動機

前回 Docker + KVM で作成した仮想マシンにWindows7 をインストールしましたが、インストール自体やOSの起動はとても早いものの、いざ使ってみるとかなりモッサリしています。このままだと実使用には耐えないと思い、パフォーマンスの改善を試みることにしました。

現状を知る

まずは Windows エクスペリエンスインデックスを見てみます。
1.0とか初めて見たんですけど...。ビデオカードをエミュレートするのが重いのでしょうか。それ以外のリソースは問題ないようです。

QXLドライバを利用する

調べたところ、-vga qxlを指定しつつSPICEでKVMに接続している状況下では、ゲストOSでQXL用のデバイスドライバを利用すると描画性能が向上する(本来のパフォーマンスを発揮する)ようです。
参考資料1, 参考資料2

QXLドライバをダウンロードする

こちらの Guest -> Windows binaries -> Windows QXL driver にWindowsゲスト用 QXLドライバがありますので、これをダウンロードします。Windows7の32bit版(qxl_w7_x86.zip)です。zipファイルをダウンロードしたら解凍して適当なディレクトリに置きます。

QXLドライバをインストールする

デバイスマネージャからディスプレイアダプター -> 標準 VGA グラフィックアダプターを選択し、ドライバーの更新を選択します

解凍したファイルを置いたディレクトリを指定して、ドライバを更新します。

ドライバ署名が云々、みたいな問題も発生せず、インストールできました。

結果を確認する

ゲストOSの再起動後、結果を確認してみます。既にマウスカーソルの動きが機敏に感じるのですが、気のせいかもしれないのでエクスペリエンスインデックスを更新します。

変わってねぇ！ ...ですが体感では明らかにモッサリ感がなくなったのでヨシとします。

サウンドカードを変更する¹

デバイスマネージャを開いたときに気づいたのですが、-device AC97 で仮想サウンドカードを追加したものの Windows7にドライバが含まれていないようで、動作していませんでした。仮想サウンドカードを別のものに変更し、音が出るようにします。

KVMの起動パラメータを変更する

docker-compose.yml を編集して、-device AC97 を-device intel-hda -device hda-duplex へ変更します。

動作を確認する

KVMを再起動して動作確認します。
まずはゲストのWindows7をシャットダウンします。このときKVMとともにDockerコンテナが停止するため、$ docker-compose up -d windows7 でコンテナを再作成します(同時にKVMが起動します)。
SPICEクライアントから Windows7に再接続してデバイスマネージャを見ると、変更後の仮想サウンドカードが正しく認識されていました。

Windows7で再生された音が、SPICEクライアントでも再生されるようになりました。

virtioを利用する

(4/2追記 @tukiyo3 さんのコメントより)
仮想ディスクへの接続を準仮想化ドライバであるvirtioに変更して、ディスクパフォーマンスの改善を試みます。

変更前のベンチマークはこんな感じです。

ドライバを準備する

こちらからドライバの入ったイメージファイル(ISO)をダウンロードします。

$ wget https://fedorapeople.org/groups/virt/virtio-win/direct-downloads/stable-virtio/virtio-win.iso
$ mv virtio-win.iso /mnt/vm/windows7/

また、追加の仮想ディスク temp.raw を作成しておきます。

$ dd if=/dev/zero of=/mnt/vm/windows7/temp.raw bs=10M count=100

ドライバをインストールする

docker-compose.yml を編集して

ダウンロードしたイメージファイルをCDROMとして、
作成した仮想ディスク temp.raw をHDDとして、仮想マシンに追加します。

このとき、temp.raw のみ接続インタフェースをvirtioとします。(if=virtioの部分)
if=virtioを記述すると、-hda, -hdb, -cdrom のオプションは使えなくなるためこれらは全て -driveに統一する必要があります。²

docker-compose.yml

  command: "/run.sh  \
(略)
    -drive file=/mnt/vm/windows7/virtio-win.iso,media=cdrom \
    -drive file=/mnt/vm/windows7/primary.raw \
    -drive file=/mnt/vm/windows7/temp.raw,if=virtio"

この状態でコンテナを作成し、Windows7を起動します。

virtio-win.iso は正しくマウントされましたが、temp.rawのほうは virtio接続のドライバが未インストールであるため正しく認識されていません。

デバイスマネージャを見ると、virtio接続が謎のSCSIコントローラーとして追加されているのでこれに対してドライバをインストールします。

そのままデバイスマネージャの SCSIコントローラーをダブルクリック
ドライバの更新を押下
コンピュータを参照してドライバソフトウェアを検索
E:\viostor\w7\x86 ³ を選択して次へ
Red Hat VirtIO SCSI controller が見つかるのでインストール

4のドライバのありかを指定する部分については、x86まで明示的に指定したほうがよいようです。(E:\を指定したらBSODになりました。誤って64bit版が選択される?)

インストールが完了したら、一旦仮想マシンをシャットダウンします。

virtioを有効化する

元々あった仮想ディスク(primary.raw)をvirtio接続に変えつつ、ドライバインストール用に追加した仮想ディスク(temp.raw)とCDROM(virtio-win.iso)を削除します。