KVM虚拟机网络设备性能测试

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　　摘要：虚拟机可以生成数种虚拟的网络设备类型，比如常见的e1000，rtl8139，纯粹虚拟化的virtio等。在加载不同的网络设备情况下，虚拟机的通讯效率如何呢？本文就是具体的测试过程和结果的记录。
　　
　　简介
　　KVM虚拟机可以生成数种虚拟的网络设备类型，比如常见的e1000，rtl8139，纯粹虚拟化的virtio，兼容老式网卡的ne2k_pci，pcnet等。本文测试单台虚拟机在加载不同的网络设备情况下，虚拟机对外服务的通讯效率。
　　测试方法
　　网络通讯是一个复杂的过程，都很多外部因素影响。因此本此测试构造一个单纯的测试环境，把外部因素的影响尽量降低到最低，用简单的方法，单纯地测试虚拟网络设备的通讯效率，而且主要记录服务带宽（吞吐量）数据，其他如时延，差错等都不做考虑。
　　测 试的具体方法是构造一个封闭的100M网络，两台物理主机，其中一台作为宿主机P1并安装运行一台虚拟机V，另一台作为客户机P2，运行 scp命令，用ssh的方法从主机V拷贝一个500M文件到自身硬盘。scp命令会汇总报告远程拷贝的速度，以此作为吞吐量数据记录。每次虚拟机需要关机并通过virt-manager修改虚拟网卡的类型，然后重新启动，验证虚拟网卡正确加载，scp，重复这个过程至几种主要的kvm支持的虚拟网卡类型都被测试。
　　测试步骤：
　　1、修改虚拟网卡类型。
　　2、启动虚拟机V。
　　3、登录V的控制台，分别用命令
# lspci | grep Ethernet
# ethtool -i eth0
# dmesg | grep eth0
　　验证虚拟网卡是否正常加载；
　　4、登录P2控制台，运行scp，从V拷贝一个500M文件到P2。
　　5、记录scp报告的吞吐量数据。
　　6、关闭V，重复上面过程。
　　测试环境
　　


　　网络：如图，封闭的100M网络（很想用，也应该用千兆网络来测试，但条件不具备 ），网段为10.0.112.0/24，主机P1采用桥接模式配置IP地址。
　　表1 主机P1（宿主机）配置

CPU	Pentium(R) Dual-Core CPU E5800 @ 3.20GHz
Memory	2G
NIC	Marvell 88E8057 PCI-E Gigabit Ethernet Controller 百兆网卡
IP	10.0.112.39
OS	CentOS6.2 x86

　　表2 主机P2配置

CPU	Pentium(R) Dual-Core CPU E5800 @ 3.20GHz
Memory	2G
NIC	Marvell 88E8057 PCI-E Gigabit Ethernet Controller 百兆网卡
IP	10.0.112.38
OS	CentOS6.2 x86

　　表3 主机V（虚拟机）配置

CPU	QEMU Virtual CPU version (cpu64-rhel6)
Memory	512M
NIC	根据测试变化
IP	10.0.112.160
OS	CentOS6.0 i386

　　测试结果
　　表4 不同的虚拟网卡的测试速度

虚拟网卡类型	传输速度	网络状态
virtio	10.9-11.2MB/s	稳定
e1000	10.8-11.2MB/s	稳定
rtl8139	10.8-11.2MB/s	稳定
ne2k_pci	6.5-6.7MB/s	稳定
pcinet	9.1MB/s	不稳定，85%虚拟机网卡崩溃

　　VirtIO paravirtual 是 Linux 虚拟机平台上统一的虚拟 IO 接口驱动。通常主机为了让客户机像在真实环境中一样运行，需要为客户机创建各式各样的虚拟设备，如磁盘，网卡，显卡，时钟，USB 等。这些虚拟设备大大降低了客户机的性能。如果客户机不关注这些硬件设备，就可以用统一的虚拟设备代替他们，这样可以大大提高虚拟机的性能。这个统一的标准化接口在 Linux 上就是 VirtIO 。需要注意的是 VirtIO 运行在 kernel 2.6.24 以上的版本中才能发挥它的性能优势。另外KVM 项目组也发布了 Windows 平台上的 VirtIO 驱动，这样 windows 客户机的网络性能也可以大大提高了。
　　Virtio/e1000/rtl8139 都达到了100M网络的理论最大值。

　　附：虚拟网卡设备验证记录
　　=====虚拟机网卡：virtio
# lspci | grep Ethernet
00:03.0 Ethernet controller: Red Hat, Inc Virtio network device

# ethtool -i eth0
Cannot get driver information: Operation not supported

# dmesg | grep eth0
eth0: no IPv6 routers present

=====虚拟机网卡：e1000
# lspci | grep Ethernet
00:03.0 Ethernet controller: Intel Corporation 82540EM Gigabit EthernetController (rev 03)

#ethtool -i eth0
driver: e1000
version: 7.3.21-k6-NAPI
firmware-version: N/A
bus-info: 0000:00:03.0

# dmesg | grep eth0
e1000: eth0: e1000_probe: Intel(R) PRO/1000 Network Connection
e1000: eth0 NIC Link is Up 1000 Mbps Full Duplex, Flow Control: RX
eth0: no IPv6 routers present

=====虚拟机网卡：rtl8139
# lspci | grep Ethernet
00:03.0 Ethernet controller: Realtek Semiconductor Co., Ltd. RTL-8139/8139C/8139C+ (rev 20)

#ethtool -i eth0
driver: 8139cp
version: 1.3
firmware-version:
bus-info: 0000:00:03.0

# dmesg | grep eth0
eth0: RTL-8139C+ at0xe1134000, 52:54:00:4f:1b:07, IRQ11
eth0: link up, 100Mbps, full-duplex, lpa 0x05E1
eth0: no IPv6 routers present

=====虚拟机网卡：ne2k_pci
# lspci | grep Ethernet
00:03.0 Ethernet controller: Realtek Semiconductor Co., Ltd. RTL-8029(AS)

# ethtool -i eth0
driver: ne2k-pci
version: 1.03
firmware-version:
bus-info: 0000:00:03.0

#dmesg | grep eth0
eth0: RealTek RTL-8029 found at 0xc100, IRQ 11, 52:54:00:4f:1b:07.
eth0: no IPv6 routers present

=====虚拟机网卡：pcnet
# lspci | grep Ethernet
00:03.0 Ethernet controller: Advanced Micro Devices [AMD] 79c970 [PCnet32 LANCE] (rev 10)

#ethtool -i eth0
driver: pcnet32
version: 1.35
firmware-version:
bus-info: 0000:00:03.0

# dmesg | grep eth0
eth0: registered as PCnet/PCI II 79C970A
eth0: link up
eth0: no IPv6 routers present