Praktické testovanie vybraných virtualizačných softvérov

Obsah práce

1.	Virtualizácia, jej história a princípy
2.	Porovnanie vybraných virtualizačných produktov
3.	Praktické testovanie vybraných virtualizačných softvérov

V poslednej časti práce sa budeme venovať praktickému porovnaniu vybraných produktov. Samotné testy budeme prevádzať vo virtuálnych strojoch s maximálne možnými zhodnými nastaveniami, parametrami a podmienkami v dvoch rozdielnych stavoch, bez nainštalovaných hosťovských doplnkov a s nainštalovanými doplnkami. Pre účely testovania bolo vytvorených celkovo 6 virtuálnych strojov s operačným systémom Windows XP Professional. Nasledujúca tabuľka (pozri Tab.3.1) uvádza základné parametre fyzického počítača.

Tabuľka 3.1 Parametre fyzického stroja

Procesor	AMD Sempron(tm) 3000+(1.6 GHz)
Pamäť RAM	1.5 GB
HDD	Segate Barracuda 500 GB, SATA II/32 MB
OS	MS Windows 7 Ultimate, 32bit
Grafický adaptér	NVIDIA GeForce FX 5200, 128 MB
Rozlíšenie	2800×1240×32

Pretože virtuálne stroje umožňujú používanie virtuálnych diskov aj s inými vlastnosťami ako fyzické disky, budeme sa zaujímať nie len o ich rýchlosť, ale aj možnosť ovplyvnenia rýchlosti disku výberom jeho vlastností. Z toho dôvodu v každom virtuálnom stroji boli vytvorené okrem systémového disku ďalšie dva virtuálne disky s rozdielnymi vlastnosťami, pevný a flexibilný.

Tabuľka 3.2 Parametre virtuálnych strojov

Jadrá prcerora	1
Pamäť RAM	512 MB
Video pamäť	8 MB
OS	MS Windows XP professional
Virtuálne HDD	flefibilný/pevný
Zobrazovací režim	800×600×32

Parametre virtuálnych strojov (pozri Tab.3.2), dopĺňame o nasledovné špecifiká. Produkt Virtual PC dovolil pri základnom zobrazovacom režime bez nainštalovaných doplnkov iba 16 bitové nastavenie farieb. Toto sme však nepovažovali za kľúčové z dôvodu prevádzania testov mimo grafickú oblasť. Video pamäť v produkte VirtualBox sme nastavili na hodnotu 8 MB (pre zjednotenie s Virtual PC), aj napriek varovaniu že virtuálny stroj potrebuje pre celoobrazovkový režim minimálne 14 MB. Aj preto bol zvolený režim zobrazenia 800x600 pre VM. Dôležitejšie bolo nezaťažovať zbytočne počítač pri iných (výpočtových) testoch a zamedziť skresleniu výsledkov testov. Produkt VMware Player neumožňuje nastavovanie video pamäte a pri nainštalovaní doplnkov využíva časť výkonu fyzického grafického adaptéra.

Testovanie pomocou syntetických testov

Pre zisťovanie výkonu jednotlivých komponentov VM bolo plánované použiť program SiSoftware Sandra vo verzii Lite 2010 pre všetky testy. Aj keď je tento produkt vysoko všestranným nástrojom určený na testovanie považovaný za jeden z najlepších, pri testovaní rýchlosti virtuálnych diskov pri zápise sme narazili na bariéru, ktorú sa nepodarilo odstrániť. Sandra požaduje pre vykonanie testu zápisom dát úplne prázdne zariadenie, čo znamená aj zrušenie viacerých partícií fyzického disku . Je zaujímavé že Sandra nainštalovaná vo virtuálnych strojoch pravdepodobne považuje virtuálne disky za fyzicky neoddelené (čo síce sú, ale nemala by to spoznať), pretože ani po úplnom naformátovaní jednotlivých diskov sa nepodarilo test zápisom spustiť . Z toho dôvodu sme pre testovanie diskov zvolili alternatívu, jednoúčelový a prehľadný nástroj na testovanie rýchlosti diskov CrystalDiskMark 3. Program poskytuje viacero spôsobov merania výkonu, použitý bol sekvenčný test čítania a zápisu 50 MB dát 9 krát opakovaný (maximálny počet, bolo by však vhodné aspoň 10). V tabuľke Tab.3.3 uvádzame výsledky testov kvôli prehľadnosti upravené na 4 číslice a zaokrúhlené (pre presné výsledky pozri Príloha A). Za účelom vylúčenia chyby merania sa testy vykonávali viacnásobne a následne boli vybrané merania, ktorých hodnoty sa vyskytovali najčastejšie . Ako prvú sme testovali rýchlosť virtuálneho procesora pri aritmetických výpočtoch uvedenú v miliónoch operácií za sekundu (GOPS). Nasledoval test priepustnosti pamäte RAM. Oba sú graficky spolu spracované v Obr.3.1 Procesor a pamäť.

Tabuľka 3.3 Syntetické testy

VM/test	aritmetic procesor [GOPS]	memory bandwidth [GB/s]	virtuálne disky
			flexi		pevný
			čítanie [MB/s]	zápis [MB/s]	čítanie [MB/s]	zápis [MB/s]
Virtual PC	3.750	0.313	46.17	44.81	57.33	56.92
Virtual PC (doplnky)	4.270	3.520	53.47	49.35	67.45	63.09
Virtual Box	3.700	3.000	153.8	152.3	156.2	156.9
Virtual Box (doplnky)	3.730	3.130	152.8	153.2	154.9	156.0
VMware Player	4.000	3.190	98.71	80.78	101.9	77.66
VMware Player (doplnky)	4.110	3.220	72.44	64.45	82.10	77.03

3.1 Procesor a pamäť

Tu sa testom naplno a jednoznačne odhalilo, prečo sa Virtual PC bez doplnkov prejavuje s tak viditeľným oneskorením, je obmedzený rapídne nízkou hodnotou priepustnosti pamäte. Naproti tomu prekvapil Virtual PC s doplnkami, svojím výkonom procesora aj pamäte. Tesne za ním nasleduje VMware Player s doplnkami. Prvé testy zatiaľ naznačujú aj to, že sa oplatí inštalácia hosťovských doplnkov, hlavne u Virtual PC. U ostatných sa prejavil len mierny nárast výkonu. Nasledovný graf (pozri Obr.3.2) zobrazuje výsledky meraním rýchlosti virtuálnych diskov pri čítaní a zápise. Pri tomto teste získal jednoznačnú prevahu VirtualBox, k čomu nepotreboval ani nainštalované doplnky a prejavilo sa ďalšie obmedzenie Virtual PC. Ďalej sa potvrdil predpoklad že flexibilné disky sú síce praktickejšie z hľadiska využitia dátového priestoru, ale zato platia spomalením, až na jednu výnimku VMware Player bez doplnkov. Inštalácia doplnkov v tomto teste už nie je jednoznačným prínosom. Pre Virtual PC, ako v prvých dvoch testoch, znamenajú nárast rýchlosti, no napriek tomu dosiahol najslabšie výsledky. Virtualbox zaznamenal aj spomalenie, ale vzhľadom k celkovému výsledku je zanedbateľné. VMware Player sa prejavil, akoby mu doplnky sťažovali komunikáciu s diskami, ale aj tak bol stále rýchlejší ako Virtual PC.

Obr. 3.2 Rýchlosť diskov

Porovnanie reálneho výkonu pri syntetických testoch

Pre porovnanie výsledkov testov s výkonom reálneho PC, na ktorom sú nainštalované virtuálne stroje, boli vykonané kontrolné testy rovnakého charakteru. Výsledky priniesli pomerne prekvapivé zistenia (pozri Tab.3.4). Teoreticky by sa dalo očakávať, že virtuálne stroje by nemali dosiahnuť výkonu reálneho PC. Kontrolné testy však ukázali že niektoré VM pracujú dokonca rýchlejšie ako fyzický počítač.

Tabuľka 3.2 Parametre virtuálnych strojov

PC/test	aritmetic procesor [GOPS]	memory bandwidth [GB/s]	HDD - čítanie [MB/s]	HDD - zápis [MB/s]
Reálne PC	4.840	3.420	65.26	61.28

Procesor vo virtuálnej podobe len preberá svoje fyzické vlastnosti, preto by mal dosahovať vo VM aspoň približne rovnaký výkon. Spomalenie je pravdepodobne spôsobené nedokonalou formou softvérovej komunikácie s HW. Zaujímavý výsledok sa prejavil pri testovaní pamäte, kde Virtual PC s doplnkami dosahuje lepšie výsledky ako fyzický počítač. Najprekvapivejšie sú výsledky testu rýchlosti pevného disku, ktoré sa dostali približne na úroveň najlepších výsledkov Virtual PC (pevný disk s doplnkami). Ostatné dva produkty pracujú s diskami pozoruhodne rýchlejšie, kde VirtualBox dosiahol až viac ako dvojnásobný výkon oproti reálnemu pevnému disku.