計測環境

ホスト
- OS: Windows 11 (Build 23615.1000)
- CPU: Intel Core i7-7700K
- RAM: DDR4-2133 32GB
- SSD: Samsung 960EVO 500GB
ゲスト
- OS: Windows 11 (Build 22621.3007)
- CPU: 4コア割り当て
- RAM: 8GB割り当て

計測方法

PowerShellのスクリプト等を使って以下のA., B.の組み合わせについて確認した。なお、アーカイブの作成にはCompress-Archive -CompressionLevel NoCompressionを使用した。

A. 中身が乱数の10GB分のファイルを以下の容量・数で生成する
- 1GB x 10ファイル
- 1MB x 10000ファイル
B. コピーの方法
- Copy-VHD
  - ホスト側で仮想マシンにコピーしたいファイルが入ったVHDを作成後、仮想マシンにVHDをマウントしてコピー
- Copy-VMFile
  - ファイルを1つのファイルにアーカイブ後¹、Copy-VMFileを使ってコピー
- Copy-Item
  - Copy-Itemの-ToSessionを使ってコピー
- Copy-Item-Smb
  - Copy-Itemを使って仮想マシンの共有フォルダにコピー
  - 仮想マシン側では事前にC:\を読み書き可能な形で共有しておく
- Copy-Item-Compress
  - A.のファイルを1つのファイルにアーカイブ後、Copy-Itemの-ToSessionを使ってコピー
- Copy-Item-Smb-Compress
  - A.のファイルを1つのファイルにアーカイブ後、Copy-Itemを使って仮想マシンの共有フォルダにコピー

検証に使用したコード

テスト用データの生成 (※WSLで実行する想定です)

generate.sh

#!/bin/sh

mkdir 1x10000
(
	cd 1x10000
	for i in $(seq 1 10000); do
		dd if=/dev/urandom of=$i.bin bs=1M count=1
	done
)
mkdir 1000x10
(
	cd 1000x10
	for i in $(seq 1 10); do
		dd if=/dev/urandom of=$i.bin bs=1000M count=1
	done
)

速度計測スクリプト
他の環境で動かすことを想定していないので、想定しない動作をしないか確認してから実行してください。

bench.ps1

$vmname = "Windows 11"
$username = "User"
$password = "user"

$vm = Get-VM -Name $vmname
$networkAdapter = Get-VMNetworkAdapter -VM $vm
$ipAddresses = $networkAdapter.IPAddresses
$ipAddress = $ipAddresses[0]

$hostWork = "C:\work"
$guestWork = "C:\work"
$hostCompressTmp = "$hostWork\tmp.zip"
$guestCompressTmp = "$guestWork\tmp.zip"

$vhdPath = "C:\work\tmp.vhdx"
$vhdSize = 15GB

$password = ConvertTo-SecureString "$password" -AsPlainText -Force
$credential = New-Object System.Management.Automation.PSCredential ($username, $password)
$session = New-PSSession -VMName $vmname -Credential $credential

function Initialize-WorkingDirectory
{
    Invoke-Command -Session $session -ScriptBlock {
        if (Test-Path $using:guestWork) {
            Remove-Item -Path $using:guestWork -Recurse -Confirm:$false
        }
        New-Item -ItemType Directory -Path $using:guestWork > $null
    }
}

function Bench-Copy-Item($dir)
{
    $result = Measure-Command { Copy-Item -ToSession $session -Path $dir -Destination C:\work -Recurse }
    return @{
        "Result"=$result;
    }
}

function Bench-Copy-Item-Compress($dir)
{
    $result1 = Measure-Command { Prepare-Compress $dir }
    $result2 = Measure-Command { Copy-Item -ToSession $session -Path $hostCompressTmp -Destination $guestCompressTmp }
    $result3 = Measure-Command { Invoke-Command -Session $session -ScriptBlock { Expand-Archive -Path $using:guestCompressTmp -DestinationPath $using:guestWork } }
    Release-Compress
    return @{
        "Compress"=$result1;
        "Result"=$result2;
        "Decompress"=$result3;
    }
}

function Bench-Copy-VMFile($dir)
{
    $result1 = Measure-Command { Prepare-Compress $dir }
    $result2 = Measure-Command { Copy-VMFile $vmname -SourcePath $hostCompressTmp -DestinationPath $guestCompressTmp -CreateFullPath -FileSource Host }
    $result3 = Measure-Command { Invoke-Command -Session $session -ScriptBlock { Expand-Archive -Path $using:guestCompressTmp -DestinationPath $using:guestWork } }
    Release-Compress
    return @{
        "Compress"=$result1;
        "Result"=$result2;
        "Decompress"=$result3;
    }
}

function Bench-Copy-Item-Smb($dir)
{
    New-PSDrive -Name "Z" -PSProvider FileSystem -Root "\\$ipAddress\c" -Credential $credential > $null
    $result = Measure-Command { Copy-Item -Path $dir -Destination Z:\work -Recurse }
    Remove-PSDrive -Name "Z"
    return @{
        "Result"=$result;
    }
}

function Bench-Copy-Item-Smb-Compress($dir)
{
    New-PSDrive -Name "Z" -PSProvider FileSystem -Root "\\$ipAddress\c" -Credential $credential > $null
    $result1 = Measure-Command { Prepare-Compress $dir }
    $result2 = Measure-Command { Copy-Item -Path $hostCompressTmp -Destination Z:\work\tmp.zip }
    $result3 = Measure-Command { Invoke-Command -Session $session -ScriptBlock { Expand-Archive -Path $using:guestCompressTmp -DestinationPath $using:guestWork } }
    Release-Compress
    Remove-PSDrive -Name "Z"
    return @{
        "Compress"=$result1;
        "Result"=$result2;
        "Decompress"=$result3;
    }
}

function Bench-Copy-VHD($dir)
{
    if (Test-Path $vhdPath) {
        Remove-Item $vhdPath
    }
    $result1 = Measure-Command {
        New-VHD -Path $vhdPath -SizeBytes $vhdSize -Dynamic > $null
        $vhdx = Mount-VHD -Path $vhdPath -Passthru
        $disk = Initialize-Disk -Number $vhdx.Number -PassThru | New-Partition -AssignDriveLetter -UseMaximumSize | Format-Volume -NewFileSystemLabel "Bench"
        $driveLetter = ($disk | Get-Partition).DriveLetter

        Copy-Item -Path $dir -Destination "${driveLetter}:\" -Recurse

        Dismount-VHD -Path $vhdPath
    }
    $result2 = Measure-Command { Add-VMHardDiskDrive -VMName $vmName -Path $vhdPath }
    $result3 = Measure-Command {
        Invoke-Command -Session $session -ScriptBlock {
            $driveLetter = Get-Volume | Where-Object { $_.FileSystemLabel -eq "Bench" } | Select-Object -ExpandProperty DriveLetter
            Copy-Item -Path "${driveLetter}:\*" -Destination $using:guestWork -Recurse
        }
    }
    $result4 = Measure-Command { Get-VMHardDiskDrive -VMName $vmName | Where-Object { $_.Path -eq $vhdPath } | Remove-VMHardDiskDrive }
    return @{
        "Prepare"=$result1;
        "AttachVHD"=$result2;
        "Result"=$result3;
        "DetachVHD"=$result4;
    }
}

function Prepare-Compress($dir)
{
    if (Test-Path $hostCompressTmp) {
        Remove-Item -Path $hostCompressTmp -Recurse -Confirm:$false
    }
    Compress-Archive -Path $dir -DestinationPath $hostCompressTmp -Force -CompressionLevel NoCompression
}

function Release-Compress
{
    if (Test-Path $hostCompressTmp) {
        Remove-Item -Path $hostCompressTmp -Recurse -Confirm:$false
    }
}

$benchmarks = @{
    "Copy-Item"=${function:Bench-Copy-Item};
    "Copy-Item-Smb"=${function:Bench-Copy-Item-Smb};
    "Copy-VMFile"=${function:Bench-Copy-VMFile};
    "Copy-Item-Compress"=${function:Bench-Copy-Item-Compress};
    "Copy-Item-Smb-Compress"=${function:Bench-Copy-Item-Smb-Compress};
    "Copy-VHD"=${function:Bench-Copy-VHD};
}

$filePattern = @{
    "1000x10"="C:\work\1000x10";
    "1x10000"="C:\work\1x10000";
    #"test"="C:\work\test";
}

foreach($benchName in $benchmarks.Keys) {
    $func = $benchmarks[$benchName]
    
    foreach ($fileName in $filePattern.Keys) {
        $path = $filePattern[$fileName]

        Initialize-WorkingDirectory
        $results = & $func $path
        Write-Output "$benchName($fileName)"
        foreach ($resultName in $results.Keys) {
            $result = $results[$resultName]

            Write-Output "`t${resultName}: ${result}"
        }
    }
}

結果

	1GB x 10ファイル	1MB x 10000ファイル
Copy-VHD	00:01:26.22	00:01:18.84
Copy-VMFile	00:06:12.45	00:07:33.64
Copy-Item	00:19:19.66	00:28:11.62
Copy-Item-Smb	00:00:34.31	00:01:47.18
Copy-Item-Compress	00:21:12.26	00:23:54.06
Copy-Item-Smb-Compress	00:01:59.29	00:04:30.71

コピーの方法と合計サイズが同じでも、大きいファイルが少し、小さいファイルが大量で比較すると、方法によっては最大数倍時間が変わってくることがある。 (Copy-Item-Smb)
Copy-Item + 1MB x 10000ファイルのパターンでしか早くなっていないので、小さいファイルが大量にあったとしても基本的にはそのままコピーするのが早い。
今回の結果からすると、仮想マシンへのファイルコピーで一番良いのはWindowsの共有経由でコピー、次点でVHDファイルを使ってコピー²が良さそう。

VHDを作成する計測の詳細

Copy-VHDでVHDの作成(VHDファイル自体の作成、フォーマット、VHDへのファイルのコピー)にかかった時間は以下の通り。

	1GB x 10ファイル	1MB x 10000ファイル
Copy-VHD	00:00:43.78	00:00:41.36

アーカイブを作成する計測の詳細

アーカイブを作成してから仮想マシンへコピーする計測の詳細は以下の通り。

	作成	←	展開	←	コピーのみ	←
	1GB x 10ファイル	1MB x 10000ファイル	1GB x 10ファイル	1MB x 10000ファイル	1GB x 10ファイル	1MB x 10000ファイル
Copy-VMFile	00:00:54.63	00:03:05.60	00:01:40.63	00:01:20.90	00:03:37.18	00:03:07.14
Copy-Item-Compress	00:00:52.37	00:02:28.02	00:00:38.73	00:01:23.23	00:19:29.68	00:19:56.84
Copy-Item-Smb-Compress	00:00:53.81	00:02:36.31	00:00:48.77	00:01:20.91	00:00:28.18	00:00:39.45

同じ計測データを元にアーカイブを作成・展開しているのに、圧縮で30秒、展開で1分程度の違いが出ているので、やはり何度か計測した方が良さそう

Copy-VMFileではフォルダのコピーができないため。 ↩
VHDファイルを使うのであれば、わざわざ仮想マシン内にファイルをコピーせずにVHD内のファイルをそのまま読み書きをするという手もある。その場合、VHDの作成から仮想マシン内へのコピーにかかっているのが1分20秒前後で、後述の「VHDを作成する計測の詳細」からVHDの作成自体にかかっている時間は40秒程度なので、40秒程度でファイルの読み書きができる状態にできる。 ↩