KVM虚拟技术可扩展性研究

对KVM虚拟机可扩展性测试，主要是指随着虚拟机的数量的增加，虚拟机的在CPU利用率、内存使用、磁盘IO和网络IO的性能是否表现良好，最后能够给出在物理机一定硬件条件下，可运行的虚拟机的数目的最佳指标。

在具体的设计方案上，在物理机上分别启动1到16个虚拟机，然后从CPU利用率、磁盘IO和网络IO三个方面进行分析，这里需要说明下没有测试内存使用的情况的原因：针对KVM来说，分配给虚拟机的内存大小是事先指定，加入分配512M内存，则虚拟机的物理内存就是512M内存，分析意义不大；

1，  CPU利用率测试上

在测试虚拟机CPU利用率方面，主要是CPU密集型的软件进行测试，计算最终的执行时间；例如内核的编译或者bzip2对大文件进行压缩，都是CPU计算性。本次测试选用bzip2 对1.8G的镜像文件进行压缩，计算最终的执行时间。

2，  磁盘IO测试

测试磁盘IO的话，我选择用的是Bonnie++ 软件，并发地从虚拟机1台到16台的进行测试，执行命令如下：

3，  网络IO测试

鉴于如果使用网卡类型如rtl8139或者e1000，效率非常低，所以本次测试网卡类型都是基于virtio网卡类型，然后并发地从物理机到1到16台虚拟机进行并发通信，主要是利用nertperf软件进行测试.

物理主机硬件配置

1，  8核Intel(R) Xeon(R) CPU           E5410  @ 2.33GHz

2，  16G内存

3，  1.4T硬盘

4，  千兆以太网卡

物理主机的软件配置

1，64Bit CentOS 5.3  2.6.18-128.el5

2，kvm-88

虚拟机分配的硬件配置

1，  单核CPU

2，  512M内存

3，  Virtio 网卡

4，  qcow2 format 增量镜像

虚拟机的软件配置

1，8.04 ubuntu系统

1， CPU执行时间

上面这图例说明，随着虚拟机数目的增加，CPU执行时间在5-9虚拟机时呈现一种稳定的状态，但是当虚拟机达到10个时，CPU执行时间呈现较大的增长，然后在10-12个虚拟机时呈现稳定装填，当虚拟机数目到达13以上，CPU时间呈增长趋势。

第一个这个图例说明，在虚拟机的数目达到8个时，执行bzip命令的时间基本上是相同的，也就是说在CPU调度方面达到了均衡，平均分配CPU时间；但是在虚拟机的数目达到9个时，每个虚拟机的CPU执行时间出现了波动，有的执行的时间长，有的执行时间短，CPU没有达到调度平衡。

2，网络IO数据

由实验数据可知，使用virtio技术，虚拟机的网络吞吐，随着虚拟机数量的增加，实际网络IO基本达到理想的网络IO的水平，即如果物理网卡是千兆网卡，虚拟机的网络IO吞吐为100M/n，n代表同一台物理机上虚拟机的数量.

3，磁盘IO数据

上面两个图分别代表对虚拟机进行磁盘的Block Read Write操作的结果，由图可知，磁盘的并发写操作的效率随着虚拟机数目的增加下降的快，而并发读操作下降的不是很明显，当虚拟机的数目达到10时，磁盘的并发读操作急剧下降，可以作为分隔点 (Bonnie++ 软件把字符和块测试放到一起，这里我只列出了block读写的数据，测试数据是否准确有待进一步验证)。

通过对虚拟机的CPU执行时间、网络IO和磁盘IO的测试，在现有硬件条件支持下，KVM虚拟机的数量在维持在8-10个是较稳定的状态，各个虚拟机的衡量指标达到比较稳定的值。

在这种物理主机硬件配置条件下

1，  8核Intel(R) Xeon(R) CPU           E5410  @ 2.33GHz

2，  16G内存

3，  1.4T硬盘

4，  千兆以太网卡

建议KVM虚拟机的配置:

1，  单核CPU  （多核性能未测试）

2，  1G内存   （物理内存完全可以满足需求，所有可以开的大一些）

3，  百兆网卡 virtio

单台物理机启动虚拟机的数目在8-10左右，建议为8个虚拟机