云计算:Xen虚拟机与VMware ESX虚拟机性能及稳定性对比研究

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摘要：通过对Xen虚拟机和VMware虚拟机在性能及稳定性方面的对比测试研究，分析了两者在性能及稳定性方面的差异。测试采用对照实验法，即在相同的物理条件下，分别测试Xen虚拟机内部应用性能、Xen虚拟机稳定性与VMware ESX虚拟机内部应用性能、VMware ESX虚拟机稳定性。测试结果表明，无论是虚拟机内部应用的性能还是虚拟机稳定性，Xen虚拟机均与VMware虚拟机有一定差距。

关键词：Xen；VMware ESX；虚拟机；性能；稳定性

中图分类号：TP301文献标识码：A文章编号：1672-7800（2012）003-0046-03

基金项目：国家自然科学基金资助项目（50708011）

作者简介：支连意(1987-),男,山东章丘人,浪潮信息电子信息产业股份有限公司软件工程师,研究方向为虚拟化与云计算。

0引言

云计算的兴起，使得越来越多的企业意识到，虚拟化是构建云基础架构不可或缺的关键技术之一。VMware是虚拟化技术中当之无愧的领头羊，在虚拟化市场上占有80%的市场份额，使得其在虚拟化领域的位置无人撼动。VMware ESX采用全虚拟化（Full Virtualization）技术，主要是在客户操作系统和硬件之间捕捉和处理那些对虚拟化敏感的特权指令，使客户操作系统无需修改就能运行。随着各大厂商进军虚拟化，开源虚拟化的不断成熟，这个领域的竞争加剧了，让用户有了更多的选择权。VMware面临的竞争对手之一便是基于Linux平台开放源代码的xen虚拟化技术。与VMware虚拟化所用技术不同，Xen采用的是半虚拟化（Parairtulization）技术。半虚拟化技术与全虚拟化技术有一些类似，它也利用Hypervisor来实现对底层硬件的共享访问，但由于在Hypervisor上面运行的Guest OS已经集成与半虚拟化有关的代码，使得Guest OS能够非常好地配合Hypervisor来实现虚拟化。

为了解两种不同虚拟化技术的性能及稳定性，本文对Xen虚拟机和vmware esx虚拟机在性能及稳定性方便进行了对比分析，得出了Xen虚拟机与VMware ESX虚拟机相比仍有待优化和完善的结论。

1测试概况

1.1测试环境

在相同的软硬件环境下，分别对Xen虚拟机和VMware ESX的虚拟机进行性能及稳定性方面的比较，详细环境配置见表1。

1.2测试方案

本次测试着重于Xen与VMware ESX虚拟机内部应用性能及虚拟机稳定性方面的对比。

将一套中等数据规模的CRM系统分别部署于Xen虚拟机和VMware ESX虚拟机，对CRM系统的用户登录、用户登出、添加用户常用功能模块进行测试，在客户端利用LoadRunner工具进行虚拟用户并发并记录事务响应时间、系统CPU利用率等。

在性能测试方面，对CRM系统进行压力测试，通过不断加大并发用户数来测试虚拟系统性能状况；在稳定性测试方面，保持高压力的情况下，进行12-20h的长时间疲劳测试来考察虚拟系统的稳定性。

测试时，在两台服务器上各开启3台虚拟机，便于分析对比，分别对这6台虚拟机命令VM1，VM2，VM3，VM4，VM5，VM6。其中VM1部署CRM系统，VM2部署Oracle数据库，剩余4台虚拟机均安装BurnInTest加压软件。利用BurnInTest软件对VM3、VM4、VM5、VM6加同等压力。当对这四台虚拟机加压0、 50%、80%时，测试50、100、150用户并发访问CRM系统时的平均事务响应时间，并作记录，对比。

下面是4台虚拟机压力80%，150用户并发访问CRM系统时Xen虚拟机和VMware虚拟机的对比，其中，图1为CRM应用的平均事务响应时间，图2为CRM虚拟机的CPU利用率。

2测试结果分析

2.1平均事务响应时间

平均事务响应时间是指多个虚拟用户从事务开始到事务结束所用时间的平均值。

本次试验中，设置了3个事务：用户登录、添加用户、用户登出。这3个事务均是CRM应用系统中使用最频繁的操作。

对于Xen虚拟机，在VM3、VM4、VM5、VM6 4台虚拟机的压力为0时，UserLogin、AddUser、UserLogout 3个事务在50用户并发条件下响应时间分别为10.68s、5.43s、0.21s；100用户并发条件下响应时间分别为22.7s、5.9s、0.79s；150用户并发条件下响应时间分别为28s、6.2s、0.86s。将4台虚拟机加压到50%后，这3个事务在50用户并发时响应时间依次为13.4s、5.78s、0.34s；100用户并发时响应时间为24s、6.017s、0.714s；150用户并发时响应时间为30.88s、6.2s、0.68s。继续将4台虚拟机加压到80%，这时3个事务在50用户并发时响应时间为13.75s、5.42s、0.271s；100用户并发时响应时间为24.14s、6.16s、0.73s；150用户并发时响应时间为32.745s、6.73s、1.009s。

通过对比这9组数据，可以得出如下结论：

（1） 随着并发用户数的提高，3个事务的响应时间均有较明显的延长，其中，UserLogin事务最明显。

（2）随着其它虚拟机压力的增加，CRM应用的3个事务平均响应时间有所增加，但不是非常明显，因此可推断对于Xen某个虚拟机，同组内的其它虚拟机压力会对本身造成一定影响，但影响不大。

对于VMware虚拟机，采用的测试方法同Xen虚拟机相同。在VM3、VM4、VM5、VM6 4台虚拟机的压力0时，UserLogin、AddUser、UserLogout 3个事务在50用户并发条件下响应时间分别为8.456s、5.044s、0.06s；100用户并发条件下响应时间分别为16.3s、5.298s、0.244s；150用户并发条件下响应时间分别为23.9s、5.418s、0.452s。将4台虚拟机加压到50%时后，这3个事务在50用户并发时响应时间依次为8.8s、5.045s、0.144s；100用户并发时响应时间为16.7s、5.08s、0.145s；150用户并发时响应时间为23.68s、5.471s、0.419s。继续将4台虚拟机加压到80%，这时3个事务在50用户并发时响应时间为10.28s、5.073s、0.047s；100用户并发时响应时间为20.415s、5.276s、0.576s；150用户并发时响应时间为26.219s、5.561s、0.667s。

将VMware组数据与Xen组数据进行对比，VMware虚拟机事务的响应时间较Xen虚拟机均有不同程度的缩短。由此可见，在同等条件下，VMware虚拟机内部应用性能要略优于Xen虚拟机内部应用。

2.2虚拟机CPU利用率

虚拟机CPU利用率指部署CRM系统的虚拟机的CPU利用率。

（1） VM3、VM4、VM5、VM6虚拟机空负载在此情况下，Xen虚拟机与VMware虚拟机CPU利用率对比如图3所示。

2.3虚拟机宕机数

在测试Xen虚拟机时，当VM3-VM6虚拟机加压到80%时出现过一次6台虚拟机均无法获取状态的情况，而对于VMware虚拟机的测试则比较顺利。

3结论

本文对Xen虚拟机和VMware虚拟机在性能及稳定性方面进行了测试对比分析，得出以下结论：

（1）Xen虚拟机内部应用在性能方面与VMware虚拟机内部应用有轻微差距，不是很明显。

（2）Xen虚拟机在内部应用稳定性方面与VMware虚拟机有一定差距。

（3）Xen虚拟机在压力较大时，可能出现不稳定的情况。

（4）对于Xen和VMware，同宿主机上其它虚拟机压力大小对被测虚拟机影响不大。

综合上述分析，可以得出结论：基于Linux开发源代码的Xen虚拟化与较成熟的VMware虚拟化相比在性能及稳定性方面均有一定的差距。

参考文献：

\[1\]张巍.企业虚拟化实战―Vmware篇\[M\].北京：机械工业出版社,2009.

\[2\]虚拟化与云计算小组.虚拟化与云计算 \[M\] .北京：电子工业出版社,2009.

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\[10\]Vmware、Xen和Mircosoft虚拟化技术解析\[EB/OL\]. .

Cloud Computing: Experimental Study on Performance and

Stability of Xen Virtual Machine and VMware ESX Virtual Machine

Abstract:The comparative experiments of performance and stability between Xen virtual machine and VMware ESX virtual machine were carried out in this paper. The differences of their performance and stability are analyzed. Control experiment is used on this test. That is, in the same physical conditions, the application’s performance and stability were tested in the Xen virtual machine and VMware ESX virtual machine. Test results show that both the performance of applications inside the virtual machine or virtual machine stability, Xen virtual machine is worth than VMware ESX virtual machine.

Key Words: Xen; VMware ESX; Virtual Machine; Performance; Stability