ハイパーバイザによるパフォーマンス低下測定

サマリ

サーバにESXi 7.0をインストールし、その上にAlmaLinux9.1の仮想マシンを構築し、sysbenchを使ってハイパーバイザ仮想化による性能低下を検証しました。CPU・メモリとも性能低下はごく僅かでした。

背景

ベアメタルと仮想化のメリット・デメリットとして、CPU/メモリ/ストレージ等へのパフォーマンス影響が挙げられます。一般的に、ハイパーバイザによる仮想化の場合はベアメタル・コンテナ型仮想化と比較して、パフォーマンスが低くなります。

しかし、実際にどの程度低くなるのかを検証した記事は多くありません。以下の記事ではベンチマークを使って評価されていますが使用しているCPUに違いがあります。

確認方法

sysbenchを使ってCPU・メモリのスコアを評価し、前回の記事のスコアと比較します。ただしベンチマークの実行は各1回です。

構築した仮想マシンは以下のスペックです

• cpu/socket : 16
• 2socket
• MEM 64GiB

メモリも揃えたかったですが、全てのメモリ(256GiB)だとホストサーバのESXiと共有してしまうこと、Swap領域のストレージ容量が確保できずAlmaLinuxが起動できないことがあり、スペックダウンしました。スコアに多少影響があるかもしれません。

結果

CPU

threads	仮想化 CPU speed	ベアメタル CPU speed	仮想化/ベアメタル [%]
1	999.11	1020.73	97.9
2	2020.05	2022.73	99.9
4	3913.92	3949.42	99.2
8	7386.69	7395.63	99.9
16	14363.55	14556.50	98.7
32	21014.62	20776.00	101.1

メモリ

仮想化 MiB/sec	ベアメタル MiB/sec	仮想化/ベアメタル [%]
5167.74	5258.61	98.3

詳細な結果

threads=1

sysbench cpu --cpu-max-prime=9999 run

CPU speed:
    events per second:   999.11

General statistics:
    total time:                          10.0003s
    total number of events:              9997

threads=2

sysbench cpu --cpu-max-prime=9999 --threads=2 run

CPU speed:
    events per second:  2020.05

General statistics:
    total time:                          10.0011s
    total number of events:              20213

threads=4

sysbench cpu --cpu-max-prime=9999 --threads=4 run

CPU speed:
    events per second:  3913.92

General statistics:
    total time:                          10.0008s
    total number of events:              39150

threads=8

sysbench cpu --cpu-max-prime=9999 --threads=8 run

CPU speed:
    events per second:  7386.69

General statistics:
    total time:                          10.0010s
    total number of events:              73889

threads=16

sysbench cpu --cpu-max-prime=9999 --threads=16 run

CPU speed:
    events per second: 14363.55

General statistics:
    total time:                          10.0011s
    total number of events:              143682

threads=32

sysbench cpu --cpu-max-prime=9999 --threads=32 run

CPU speed:
    events per second: 21014.62

General statistics:
    total time:                          10.0015s
    total number of events:              210219

メモリ

sysbench memory run

Total operations: 52928278 (5291760.94 per second)

51687.77 MiB transferred (5167.74 MiB/sec)


General statistics:
    total time:                          10.0002s
    total number of events:              52928278

考察

勝手なイメージで、ハイパーバイザ型仮想化はベアメタルと比較して1割程度性能が下がると想像していました。実際に測定してみると、CPU・メモリについてはほぼ差が無いことが確認できました。

ディスクIOについて測定ができていないので、機会があればそちらも試してみたいです。