT führt bei echter Hardware nur zu einer Geschwindigkeitssteigerung von 5 % und seltsamerweise von 9 % bei einer VM.

Endeffekt

Für das endgültige Rendern von 3D-Szenen, bei dem nur die Ressourcen des Zentralprozessors genutzt werden, sind die Virtualisierungskosten durchaus akzeptabel, insbesondere für Lightwave, wo der Leistungsverlust als unbedeutend bezeichnet werden kann. Die Aktivierung von HT sowohl in 3Ds Max als auch in Lightwave verbesserte die Leistung sowohl auf dem physischen als auch auf dem virtuellen System.

Ein- und Auspacken

Die Kombination aus Prozessor und Speicher spielt eine Schlüsselrolle für die Leistung von Archivierern. Es ist auch erwähnenswert, dass verschiedene Archivierer unterschiedlich optimiert sind, d. h. sie können Prozessorressourcen unterschiedlich nutzen.

7zip-Packung

Der Datenkomprimierungsaufwand beträgt für jedes System 12 %.

Xeon E3-1245v3 und i7-4770K zeigen identische Ergebnisse – mit leicht unterschiedlichen Frequenzen und unterschiedlichem Speicher. Dank des hohen Gewinns durch die NT-Aktivierung übertrifft ein virtuelles System mit 8 Kernen ein reales mit vier Kernen.

Allerdings wurde die Steigerung der Komprimierungsgeschwindigkeit durch die Aktivierung von HT sowohl für echte Hardware als auch für VMs auf 25 % festgelegt.

7zip entpacken

Aufgrund der geringen Größe des Testarchivs liegen die Ergebnisse der VM und des realen Servers innerhalb der Fehlermarge auf dem gleichen Niveau, so dass eine wirkliche Abschätzung der Kosten nicht möglich ist

Ich frage mich, ob 22 % als eine Art „reiner“ VM-Verlust angesehen werden können?

Dies gilt auch für die Beurteilung der Wirkung der NT-Aktivierung – schließlich ist der Umfang der Testaufgabe aus dem 2011er Sample zu gering für einen modernen 4-Kern-Prozessor.

RAR-Paket

Bei RAR sind die Kosten spürbar höher, bei einer 8-Core-VM steigen sie auch. Im Allgemeinen sind 25 % immer noch zu viel. Aber RAR ist eher schlecht optimiert, auch für Multithreading.

Die Aktivierung von HT führt zu einer Verlangsamung, aber angesichts der mittelmäßigen Implementierung von Multithreading in WinRAR 4.0 ist dies nicht verwunderlich.

Aufgrund erheblicher Verluste durch die HT-Aktivierung erweist sich eine 8-Core-VM als sogar langsamer als eine 4-Core-VM.

RAR entpacken

Da das Testarchiv der Methode für einen modernen Prozessor klein ist, ist die Ausführungszeit der Aufgabe zu kurz, um von einer Genauigkeit zu sprechen. Fest steht jedoch, dass die Kosten relativ hoch sind.

Wie Sie sehen, ist der prozentuale Unterschied beeindruckend, in Wirklichkeit beträgt er jedoch nur wenige Sekunden.

Wir können auch mit Sicherheit sagen, dass WinRAR HT nicht gut verdaut.

Endeffekt

Leistung und Kosten hängen in dieser Gruppe stark vom Archiver, seiner Optimierung und seiner Fähigkeit ab, die verfügbaren Prozessorressourcen effizient zu nutzen. Daher ist es schwierig, Empfehlungen zum Einsatz in einer VM zu geben – es hängt weitgehend von der Anwendung und nicht von der Art der Aufgaben ab. Allerdings zeigt 7zip, dass der Paketierungsaufwand relativ gering sein kann und es durchaus möglich ist, diesen Archiver in virtuellen Maschinen zu verwenden.

Audiokodierung

Diese Gruppe vereint mehrere Audio-Codecs, die über die dBpoweramp-Shell funktionieren. Die Geschwindigkeit der Audiokodierung hängt von der Leistung des Prozessors und der Anzahl der Kerne ab. Dieser Test lässt sich auch sehr gut auf eine größere Anzahl von Kernen skalieren, da Multithreading in der Anwendung durch die parallele Ausführung der Kodierung mehrerer Dateien implementiert wird. Da die Kodierung mit unterschiedlichen Codecs das System nahezu gleich belastet und dementsprechend ähnliche Ergebnisse liefert, haben wir uns entschieden, alle Ergebnisse in einer gemeinsamen Tabelle zusammenzufassen.

Also die Gesamtkosten der Virtualisierung.

Die Audiokodierung ist im Hinblick auf den Virtualisierungsaufwand ideal. Für eine VM mit 4 Kernen betrugen die durchschnittlichen Kosten nur 4 %, für eine VM mit 8 Kernen 6 %.

Wie Sie sehen können, sind die tatsächlichen Ergebnisse für verschiedene Codecs zwar unterschiedlich, aber wenn wir die Prozentsätze betrachten, sind sie überraschend ähnlich. Der Core i7-4770k erweist sich oft als etwas schneller (offenbar spielt mehr eine Rolle). Hochfrequenz). Interessant ist auch, dass die Ergebnisse des 4-Core-VM-Tests auf einem System mit aktiviertem HT immer etwas niedriger ausfallen als ohne. Dies ist wahrscheinlich eine Folge der Arbeit von NT. Aber im Allgemeinen ist ein Leistungsunterschied von 3–5 % zwischen einem realen und einem virtuellen System ein sehr guter Indikator.

Schauen wir uns separat an, was die Aktivierung von NT hinzufügt.

Durch die Aktivierung der HT-Technologie können Sie die Geschwindigkeit auf einem realen Server um 31 % und auf einem virtuellen Server um 28 % steigern. Auch eines der besten Ergebnisse. Abschließend noch eine Übersichtstabelle der Ergebnisse.

Zusammenstellung

Die Kompilierungsgeschwindigkeit hängt nicht nur von der Häufigkeit und Leistung der Kernel ab, sondern auch von deren Anzahl.

Die Leistung des Servers Xeon ist vergleichbar mit dem Desktop i7. Eine 8-Core-VM ist einem physischen System mit deaktiviertem HT nicht gewachsen.

Eine spürbare Leistungssteigerung tritt auf, wenn NT auf einem physischen Server aktiviert wird – 24 %, aber auf einer VM ermöglicht eine Erhöhung der Anzahl der Kerne nur eine Leistungssteigerung um 7 %. Obwohl das auch nicht schlecht ist.

Der Intel-Compiler zeigt während der Virtualisierung einen etwas größeren Leistungsabfall als GCC – 19 % bzw. 33 % für eine 4-Kern- bzw. 8-Kern-VM.

Die Xeon-Leistung ist vergleichbar mit i7 und die 8-Core-VM-Leistung ist vergleichbar mit Xeon wo/HT. Und gleichzeitig sieht man, was für eine beeindruckende Steigerung die NT-Aktivierung mit sich bringt. Schließlich handelt es sich um ein Intel-Produkt, daher ist es nicht verwunderlich, dass versucht wurde, es unter NT zu vereinheitlichen. In Zahlen sieht es so aus:

Sie können auch den Zeitunterschied abschätzen, der für die Erledigung der Aufgabe benötigt wurde. Das ist auch ganz klar.

Was NT betrifft, können Sie durch die Aktivierung auf einem realen System die Geschwindigkeit um bis zu 29 % steigern, während in einem virtuellen System ungefähr der gleiche Leistungsabfall zu verzeichnen ist. Erwähnenswert ist auch, dass eine asymmetrische VM-Konfiguration mit 4 Kernen auf einem 8-Thread-Prozessor geringere Kosten verursacht als eine symmetrische, auf einer 8-Core-VM jedoch ein beeindruckender Kostenanstieg sichtbar ist.

Im Allgemeinen führt dieser Compiler auf einer VM zu einer zu hohen Leistungseinbuße.

Gesamt

GCC weist ein akzeptables Kostenniveau auf, ICC - mehr, aber Sie können es trotzdem in Kauf nehmen. Der Microsoft-Compiler läuft auf virtuellen Systemen sehr langsam. Aber alle Teilnehmer dieser Gruppe zeigen eine gute Leistungssteigerung bei aktiviertem NT – mit Ausnahme von MSVC in einem virtuellen System.

Mathematische und technische Berechnungen

Mit Ausnahme von MATLAB, diese Gruppe Tests verfügen nicht über Multithread-Optimierungen als solche.

Mathematische und technische Berechnungen in Maple zeigen ein völlig akzeptables Kostenniveau – 11 %.

Eine 8-Kern-VM ist etwas langsamer als eine 4-Kern-VM. Aber im Allgemeinen sind die Ergebnisse virtueller Systeme nicht schlecht.

Im Gegensatz zum vorherigen Szenario hinkt die 8-Core-VM deutlich hinter den 4-Core-Optionen hinterher. 4770k ist hier übrigens langsamer als Xeon. Nun, es ist klar, dass mit der Aktivierung von NT nicht alles sehr gut ist.

Darüber hinaus weisen alle VM-Varianten eine ähnliche Leistung auf, wobei die 8-Kern-Version leicht zurückliegt.

Die solide Leistung des Core i7-4770k ist auf das Vorhandensein einer externen Grafikkarte zurückzuführen.

Auf einem physischen Server reagiert SolidWorks in keiner Weise auf die NT-Aktivierung, aber auf einer VM gibt es eine Reaktion, allerdings eine negative – einen Leistungsabfall von 5 %.

Gesamt

Die Höhe der Kosten in dieser Gruppe hängt von der verwendeten Anwendung ab: das Minimum für Maple, das Maximum für CreoElements. Generell sind mathematische Berechnungen für die Virtualisierung mit Vorbehalt zu empfehlen.

Rastergrafiken

Aufgrund schlechter Optimierung oder aus anderen Gründen sind die Leistungseinbußen von ACDSee in virtuellen Systemen enorm.

Aufgrund der unterschiedlichen Ausführungszeit von Testskripten können wir diese Anwendung nicht für den Einsatz auf einer virtuellen Maschine empfehlen.

Auch der Blick auf die unrealistischen Ausführungszeitzahlen macht mich traurig.

Nun, hier sind die Ergebnisse der Aktivierung von Hyperthreading:

Die Ergebnisse virtueller Systeme sind nicht schlecht, allerdings sollte man keine 8-Kern-Konfiguration verwenden. Interessant ist, dass der 4770K und das HT-System etwas hinter dem Referenzsystem zurückliegen, d. h. die Aktivierung des HT verschlimmert die Situation.

Es ist mehr oder weniger möglich, in einem virtuellen System zu arbeiten, wenn es über 4 Kerne verfügt.

Die Aktivierung von NT bringt auf einem realen System praktisch keine Vorteile und die Leistung der VM verschlechtert sich um bis zu 16 %.

Gesamt

Es ist erwähnenswert, dass es sich bei den meisten Anwendungen um die Stapelverarbeitung von Dateien handelt. Da die Verarbeitungszeit einer Datei relativ gering ist, wird ein erheblicher Teil der Zeit für Lese-/Schreibvorgänge aufgewendet, was im Falle eines virtuellen Systems eine zusätzliche Belastung des Prozessors darstellt und zu zusätzlichen Zeitverlusten führt (Virtual Festplatte ist ein Bild, das auf einer physischen Festplatte gespeichert ist – und dies ist ein weiterer Vermittler direkt zwischen der Anwendung und der Hardware).

Was die Schlussfolgerungen betrifft, reagieren fast alle Anwendungen für die Arbeit mit Rastergrafiken schlecht auf die HT-Aktivierung in virtuellen Maschinen und ihre Aktivierung auf einem realen System bleibt unbemerkt. Die Leistung auf einer VM mit vier Kernen hängt von der Anwendung ab: Zwei der vier Anwendungen haben relativ niedrige Aktivierungskosten und diese Anwendungen können in der VM verwendet werden. Allerdings sollte man in den Einstellungen nicht 8 Kerne einstellen – statt einer Leistungssteigerung kommt es zu einer deutlichen Leistungsverschlechterung. Im Allgemeinen müssen Sie Bildverarbeitungsprogramme ausprobieren, um die Leistung und deren Einbruch in der VM individuell zu bewerten. Die Höhe der Kosten beim Umstieg auf eine virtuelle Plattform für die getesteten Anwendungen erscheint uns hoch.

Vektorgrafiken

Diese Gruppe ist Single-Threaded, sodass die Leistung nur von der Leistung eines einzelnen Kerns abhängt.

Illustrator

Ungefähr die gleiche Situation wie in der vorherigen Gruppe – mehr oder weniger akzeptable Kosten für 4-Kern-VMs und große Leistungsverluste für 8-Kern-VMs,

Die Leistung des E3-1245v3 ist mit der des 4770K vergleichbar – letzterer ist allerdings etwas schneller auf Kosten von 100 Megahertz mehr. Was das Gesamtbild betrifft: Ein prozentualer Rückgang sieht nicht besonders schrecklich aus, kann aber in der Realität zu einem spürbaren zusätzlichen Zeitverlust führen.

Und die gleiche Situation mit NT – keine Steigerung durch die Aktivierung auf einem realen System, ein spürbarer Leistungsabfall auf einem virtuellen System. Den Grund dafür haben wir oben jedoch bereits beschrieben.

Videokodierung

Dabei ist zu berücksichtigen, dass es sich bei den ersten drei Teilnehmern um vollwertige Grafikpakete handelt, es sich also um interaktives Arbeiten und die anschließende Erstellung eines Videos handelt. Während der Rest der Teilnehmer nur Programmierer sind.

Ausdruck

Bei der Videokodierung in Expression sieht es nicht besonders gut aus – selbst auf 4-Core-Systemen beträgt der Leistungsverlust etwa 20 %, auf einem 8-Core-System fast ein Drittel.

Wie Sie sehen, hinken leistungsstarke Prozessoren mit HT-Aktivierung der Version ohne HT hinterher.

Mal sehen, was NT gibt.

Interessanterweise zeigt der Core i7-4770k in diesem Paket eine deutlich bessere Leistung als auf unserem Testsystem.

Die Aktivierung von NT bringt auf einem realen System keine Vorteile, auf einem virtuellen System zeigt sie jedoch einen Leistungsabfall von 16 %.

Generell scheint Vegas Pro deutlich weniger für die Arbeit mit modernen Prozessoren optimiert zu sein und nutzt deren Ressourcen ineffizient. Daher sieht Premiere im Hinblick auf die Aussichten für die Arbeit in einer virtuellen Umgebung viel besser aus.

Schauen wir uns nun an, wie sich reine Video-Encoder verhalten.

x264 weist also im Allgemeinen akzeptable Kosten auf, und ausnahmsweise ist eine VM mit 8 Kernen effizienter als eine VM mit 4 Kernen.

Die Leistung der 8-Core-VM ist nur 9 % niedriger als die des Xeon wo/HT.

Die Zahlen sprechen, wie man sagt, für sich.

Leider bringt die Aktivierung von NT nur Schaden. Und wenn auf einem physischen Server die Verluste unbedeutend sind – 4 %, dann erreichen sie auf einer VM 34 %. Das heißt, sowohl Xvid als auch die VM arbeiten ineffizient mit logischen Kernen.

Gesamt

Bei Videoeditoren hängt das Ausmaß des Leistungsverlusts also in erster Linie vom Editor selbst ab, sodass die Eignung für die Arbeit in einer VM individuell beurteilt werden sollte. In unseren Tests (und für die von uns verwendeten Produktversionen) schnitt Premiere deutlich besser ab.

Was die Encoder betrifft, so zeigen sie alle ziemlich gute Ergebnisse in 4-Core-VMs, auch wenn es Unterschiede gibt. Bei der Verwendung virtueller 8-Kern-Maschinen kann es sowohl zu einer Leistungssteigerung als auch zu einem erheblichen Leistungsabfall kommen. Eine andere Frage ist, dass Sie bei der Entscheidung, mit der Videotranskodierung auf einer virtuellen Maschine zu beginnen, immer bedenken müssen, dass moderne Prozessoren und Grafiken über eine Vielzahl von Optimierungen für diese Aufgabenklasse (sowie für Software) verfügen, und zwar in der Oracle Virtual Box VM Es wird im Programmmodus gearbeitet, also sowohl langsamer als auch mit höherer Prozessorlast.

Bürosoftware

Chrome hat sich im Test nicht ganz adäquat verhalten, sodass man den Ergebnissen mit großer Skepsis begegnen sollte.

Und die Ergebnisse der NT-Aktivierung.

Aufgrund dieser Umstände sollte dieser Subtest in der Gruppe nicht ernst genommen werden.

MS Excel zeigt einen Overhead von 15 % und 21 % für 4-Core- und 8-Core-VMs an. Grundsätzlich ist das Kostenniveau als hoch zu bezeichnen. In der Praxis ist es jedoch unwahrscheinlich, dass der Benutzer eine Verlangsamung bemerkt, außer bei einigen sehr komplexen Berechnungen. Ein 8-Kern-System ist traditionell mit höheren Kosten verbunden.

Die Testaufgabe für Excel nimmt viel Zeit in Anspruch, sodass Sie den Unterschied in der Zeit, die für die Erledigung benötigt wird, deutlich zeigen können. Wie Sie sehen, führt das virtuelle System den Vorgang 2 Minuten länger aus.

Und separat die Kosten vom NT:

Aufgrund der hohen Effizienz von HT gelingt es der 8-Core-VM, einen physischen Server auf Basis von Xeon wo/HT zu übertreffen. Interessanterweise zeigt 4770K ein deutlich höheres Ergebnis. Sehen Sie sich die Tabelle mit den Ergebnissen an