Віртуальна машина - унікальний вид ПЗ, що дозволяє запускати в одній операційній системі (наприклад Windows) повнофункціональний інтерфейс іншої ОС (наприклад, Linux) без перезавантаження комп'ютера. Яка специфіка роботи цих рішень? Яку віртуальну машину вибрати для виконання тих чи інших завдань?

Серед найпоширеніших варіантів на ринку ПЗ у відповідному сегменті:

Вивчимо специфіку даних віртуальних машиндокладніше та визначимо, для вирішення яких завдань найкраще підходить кожна з них.

Розробник цього програмного забезпечення - компанія Oracle.

У числі незаперечних переваг віртуальної машини, що розглядається, - безкоштовність, вихідний код рішення відкритий. VirtualBox дозволяє в будь-яких поєднаннях запускати на комп'ютері "тандеми" з хостових (основних) і гостьових ("віртуальних") ОС для ПК з числа найпоширеніших сьогодні - Windows, MacOS, Linux (у різних модифікаціях).

Багато IT-фахівців хвалять VirtualBox за зрозумілий та дружній інтерфейс (у ньому, зокрема, реалізовано підтримку російської мови). Запуск гостьової ОС здійснюється дуже легко – за допомогою майстра, що забезпечує покрокове рішеннявідповідного завдання.

З допомогою VirtualBoxможна використовувати інтерфейси гостьової ОС для виходу в інтернет. Серед інших корисних функційрішення від Oracle - створення знімків ОС, точок відновлення (з їх допомогою можна здійснювати повернення налаштувань гостьової операційної системи до стабільних у разі збоїв у роботі).

Virtual PC

Віртуальна машина Virtual PC є продуктом компанії Microsoft. На відміну від ПЗ, створеного Oracle, дане рішенняне є кросплатформним, воно працює лише з операційними системами Windows.

VMware Workstation – для серйозних завдань

Його основне призначення - запуск кількох різних версій Windowsодному ПК.

В інтерфейсі Virtual PC передбачені опції, за допомогою яких можна задавати пріоритети у розподілі системних ресурсів між одночасно працюючими віртуальними ОС.

VMWare Workstation

Програма VMWare Workstation створена американською компанією VMWare, що є одним з лідерів у сегменті ринку ПЗ, що розглядається. Підтримує "тандеми" ОС Windows та Linux, з MacOS несумісна.

Дане рішення - платне, його вартість сьогодні - близько 15 тис. руб. Однак функціонал та можливості VMWare Workstation повністю виправдовують ціну. Програму можна використовувати не тільки для запуску гостьової операційної системи з метою вирішення рядових завдань користувача (як відкриття файлу або завантаження програми - під бажаною ОС), але і для задіяння її в якості серверного ПЗ або середовища для запуску потужних бізнес-додатків.

VMWare Workstation – рішення, з яким зручно працювати і яке легко конфігурувати. Серед примітних особливостей даного продукту – наявність віртуального 3D-модуля обробки графіки. Це дозволяє запускати за допомогою гостьової ОС "найважчі" в аспекті залучення відповідного ресурсу програми та гри.

Яку віртуальну машину вибрати із тих, що ми розглянули? Ймовірно, для багатьох користувачів одним із ключових критеріїв стане безкоштовність. Йому відповідають подані рішення від Microsoft та Oracle. У тому випадку, якщо користувач планує працювати не тільки з Windows, а й з іншими ОС, то оптимальний варіант для нього – VirtualBox. У свою чергу, у багатьох IT-фахівців часто виникає необхідність одночасного запуску різних версій Windows. У цьому випадку буде незамінним продукт Virtual PC.

Якщо перед користувачем стоять завдання, що вимагають високої продуктивності та функціональності віртуальної машини, то йому, ймовірно, доведеться закласти в бюджет свого проекту кошти на придбання продукту від VMWare, який здатний вкрай ефективно задіяти гостьові функції. операційних систем.

Встановлення гостьових доповнень

Якщо ви вже встановили операційну систему на віртуальну машину VirtualBox, і плануєте й надалі працювати з цією ОС, варто подумати про розширення можливостей віртуальної системи. Розширити можливості можна встановивши спеціальне доповнення до гостьової ОС – VirtualBox Guest Additions.

Доповнення являють собою спеціальні драйвера та програми, які забезпечать найкращу інтеграцію між реальною та віртуальною ОС, та збільшать швидкість роботи останньої.

Для того, щоб встановити доповнення не потрібно нічого завантажувати з Інтернету, ці файли вже є на вашому комп'ютері. Вони знаходяться в папці, де встановлена ​​сама програма. Всі файли з доповненнями упаковані в один образ диска, який має ім'я VBoxGuestAdditions.iso. Ви можете самостійно монтувати цей образ диска у віртуальний привід, та монтувати у свою чергу цей привід у віртуальну ОС, але це не найлегший шлях. Ми підемо іншим, легшим шляхом (про нього трохи нижче).

У цій статті будуть розглянуті дві ОС, Windows і Linux, що найчастіше встановлюються на VirtualBox. Оскільки з дистрибутивів Linux велику популярність має Ubuntu, він і буде розглянутий.

Встановлення гостьових додатків у Windows

Для цієї ОС доповнення встановлюються дуже легко, в автоматичному режимі.
Вам потрібно зробити таке:

1) Знаходячись у гостьовій ОС Windows, знайдіть меню віртуальної машини, воно може розташовуватися або зверху або знизу, залежно від зроблених вами налаштувань.

Натисніть на пункт меню “Пристрої” та виберіть підпункт “Встановити доповнення гостьової ОС…”.

Що краще Vmware чи VirtualBox?

Або скористайтеся комбінацією клавіш Host+D (за замовчуванням Host це правий Ctrl).

2) Запуститься інсталятор, у якому вам потрібно буде натиснути двічі Next, а потім Install.

3) Під час інсталяції, швидше за все, з'являться повідомлення, в яких буде говорити про те, що програмне забезпечення, яке встановлюється, не тестувалося на сумісність з Windows.

Натискайте кнопку “Все одно продовжити”.

4) В кінці установки відзначаємо пункт (за замовчуванням вже відмічено) Reboot now, і тиснемо Finish.

Встановлення гостьових доповнень в Ubuntu

Тут буде трохи складніше, як ні як Linux це вам не Windows 🙂 .

1) Якщо у вас на гостьовий Ubuntuy не встановлений DKMS, встановіть його, для цього відкрийте термінал і виконайте наступну команду:

sudo apt-get install dkms

Після того, як ви введете цю команду та натиснете Enter, вас попросять ввести свій пароль.

Введіть пароль і натисніть Enter (P.S. при введенні пароля символи, що вводяться, не будуть відображатися в терміналі, це нормально, просто ведіть пароль і натисніть Enter).

2) У меню гостьової ОС натисніть Пристрої/Встановити додатки гостьової ОС… Якщо буде запропоновано здійснити автозапуск, натисніть скасувати.

3) Перейдіть в каталог cd-rom, що з'явився, зазвичай для цього треба виконати наступну команду:

Але, наприклад, у мене cdrom носив ім'я VBOXADDITIONS_4.1.8_75467, і команда cd /media/cdrom не працювала. У каталог вдалося перейти, виконавши команду:

cd /media/VBOXADDITIONS_4.1.8_75467

4) Перегляньте вміст каталогу, введіть:

Нам потрібний файл з ім'ям VBoxLinuxAdditions.run, запустіть його:

sudo sh ./VBoxLinuxAdditions.run

Після встановлення додатків перезавантажте гостьову ОС.

Якщо щось не відразу виходитиме, варто перевірити правильність своїх дій, оскільки помилка всього в одній літері дуже багато що означає.

Вибір та встановлення віртуальної машини.

У кожного просунутого користувача ПК іноді виникає бажання спробувати в роботі будь-яку іншу операційну систему, але не наважується встановити її на свій робочий комп'ютер. Справді, встановлення незнайомої ОС – дуже ризикована дія. Однією з неправильних команд можна втратити всі дані на диску. Але сьогодні є спосіб випробувати на одному комп'ютері відразу кілька операційних систем, причому, за бажання, навіть одночасно! Називається цей спосіб - віртуальна машинаабо віртуальний комп'ютер.

Віртуальна машина - віртуальне обчислювальне середовище, в якому може бути запущена гостьова операційна система. Ця операційна система запущена другою і працює в окремому вікні. У ній також можна запускати програми та працювати як завжди. Таких вікон із різними операційними системами можна створити кілька. Кількість встановлених одному комп'ютері віртуальних машин обмежується лише ресурсами самого комп'ютера.

Віртуальна машина – це програма, яку ви запускаєте зі своєї операційної системи. Програма емулює фізичний комп'ютер, тому віртуальна машина має:

Як і у випадку з реальною машиною, ви можете встановити на віртуальну машину операційну систему, причому не має значення Windows або *nix. Таким чином, ви можете тестувати різні операційні системи, не залишаючи свою.

Ви можете без проблем обмінюватися файлами між основною операційною системою (host) та гостьовою операційною системою (guest). Це здійснюється простим перетягуванням файлів із файлового менеджера клієнта у вікно гостьової системи або у зворотному напрямку. Зручність віртуальної машини для тестування автоматичної установки просто неоціненна. Достатньо просто підключити завантажувальний ISO-образ замість CD-ROM у налаштуваннях віртуальної машини, і встановлення системи піде так само, як і на реальній машині.

Емуляція - імітування роботи однієї операційної системи за допомогою іншої без втрат функціональних можливостей. Емуляція відтворюється апаратними чи програмними засобами.

Хост (хостова система) - операційна система комп'ютера, де встановлено ВМ.

Гостьова операційна система Операційна система, запущена в рамках ВМ.

Віртуальний додаток повністю налаштований додаток у ВМ.

Монітор Віртуальної машини (МВМ) – модуль віртуального додатку, який вирішує всі завдання управління ВМ.

Консоль ВМ – графічний інтерфейс Віртуальної машини, що дозволяє керувати основними налаштуваннями програми.

Поблукаючи просторами Інтернету я звернув увагу на дві програми, які дозволяють використовувати технологію віртуалізації в домашніх умовах і найбільш часто зустрічаються в оглядах - це VirtualBox і VMWare.

У існуючих сьогодні систем віртуалізації багато спільного. Зокрема, кожна віртуальна машина розпізнає CD-привід, а також дисковод для флоппі. Крім того, можлива робота з віртуальними приводами та образами дисків. Дуже корисною є можливість вручну виставляти кількість оперативної пам'ятідля кожної з віртуальних машин, список пристроїв, що підключаються і т.д. Такі гнучкі налаштування дозволяють комфортно користуватися гостьовою системою. Дуже зручною функцією є можливість призупинити роботу віртуальної машини будь-якої миті. Це дозволяє звільнити необхідні апаратні ресурси для хостової системи.

Усі відмінності існуючих віртуальних машин, по суті, зводяться лише до переліку підтримуваних ними операційних систем, а також вартості.

ORACLE VirtualBox - універсальна безкоштовна віртуальна машина

VirtualBox- дуже простий, потужний та безкоштовний інструмент для віртуалізації, що розвивається завдяки підтримці знаменитої корпорації ORACLE. Він поширюється безкоштовно, з відкритим кодом. VirtualBox дозволяє встановлювати як "гостьовий" практично будь-яку сучасну операційну систему, чи то Windows, MacOS або будь-який з численних представників сімейства Linux. Перевагою VirtualBox є простий і зрозумілий інтерфейс користувача. VirtualBox підтримує роботу з мережами, тож ваша віртуальна ОС зможе легко вийти в Інтернет. Дуже корисною є функція знімків операційної системи. Віртуальна машина записує на вінчестер «точки відновлення», до яких ви будь-якої миті можете відкотити гостьову системуу разі виникнення помилок чи збоїв.

VMware Workstation – для серйозних завдань

VMware Workstation – потужна, платна, максимально надійна програма для віртуалізації, яка підтримує роботу з Windows та Linux. Для віртуалізації MacOS, ця машина не призначена. Завдяки високій надійності та найширшій функціональності VMware Workstation часто використовується не просто для тестування, а навіть для постійної роботи віртуальних машин як сервери навіть для бізнес-додатків, будь то фаєрвол, що готельить мережу організації від Інтернету або навіть сервер будь-якої бази даних.

Якщо нам потрібно просто потестуватибудь-яку програму або нову операційну систему, найкращим вибором буде безкоштовнавіртуальна машина - ORACLE Virtual Box. Вона безкоштовна, підтримує будь-які сучасні ОС та гнучко налаштовується.

Якщо ж ми хочемо розгорнути серйозне віртуальне рішення, що вимагає надійної, тривалої роботи, слід вибрати VMWare Workstation.Хоч це і платна система, але вона гарантує стабільність роботи для відповідальних завдань.

Встановити віртуальну машину.

З розглянутих у попередньому розділі віртуальних машин, найкраще використовувати VirtualBox. Зараз ми розглянемо, як встановити VirtualBox, а в наступному розділі буде описано її налаштування.

Встановлення Oracle vm Virtualbox

Актуальну версію Oracle VM VirtualBox можна завантажити на https://www.virtualbox.org/wiki/Downloadsпроекта, де розміщені посилання на скачування інсталяційних пакетів для Windows x86/x64, Linux, Solaris та OS X. середовищі Windowsповинна виконуватись під обліком користувача з правами адміністратора.

У процесі подальшої інсталяції VirtualBox буде видано попередження:

Це означає, що при встановленні мережних драйверів VirtualBox будуть скинуті поточні мережеві з'єднання та відбудеться тимчасове відключення від мережі. Якщо, наприклад, паралельно з установкою, виконується обмін даними з мережним диском, то він завершиться помилкою. Якщо робота в мережі не виконується, то короткочасне відключення адаптерів не матиме жодних наслідків, і потрібно дозволити продовження встановлення натисканням кнопки Yes . Інакше спочатку потрібно завершити роботу з мережевими ресурсами. Після завершення установки буде виконано запуск основного програмного модуля користувача VirtualBox – Oracle VM VirtualBox Manager (диспетчер Oracle VM VirtualBox):

Встановлення Linux Ubuntu на віртуальну машину Oracle vm VirtualBox

Всі дії зі створення віртуальних машин, зміни їх налаштувань, імпорту та експорту конфігурацій тощо можуть виконуватися за допомогою диспетчера Oracle VM VirtualBox Manager (у російськомовному ПЗ - Oracle VM VirtualBox Менеджер) або за допомогою утиліти командного рядка VboxManage.exe. Остання має дещо більші можливості з налаштування віртуальних машин, але складніше у використанні. Встановлення гостьової ОС на віртуальну машину можна умовно розбити на 2 етапи: - Створення необхідної віртуальної машини засобами VirtualBox; - Завантаження в середовищі створеної віртуальної машини з диска установки системи та слідування вказівкою майстра інсталяції. Джерело завантаження (носій з дистрибутивом Linux) визначається налаштуваннями віртуальної машини. Їм може бути реальний чи віртуальний CD/DVD привід, дискета, HDD, образ завантажувального диска або локальна мережа. За замовчуванням порядок завантаження наступний - дискета, CD-ROM, жорсткий диск, Мережа. Цей порядок можна змінити у налаштуваннях віртуальної машини. При першому запуску VirtualBox відображається основне вікно програми з привітання та активованою кнопкою Створити для створення нової VM:

Під час створення нової віртуальної машини визначаються такі параметри: - ім'я віртуальної машини. Відповідно до нього буде створено каталог із файлами віртуальної машини. За замовчуванням - це підкаталог в C: \ Documents and Settings Ім'я користувача VirtualBox VMs в середовищі Windows XP і C: Users Користувач VirtualBox VMs для Windows 7 і старше.

Тип операційної системи, яка буде встановлена ​​на віртуальній машині. У разі - Linux - версія ОС. В даному випадку Ubuntu.

Інші параметри можна залишити за замовчуванням, оскільки вони й так уже вибрані виходячи з конфігурації обладнання реальної машини та відповідно до типу та версії операційної системи, що встановлюється на віртуальній. При необхідності, параметри можна визначити виходячи з власних переваг, наприклад, збільшити обсяг віртуальної машині оперативної пам'яті, що виділяється.

Тут приклад виділення віртуальній машині 1024 Мб оперативної пам'яті замість рекомендованих 512 Мб. При виділенні пам'яті потрібно враховувати реальний її обсяг і мінімальні вимогигостьовий ОС. Якщо виникають труднощі у виборі цього пункту - використовуйте рекомендовані програмою значення. Неправильний розподіл пам'яті між реальною та віртуальною машинами може призвести до зниження продуктивності обох.

Жорсткий диск віртуальної машини (віртуальний жорсткий диск) є файлом спеціального формату у файловій системі Windows. Віртуальний диск може бути створений динамічним, або фіксованим. Динамічний диск створюється не на весь об'єм, що задається налаштуванням, а на його частину, і збільшується при необхідності в процесі роботи віртуальної машини. Для отримання максимальної швидкодії гостьової операційної системи краще вибрати фіксований віртуальний жорсткий диск, а економії дискового простору - динамічний.

VirtualBox дозволяє використовувати кілька різних форматів даних віртуальних дисків:

Вибір формату, що відрізняється від рекомендованого, має сенс, якщо планується використання створеної засобами VirtualBoxвіртуальної машини серед інших програмних продуктів віртуалізації (VMWare, MS Virtual PC, QEMU). Більшість параметрів, визначених у процесі створення нової віртуальної машини, можна, за необхідності, змінити у час.

Для створеної віртуальної машини стає активною кнопка Налаштувати, що дозволяє змінювати деякі її налаштування, додавати або видаляти віртуальні пристрої, змінювати режими їхньої роботи, керувати розподілом ресурсів реальної операційної системи. Для знайомства з гостьовою ОС Ubuntu Linuxцілком достатньо початкових налаштувань, виконаних під час створення віртуальної машини. Тому можна відразу розпочати запуск VM натисканням кнопки Запустити. Після старту VM на екран відображається повідомлення про використання Автозахоплення клавіатури

Це означає, що при знаходженні курсору в межах вікна VM введення з клавіатури буде виконуватися для віртуальної машини. За промовчанням, для перемикання введення з клавіатури між вікнами реальної та віртуальної машин використовується правий Сtrl . поточний станвведення відображається на панелі стану в нижній частині вікна віртуальної машини.

Зелений колір стрілки означає, що введення з клавіатури буде виконуватися для віртуальної машини, сірий - для реальної.

Для встановлення операційної системи на віртуальній машині потрібно завантаження з інсталяційного диска. У середовищі VirtualBox є можливість виконання завантаження як зі стандартних пристроїв (CD/DVD-привод, флешка, мережу...) а й із використанням віртуального приводу, створюваного з урахуванням образу завантажувального диска. Зазвичай дистрибутиви Linux поширюються у вигляді файлів образів у форматі ISO-9660 (файлів з розширенням iso) та VirtualBox дозволяє обійтися без запису образу на компакт диск, а просто підключити такий файл безпосередньо до віртуальної машини як віртуальний привод із встановленим носієм на основі вмісту iso -Образу. При першому запуску віртуальної машини, коли ще немає встановленої гостьової операційної системи, VirtualBox запропонує вибрати пристрій завантаження

Замість фізичного приводу можна вибрати файл образу, наприклад ubuntu-13.04-desktop-i386.iso , який буде підключений як віртуальний пристрій з інсталяційним CD/DVD диском Ubuntu 13.04. При натисканні на кнопку Продовжити виконається завантаження з віртуального приводу та почнеться встановлення гостьової операційної системи (Ubuntu)

Процес установки гостьової ОС нічим не відрізняється від встановлення на реальній машині. Можна вибрати мову для встановлюваної системи (зазвичай Російська), часовий пояс, розкладку клавіатури тощо. Більшість параметрів можна залишити за замовчуванням, у тому числі Тип установки

У процесі встановлення необхідно задати ім'я комп'ютера, користувача, пароль та режим входу до системи:

Подальше встановлення Ubuntu виконується без будь-якого втручання користувача і завершується пропозиціями перезавантажити комп'ютер. Порівняно з установкою системи на реальному комп'ютерному обладнанні, установка на віртуальній машині виконується повільніше, що можна очікувати. Ступінь зниження продуктивності в основному залежить від швидкодії обладнання реального комп'ютера.

При першому завантаженні нової операційної системи диспетчер VirtualBox автоматично відключить віртуальний привід на основі образу диска з дистрибутивом Ubuntu, завантаження буде виконано з віртуального жорсткого диска і по його завершенню, на екрані з'явиться запрошення до входу в систему.

Віртуальні машини, такі як Virtualbox, використовуються для емуляції віртуального обладнання та запуску кількох операційних систем на комп'ютері. Чим краще буде у вас CPU і чим більше буде оперативної пам'яті, тим швидше будуть віртуальні машини на вашому комп'ютері.
Я пропоную кілька порад, які допоможуть вам заощадити час при початковому налаштуваннівіртуальних машин. Це буде корисно для роботи з віртуальними машинами VirtualBox, VMware, Parallels, або будь-який інший.

Обов'язково встановіть додатки для гостьової ОС VirtualBox або VMware Tools

Установка пакета проста - у VirtualBox, після завантаження гостьової операційної системи, натисніть кнопку меню Пристрої та виберіть "Install Guest Additions". Якщо ви використовуєте VMware, виберіть "Install VMware Tools" у меню Virtual Machine. Дотримуйтесь інструкцій на екрані для завершення інсталяції - якщо ви використовуєте Windows як гостьову операційну систему, то це буде аналогічно до встановлення будь-якої іншої програми.

Переконайтеся, що ви маєте саму останню версію Guest Additions - якщо ви бачите повідомлення, що є оновлення для Guest Additions або VMware Tools, ви повинні встановити його.

Створення фіксованого розміру дисків при початковому налаштуванні

Наприклад, якщо ви створюєте нову віртуальну машину з диском, що динамічно виділяється, з максимальним розміром 30 Гб, це не займе до 30 Гб місця на жорсткому диску відразу. Після установки операційної системи і програм, диск може тільки зайняти до 10 Гб. У міру додавання файлів на віртуальному диску він розширюватиметься до максимального розміру в 30 Гб.

Це може бути зручно - кожна віртуальна машина не займатиме невиправдано багато місця на жорсткому диску. Тим не менш, це повільніше, ніж створення фіксованого розміру диска (диск із заздалегідь виділеним місцем). При створенні фіксованого розміру диска, всі 30 Гб, буде зайнято негайно на комп'ютері.

Тут є компроміс – фіксований розмір диска займає більше місця на жорсткому диску, але працює з віртуальним жорстким диском швидше. Ви також позбавитеся фрагментації файлу - місце буде зайнято великим блоком замість того, щоб додавати по всьому диску дрібніші шматки.

Виключіть каталог віртуальних машин у вашому антивірусі

Щоб прискорити процес, можна додати свій віртуальний каталог машини до списку винятків антивірусного автора. Як тільки він знаходиться у списку, ваш антивірус ігноруватиме всі файли в цьому каталозі.

Виділіть більше пам'яті

Ви можете виділити більше оперативної пам'яті у діалозі налаштувань вашої віртуальної машини (віртуальна машина має бути вимкнена, щоб зробити це). Якщо на комп'ютері не вистачає пам'яті, щоб комфортно працювати разом з віртуальною машиною, ви можете помітити дуже велике зниження продуктивності комп'ютера при використанні файлу підкачки на жорсткому диску.

Виділіть більше процесорів

Якщо ви збираєтеся інсталювати ОС сімейства MS-Windows і в майбутньому, щоб можна було використовувати більше ядер при інсталяції, вказуйте 2 ядра для того, щоб поставився коректний HAL, після інсталяції ви можете вимкнути машину і поставити 1 ядро ​​за умовчанням для повсякденного використання. Але для майбутнього ви завжди зможете додати ядра без деінсталяції ОС. Linux VM може динамічно визначати будь-яку кількість ядер під час завантаження ОС.

Налаштуйте параметри відео

За великим рахунком, потрібно мінімізувати використання 3D наприклад ОС Windows 7 - відключивши Aero.

Переконайтеся, що функції Intel VT-x або AMD-V увімкнені

Щоб визначити, чи підтримує Ваш Intel процесор розширення Intel VT, скористайтесь утилітами, що показують системну інформацію. Якщо процесор підтримує цю функцію, але опція недоступна у вашій віртуальній машині, ви повинні в BIOS комп'ютера включити цю функцію. Цей параметр зазвичай увімкнено за замовчуванням в материнських платахіз процесорами AMD.

Помістіть файли віртуальної машини на інший диск

Однак, ви не повинні запускати віртуальну машину з зовнішнього диска(USB) – це буде набагато повільніше.

1. Виділення додаткових процесоріврідко буває гарною ідеєю. Використовуйте 1 CPU для настільних операційних систем.
2. Намагайтеся не використовувати графічні гіпервізори для серверних ОС.
3. Не виділяйте працюючим VM Більше ядер, ніж є на Вашому комп'ютері.

Сьогодні віртуалізація широко використовується практично у будь-якій частині ІТ-індустрії - від особистих мобільних пристроївдо потужних обчислювальних центрів, дозволяючи вирішувати різні завдання. Віртуалізація може виступати у різних формах - починаючи від віртуалізації та емуляції платформ, закінчуючи віртуалізацією ресурсів. Але сьогодні йтиметься про нативну апаратну віртуалізацію - сучасні процесори підтримують її за допомогою наборів інструкцій, таких як Intel VT-x або AMD-V.

Нативна віртуалізація - це розробка, що надає обчислювальні ресурси, абстраговані від апаратного рівня. Якщо брати, наприклад, сегмент серверів, таке абстрагування дозволяє працювати кільком віртуальним системам на одній апаратній платформі, а також дає можливість легко переносити віртуальні системи з одного апаратного сервера на інший - наприклад, при виході з ладу або модернізації.

До появи апаратної підтримки віртуалізації всі плюси технології перекривали великі втрати продуктивності і низька швидкість роботи віртуальної машини в цілому. Популярність віртуальних машин стала зростати у міру того, як виробники апаратних платформ почали робити активні кроки щодо зниження витрат на віртуалізацію (поява апаратної підтримки, введення нових інструкцій, скорочення таймінгів при виконанні інструкцій), а продуктивність процесорів стала достатньою, щоб тягнути віртуальні машини із прийнятною швидкістю.

Як уже говорилося вище, один із ключових факторів для нормальної роботи нативної апаратної віртуалізації – підтримка процесором специфічних наборів інструкцій. Intel представила свій набір інструкцій VT-x у 2005 році, ще в рамках архітектури Netburst, що застосовувалась у процесорах Pentium 4. AMD розробила свій набір інструкцій, AMD-V, і перші процесори з його підтримкою вийшли на ринок у 2006 році. Через деякий час обидві компанії запропонували нові набори інструкцій: Intel EPT (Extended Page Tables) та AMD RVI (Rapid Virtualization Indexing) відповідно. Суть обох наборів у тому, що гостьова ОС отримує контроль над віртуалізованими сторінками пам'яті безпосередньо, минаючи гіпервізор – це знижує навантаження на нього та дещо піднімає швидкість віртуальної системи. Для прокидання безпосередньо пристроїв у гостьову ОС компанія Intelрозробила набір інструкцій Intel VT-d. В арсеналі Intel є інші набори інструкцій для віртуалізації: Intel VT FlexMigration, Intel VT FlexPriority, VPID, VT Real Mode, VMFUNC.

У нових поколіннях процесорів виробники пропонують нові можливості наборів інструкцій віртуалізації, а й скорочують таймінги виконання конкретних інструкцій, що дозволяє підвищити продуктивність віртуальної системи загалом. Наприклад, у процесорах Pentium 4 затримка виконання інструкцій VMCALL і VMRESUME наближалася до 1500 наносекундам, а Core 2 Duo (Penryn) вона становила вже менше 500 наносекунд.

Скорочення розриву у продуктивності між реальною та віртуальною системою зробило віртуальні машини (ВМ) набагато вигіднішими у використанні, у тому числі для вирішення завдань корпоративного рівня. Найбільш очевидними перевагами є підвищення середнього завантаження обладнання (кілька ВМ рівномірно використовують ресурси апаратної платформи, скорочуючи час простою), а також запуск застарілої ОС, яка не задовольняє сучасним вимогам (наприклад, безпеки), але при цьому необхідна для запуску та роботи унікального ПЗ (чи з інших причин). До речі, настільки популярні на сьогодні хмарні сервіситакож мають у своїй основі технології віртуалізації. Підсумовуємо основні переваги, які підприємство одержує від застосування віртуалізації. Це:

• збільшення середнього завантаження фізичного сервера, отже, і коефіцієнта використання апаратури, що, своєю чергою знижує загальну вартість АТ;
• простота міграції віртуальних серверів з одного фізичного на інший при апгрейді апаратного забезпечення;
• простота відновлення працездатності віртуального серверапри апаратний збійобладнання: віртуальну машину значно простіше перенести на інший фізичний сервер, ніж переносити конфігурацію та ПЗ з однієї фізичної машини на іншу;
• суттєве спрощення перекладу користувачів або бізнес-процесів на нові ОС та нове ПЗ: використання ВМ дозволяє робити це частинами і не чіпаючи апаратні ресурси; крім того, у процесі можна легко аналізувати та виправляти помилки, а також оцінювати доцільність впровадження «на льоту»;
• підтримка в бізнес-процесах роботи застарілої ОС, від якої з будь-яких причин Наразічасу неможливо відмовитись;
• можливість тестування тих чи інших додатків на ВМ, не вимагаючи додаткового фізичного сервера і т.д.
• інші сфери застосування.

Таким чином, доцільність використання віртуалізації сьогодні вже не викликає питань. Технологія надає дуже багато плюсів з точки зору організації бізнесу, що змушує заплющувати очі навіть на неминучі втрати продуктивності системи.

Тим не менш, завжди корисно розуміти, про який саме рівень втрат продуктивності між реальною та віртуальною системою йдеться. Тим більше, що вони часто сильно залежать від типу завдань та вимог ПЗ до апаратних ресурсів. Десь це важливо з погляду обліку ресурсів, десь допоможе визначити, який рівень продуктивності реальної системинеобхідний, щоб досягти потрібного рівня продуктивності від віртуальної системи. Нарешті, є прикордонні типи завдань, які можуть вирішуватись за допомогою як віртуальних, так і реальних систем – і там питання втрат може виявитися вирішальним фактором.

Методика тестування

Для тестування використовувався набір тестових додатків із звичайної методики дослідження продуктивності платформ сайту від 2011 року, з деякими застереженнями. По-перше, з набору були прибрані всі ігри, тому що віртуальний графічний адаптер з драйвером Oracle має занадто слабку продуктивність: у більшості випадків гри навіть не запускалися. По-друге, прибрано додатки, які стабільно не могли завершити тестовий сценарій на одній із конфігурацій - це Maya, Paintshop Pro, CorelDraw. З цієї причини не можна порівнювати підсумкові рейтинги та сумарний бал продуктивності нашого тестового стендуз основою протестованих процесорів. Проте порівняння результатів окремих тестів цілком коректне.

Також слід враховувати, що у методиці використовуються версії додатків від 2011 року. Вони можуть не підтримувати нові технології, оптимізації та набори інструкцій, які були впроваджені після цього часу. При цьому наявність такої підтримки в нових версіях додатків може істотно впливати на продуктивність цих додатків - і в реальній, і в віртуальній системі.

Тестовий стенд

Для тестування ми взяли систему з конфігурацією, що підходить як сервера, і високопродуктивної робочої станції. У майбутніх матеріалах ми перевіримо на ній можливості віртуалізації із різними хост-системами. Сьогодні як хост використовується Windows 7.

• Процесор: Intel Xeon E3-1245 v3
• Материнська плата: SuperMicro X10SAE
• Оперативна пам'ять: 4× Kingston DDR3 ECC PC3-12800 CL11 8 ГБ (KVR16LE11/8)
• Жорсткий диск: Seagate Constellation ES.3 1 ТБ (ST1000NM0033)
• Операційна система: Windows 7 x64

ПЗ для віртуалізації

У цьому матеріалі тестування проводиться за допомогою Oracle VM VirtualBox.

Oracle VM VirtualBox - це безкоштовна віртуальна машина (ВМ), що розповсюджується за ліцензією GNU GPL 2. Вона підтримує обширний список операційних систем: Windows, OS X, Solaris та велику кількість Linux-дистрибутивів (Ubuntu, Debian, openSUSE, SUSE Linux Enterprise Server, Fedora, Mandriva, Oracle Linux, Red Hat Enterprise Linux, CentOS). Спочатку ВМ розроблялася Innotek, яка згодом була куплена Sun Microsystems, а 2010 року - Oracle. ВМ підтримує прокидання USB-пристроїв у гостьову ОС, забезпечує доступ в інтернет та підключення віддаленого робочого столу. Гостьові ОС можуть бути як 32-бітними, так і 64-бітовими. Система підтримує апаратне прискорення 2D та 3D, а також PAE/NX, VT-x, AMD-V, Nested Paging. Емулює широкий спектр поширених пристроїв: чіпсет PIIX3 або ICH9, контролери IDE PIIX3, PIIX4, ICH6, аудіокарт Sound Blaster 16, AC97 або Intel HD, а також мережевих карт PCnet PCI II (Am 79 C 970 A), PCnet Fast III (Am 79 C 973), Intel PRO / 1000 MT Desktop (82540 EM), Intel PRO / 1000 T Server (82543 GC), Intel PRO / 1000 MT Server (82 545 EM). Підтримує образи жорстких дисків VDI, VMDK, VHD, дозволяє створювати спільні папки для гостьової та хост-ОС, а також зберігати стан ВМ.

У Oracle існує серйозніший аналог VM VirtualBox, Oracle VM Server для процесорів х86 і SPARC, що базується на гіпервізорі Xen. Т.е., це зовсім інший продукт для іншого сегменту ринку. Oracle VM Server підтримує до 160 потоків на фізичному сервері та до 128 віртуальних CPU у гостьових ОС, а максимальний об'єм ОЗУ – 4 ТБ, тоді як VM VirtualBox підтримує лише 32 віртуальних CPU для гостьової ОС та 1 ТБ ОЗУ.

Підсумовуючи, можна охарактеризувати VM VirtualBox як ВМ для домашнього використанняі для використання в маленьких фірмах, а простота налаштування (по суті встановив і все працює) не вимагає високої кваліфікації у системного адміністратора(або взагалі не вимагає виділеного системного адміністратора через простоту використання). Продукт же Oracle VM Server призначений для більшого бізнесу - він надає і більшу функціональність, і підтримку потужніших серверів, але вимагає вищої кваліфікації від системного адміністратора.

Налаштування ПЗ

Для цього тестування на тестовий стенд з ОС Windows 7 x64 було встановлено ВМ Oracle VM VirtualBox, на яку було розгорнуто образ Windows 7 x64 із тестовим пакетом додатків. У наступних матеріалах ми спробуємо, як працюють інші хост-ОС та ПЗ для віртуалізації.

Сама віртуальна машина налаштована наступним чином: включена підтримка Nested Paging, VT-x, PAE/NX, 3D- та 2D-прискорення. Для потреб ВМ виділено 24 Гб ОЗУ та 256 Мб під відеопам'ять.

Порівняння з Intel Core 7-4770k

Для порівняльної оцінки загальної продуктивності тестової платформи на базі Intel Xeon E3-1245 v3 у таблицях також присутні результати процесора Intel Core i7-4770K з . Це дозволяє приблизно співвіднести рівень продуктивності одного з топових споживчих процесорів для ПК та серверного. процесора Xeon, Плюс дає багато інших цікавих можливостей порівняння виходячи з різниці в конфігураціях. Правда, тут потрібно враховувати, що параметри двох систем трохи відрізняються, і це впливає на результати. Зведемо таблицю характеристики стендів.

Core i7-4770k має робочі частоти на 100 МГц вище, що може дати йому певну перевагу. З оперативною пам'яттю ситуація складна: з одного боку, у Core i7-4770k вдвічі менше обсяг і нижче частота роботи, 1333 МГц проти 1600; з іншого, у платформи Xeon пам'ять має вищі таймінги, і навіть використовується корекція помилок ECC.

Нарешті, у системі Core i7-4770k встановлено зовнішню відеокарту Palit GeForce GTX 570 1280 МБ. У тестовій методиці зразка 2011 лише кілька додатків можуть задіяти ресурси графічної карти, і в цих додатках слід очікувати значної переваги системи з Core i7-4770k. До того ж, зовнішня карта не конкурує із процесором за доступ до ОЗУ, як це робить інтегрована Intel P4600, що теж має давати Core i7-4770k певну перевагу. З іншого боку, в драйверах Р4600 повинні бути певні оптимізації, що дозволяють підняти продуктивність професійних додатків. Однак для них, напевно, потрібна й оптимізація самого ПЗ, тому в нашому тестуванні (нагадаю, у нас використовуються версії додатків 2011 року) ці оптимізації, швидше за все, не запрацюють. А в житті доведеться перевіряти кожен випадок окремо, бо оптимізація ПЗ – це дуже тонкий процес.

Зміни, що беруть участь у тестуванні

На реальній системі тестовий пакетзапускався у двох конфігураціях: з відключеною та включеною технологією Intel Hyperthreading (далі НТ). Це дозволяє оцінити її вплив на продуктивність і реальних, і віртуальних систем - а заразом і зрозуміти, де можна використовувати молодшу модель Intel Xeon цього покоління, яке НТ немає. Віртуальна машина запускалася у двох конфігураціях: під 4 обчислювальні ядра і під 8. У результаті ми отримуємо наступні конфігурації:

1. Реальна система без HT (позначається hw wo/HT)
2. Реальна система з HT (позначається hw w/HT)
3. Віртуальна машина з 4 ядрами на 4-ядерному процесорі без НТ (позначається vm 4 core wo/HT)
4. Віртуальна машина з 4 ядрами на 4-ядерному процесорі з НТ (позначається vm 4 core w/HT)
5. Віртуальна машина з 8 ядрами на 4-ядерному процесорі з НТ (позначається VM 8 core)

Для зручності зведемо все до таблиці.

Розрахунок витрат віртуалізації

Важливо звернути увагу, що витрати віртуалізації вимірюються не щодо загального рівня, а порівняння подібних апаратних та віртуальних змін.

Розмір витрат віртуалізації для 8-ядерної ВМ вважатиметься щодо Intel Xeon E3-1245 v3 з включеною технологією HT (Real w/HT), а 4-ядерної ВМ - щодо Intel Xeon E3-1245 v3 без HT (Real wo/HT). Недоліки експериментальної конфігурації 4-ядерної ВМ на 8-потоковому процесорі будуть вважатися щодо Intel Xeon E3-1245 v3 без HT.

Також в рамках тестування буде введено рейтинг продуктивності, де за 100 балів прийнято продуктивність Intel Xeon E3-1245 v3 без HT.

Прийнятний рівень втрат

Найцікавіше питання - який рівень втрат продуктивності слід вважати допустимим? Теоретично, рівень 10-15 відсотків представляється нам цілком прийнятним, враховуючи ті плюси, які дає підприємству віртуалізація. Особливо враховуючи, що підвищується середній рівень завантаження обладнання та скорочується час простою.

На першому етапі ми вирішили подивитися, наскільки впаде продуктивність під час переходу на віртуальну систему у синтетичному тесті. Для цього ми взяли відносно простий бенчмарк Cinebench R15, який, однак, непогано визначає рівень продуктивності центрального процесора у розрахунках, пов'язаних із тривимірним моделюванням.

4-потокова конфігурація має меншу продуктивність, але й втрати у відсотках у неї також менше - як в однопотоковому навантаженні, так і в багатопотоковій. Що стосується продуктивності ВМ, то, незважаючи на великі втрати, 8-ядерна конфігурація виявляється все одно швидше за 4-ядерну. Також можна припустити, що оскільки графічний адаптер емулюється драйвером Oracle, то наявність будь-якого навантаження на графічну підсистему повинна значно збільшувати витрати для віртуальних систем, тому що створює додаткове навантаження на процесор.

Ну а загалом поки орієнтуватимемося на ці цифри - близько 10% втрати продуктивності для 8-потокової конфігурації і близько 6% для 4-потокової.

Дослідження продуктивності

Інтерактивна робота у тривимірних пакетах

При інтерактивній роботі в деяких додатках CAD активно використовується графічна карта, що серйозно впливатиме і на результати, і на різницю у продуктивності між реальною та віртуальною системою.

CAD CreoElements

У режимі інтерактивної роботи в CAD CreoElements втрати при віртуалізації становлять значні 64%, причому для всіх конфігурацій. Швидше за все, через те, що в реальній системі задіяні ресурси відеокарти, а у віртуальному навантаженні лягає на центральний процесор через драйвера Oracle.

Цікаво відзначити, що i7-4770K показує меншу продуктивність, ніж Xeon, навіть незважаючи на використання досить потужної дискретної відеокарти. ( С. І. - обіцяні Intel оптимізації драйверів у серії професійних прискорювачів P4600/P4700?)

Технологія HT негативно позначається на продуктивності як реальної системи, і ВМ - 4% і 5% втрат відповідно.

CAD SolidWorks

У SolidWorks картина в цілому не змінюється - витрати переходять усі розумні межі, показуючи понад 80% втрати продуктивності. Правда, в асиметричній конфігурації (CPU: 4 ядра, 8 потоків; ВМ: 4 ядра) витрати помітно менше, ніж у двох інших конфігураціях. Можливо, це пояснюється роботою фонових процесів у хост-ОС: тобто активація НТ подвоює кількість можливих потоків до 8, де 4 виділяються ВМ, а 4 залишаються у розпорядженні хост-ОС.

Десктопний 4770K значно швидше за Xeon (скоріше за все, завдяки тому, що Solidworks вміє задіяти в цьому сценарії ресурси графічної карти - С. К.). У цілому нині, великі витрати зумовлені тим, що SolidWorks вимогливий до графічної підсистемі, а, як було вище сказано, віртуальна графічна карта лише сильніше навантажує процесор.

Активація НТ призводить до зниження продуктивності – для фізичного сервера це 1%, а для ВМ – 9%. Що, загалом, підтверджує гіпотезу про фонових процесах- оскільки 8-ядерна ВМ "захоплює" всі 8 потоків ЦП, хост-ОС та ВМ починають конкурувати за ресурси.

Підсумок групи

Витрати віртуалізації у цій групі додатків дуже значні (понад 60%), причому у обох досліджених пакетах. При цьому CAD CreoElements має менші витрати, ніж SolidWorks, але останній ще й вміє використовувати ресурси графічної карти, тобто на реальній системі може отримувати додаткові бонуси. Технологія HT не приносить користі на фізичному сервері, а на ВМ зовсім знижує продуктивність в обох пакетах. Загалом дуже високі втрати продуктивності не дозволяють рекомендувати віртуальні системи для роботи з пакетами тривимірного моделювання. Втім, варто подивитися ще на фінальний рендеринг.

Фінальний рендеринг тривимірних сцен

Швидкість фінального рендерингу тривимірних сцен залежить від продуктивності центрального процесора, тому тут картина повинна вийти більш об'єктивною.

Перше, на що варто звернути увагу: при фінальному рендерингу 3Ds Max показує значно менші витрати віртуалізації, ніж при інтерактивній роботі в CAD – 14% для 4-ядерної ВМ та 26% – 8-ядерної. Тим не менш, рівень витрат значно вищий за встановлені планки 6 і 10 відсотків.

Загалом, незважаючи на досить високі витрати, 8-ядерна ВМ має порівнянний рівень продуктивності з 4-ядерними 4-потоковими. процесорами Intel, що дуже непогано.

Активація HT на реальному залізі дозволяє скоротити час рендерингу на 26% – дуже гідний результат! Що стосується НТ на ВМ, то тут все скромніше – лише 9% приросту. Проте приріст є, і помітний.

Lightwave

Lightwave взагалі показує відмінний результат: витрати віртуалізації знаходяться на рівні 3% для 4-ядерної ВМ і 6% для 8-ядерної ВМ. Як бачите, навіть в одній групі програми, призначені, в принципі, для однієї і тієї ж задачі, поводяться по-різному: наприклад, 3Ds Max показує значно більші витрати, ніж Lightwave.

Десктопний 4770К показує більшу продуктивність, ніж Xeon E3-1245v3. Варто зауважити, що 8-ядерна ВМ практично не поступається 4-ядерному 4-потоковому фізичному серверу. (Таке враження, що Lightwave погано оптимізовано, тому менше реагує на будь-які зміни конфігурації. Що зменшення продуктивності при віртуалізації, що поява додаткових ресурсів при активації НТ… на все він реагує слабше, ніж 3DsMax - С. К.).

Зате активація HT дає всього 5% додаток до швидкості для реального заліза і, що дивно, 9% для ВМ.

Підсумок

При фінальному рендерингу тривимірних сцен, що діє лише ресурси центрального процесора, витрати віртуалізації цілком прийнятні, особливо в Lightwave, де втрати продуктивності взагалі можна охарактеризувати, як незначні. Активація НТ і в 3Ds Max, і в Lightwave дозволила підвищити продуктивність як на фізичній, так і на віртуальній системі.

Упаковка та розпакування

Ключову роль у продуктивності архіваторів відіграє зв'язка процесора та пам'яті. Також варто зазначити, що різні архіватори по-різному оптимізовані, тобто можуть по-різному задіяти ресурси процесора.

7zip pack

Недоліки при стисканні даних становлять 12% для будь-якої системи.

Xeon E3-1245v3 і i7-4770K показують ідентичні результати - при трохи відрізняється частоті і різної пам'яті. Завдяки високому приросту від активації НТ віртуальна система з 8 ядрами обганяє реальну з чотирма.

Втім, приріст швидкості стиснення активації HT встановився на 25% як реального заліза, так ВМ.

7zip unpack

У силу невеликого за обсягом тестового архіву, результати ВМ і реального сервера знаходяться на тому самому рівні в рамках похибки, так що реально оцінити витрати неможливо.

Цікаво, чи можна розглядати 22% як “чисті” втрати ВМ?

Це стосується й оцінки ефекту від активації НТ - все ж таки обсяг тестового завдання зразка 2011 року дуже малий для сучасного 4-ядерного процесора.

RAR pack

У RAR витрати помітно вище, так і ростуть для 8-ядерної ВМ. Загалом, 25% - все-таки забагато. Але RAR має досить погану оптимізацію навіть під багатопоточність.

Активація HT призводить до уповільнення, але маючи на увазі посередню реалізацію багатопоточності WinRAR 4.0 це не дивно.

Через значні втрати від активації НТ 8-ядерна ВМ виявляється навіть повільнішою за 4-ядерну.

RAR unpack

Оскільки тестовий архів Методики для сучасного процесора малий, час виконання завдання занадто мало, щоб говорити про будь-яку точність. Тим не менш, можна точно сказати, що витрати відносно високі.

Як видно, різниця у відсотках велика, а в реальності - лише кілька секунд.

Також можна точно сказати, що WinRAR погано перетравлює HT.

Підсумок

Продуктивність та витрати в цій групі дуже сильно залежать від архіватора, від його оптимізації та здатності ефективно використовувати доступні ресурси процесора. Тому й складно давати рекомендації з приводу використання у ВМ - це переважно залежить від додатка, а не від типу завдань. Тим не менш, 7zip демонструє, що рівень витрат при упаковці може бути відносно невеликим, і використовувати цей архіватор у віртуальних машинах можна.

Кодування аудіо

Ця група об'єднує кілька аудіокодеків, що працюють через оболонку dBpoweramp. Швидкість кодування аудіо залежить від продуктивності процесора та кількості ядер. Цей тест також дуже добре масштабується на більшу кількість ядер, оскільки багатопоточність у додатку реалізована шляхом паралельного запуску кодування кількох файлів. Оскільки кодування за допомогою різних кодеків створює практично однакове навантаження на систему і, відповідно, показує близькі результати, ми вирішили звести всі результати в одну загальну таблицю.

Отже, загальні витрати віртуалізації.

Кодування аудіо - ось ідеал з погляду витрат віртуалізації. Для 4-ядерної ВМ середні витрати становили лише 4%, а 8-ядерної - 6%.

Як бачите, хоча реальні результати для різних кодеків відрізняються, але якщо брати відсотки, то вони напрочуд схожі. Core i7-4770k часто виявляється трохи швидшим (мабуть, роль відіграє більш висока частота). Також цікаво відзначити, що результати тесту 4-ядерної ВМ на системі з активованим НТ завжди трохи нижчі, ніж без нього. Ймовірно, це наслідок роботи НТ. Але в цілому, різниця у продуктивності в 3-5% між реальною та віртуальною системою – це дуже хороший показник.

Окремо подивимося, що додає активація НТ.

Активація технології HT дозволяє збільшити швидкість на 31% на реальному сервері та на 28% на віртуальному. Також один із найкращих результатів. Нарешті, зведена таблиця результатів.

Компіляція

Швидкість компіляції також залежить не тільки від частоти та продуктивності ядра, а й від їхньої кількості.

Продуктивність серверного Xeonзіставна з десктопним i7. 8-ядерна ВМ не дотягує до фізичної системи з відключеним НТ.

Відчутний приріст продуктивності відбувається при активації НТ на фізичному сервері - 24%, а на ВМ збільшення кількості ядер дозволяє підняти продуктивність лише на 7%. Хоча це теж непогано.

Компілятор Intel демонструє дещо більше падіння продуктивності при віртуалізації, ніж GCC – 19% та 33% для 4-ядерної та 8-ядерної ВМ відповідно.

Продуктивність Xeon можна порівняти з i7, а продуктивність 8-ядерної ВМ - з Xeon wo/HT. І заразом видно, який значний приріст дає активація НТ. Все-таки продукт Intel, тому в тому, що його постаралися уніфікувати під НТ, немає нічого дивного. У цифрах це виглядає так:

Можна оцінити і різницю в часі, який був потрібний для виконання завдання. Так теж цілком наочно.

Щодо НТ, то її активація на реальній системі дозволяє підняти швидкість аж на 29%, тоді як у віртуальній системі спостерігається приблизно таке ж зниження продуктивності. Варто також зауважити, що асиметрична конфігурація ВМ з чотирма ядрами на 8-потоковому процесорі показує менші витрати, ніж симетрична, проте на 8-ядерній ВМ видно значне зростання витрат.

Загалом цей компілятор на ВМ працює з занадто великими втратами продуктивності.

Разом

GCC демонструє прийнятний рівень витрат, ICC - більше, але з ними ще можна миритися. Компілятор Microsoft на віртуальних системах працює дуже повільно. Зате всі учасники цієї групи демонструють гарний приріст продуктивності при активації НТ - крім MSVC у віртуальній системі.

Математичні та інженерні розрахунки

За винятком MATLAB, дана група тестів не має багатопоточних оптимізації.

Математичні та інженерні розрахунки в Maple показують цілком прийнятний рівень витрат – 11%.

8-ядерна ВМ трохи повільніша, ніж чотириядерні. Але загалом результати віртуальних систем непогані.

На відміну від попереднього сценарію, 8-ядерна ВМ помітно відстає від 4-ядерних варіантів. До речі, і 4770к тут повільніше, ніж Xeon. Та й видно, що з активацією НТ все не дуже добре.

Причому всі варіанти ВМ демонструють схожу продуктивність, але 8-ядерний варіант трохи позаду.

Солідна продуктивність Core i7-4770k пояснюється присутністю зовнішньої графічної карти.

На фізичному сервері SolidWorks ніяк не реагує на активацію НТ, а на ВМ реакція є, але негативна - 5% зниження продуктивності.

Разом

Рівень витрат у цій групі залежить від використовуваної програми: мінімальні у Maple, максимальні CreoElements. Загалом математичні розрахунки можна з застереженнями рекомендувати до віртуалізації.

Растрова графіка

Через слабку оптимізацію або з інших причин, але втрати продуктивності у віртуальних системах у ACDSee величезні.

З такою різницею в часі виконання тестових сценаріїв рекомендувати цю програму для використання на віртуальній машині не підніметься рука.

Погляд не реальні цифри часу виконання теж навіює смуток.

Ну і результати включення Hyperthreading:

Результати віртуальних систем непогані, тільки не варто використовувати 8-ядерну конфігурацію. Що цікаво, 4770К і система з НТ трохи відстають від референсної системи, тобто активація НТ погіршує ситуацію.

Працювати у віртуальній системі більш-менш можна, якщо вона 4-ядерна.

Активація НТ практично не дає дивідендів на реальній системі, а продуктивність ВМ погіршує аж на 16%.

Разом

Варто зазначити, що в більшості програм йдеться про пакетну обробку файлів. Так як час обробки одного файлу відносно невеликий, істотна частина часу витрачається на операції читання/запису, які у разі віртуальної системи створюють додаткове навантаження на процесор і призводять до додаткових втрат часу ( Віртуальний жорсткийдиск є образ, що зберігається на фізичному жорсткому диску - а це ще один посередник безпосередньо між додатком і залізом).

Щодо висновків, то практично всі додатки для роботи з растровою графікою погано реагують на активацію НТ у віртуальних машинах, а її активація на реальній системі проходить непоміченою. Продуктивність на 4-х'ядерній ВМ залежить від програми: у двох із чотирьох додатків витрати активації щодо невисокі, і використовувати ці програми у ВМ можна. А ось ставити 8 ядер у налаштуваннях не варто – замість зростання продуктивності отримаєте суттєве її погіршення. Загалом, програми для обробки зображень доведеться пробувати, щоб індивідуально оцінити продуктивність та її падіння у ВМ. Рівень витрат під час переходу на віртуальну платформу для протестованих додатків здається високим.

Векторна графіка

Ця група є однопоточною, тому продуктивність залежатиме лише від продуктивності одиничного ядра.

Illustrator

Приблизно така ж ситуація, що й у попередній групі - більш-менш прийнятні витрати для 4-ядерних ВМ та великі втрати продуктивності для 8-ядерної ВМ,

Продуктивність E3-1245v3 можна порівняти з 4770K - хоча останній дещо швидше за рахунок 100 додаткових мегагерц. Що ж до загальної картини… Падіння у відсотках виглядає не надто страшним, але насправді може вилитися у помітні додаткові втрати часу.

І та сама ситуація з НТ - ніякого приросту від активації на реальній системі, помітне падіння продуктивності на віртуальній. Проте причину ми вже описали вище.

Кодування відео

Потрібно враховувати, що перші три учасники - це повноцінні графічні пакети, тобто йдеться про інтерактивну роботу та подальше створення ролика. Тоді як решта учасників - це просто кодувальники.

Expression

З кодуванням відео в Expression справа не дуже добре - навіть на 4-ядерних системах втрати продуктивності під 20%, а у 8-ядерної - практично на третину.

Як бачите, потужні процесориіз включеним НТ відстають від версії без нього.

Та й подивимося, що дає НТ.

Що цікаво, у цьому пакеті Core i7-4770k показує помітно більше високу продуктивністьніж на нашій тестовій системі.

Активація НТ не приносить жодних дивідендів на реальній системі, а на віртуальній показує 16% зниження продуктивності.

Загалом, Vegas Pro, схоже, значно менш оптимізований під роботу з сучасними процесорами і витрачає їх ресурси неефективно. Тому Premiere виглядає набагато симпатичніше з погляду перспектив роботи у віртуальному середовищі.

Ну а тепер давайте подивимося, як поводяться чисті кодувальники відео.

Отже, х264 демонструє в цілому терпимі витрати, причому, в якісь століття 8-ядерна ВМ ефективніша за 4-ядерні.

Продуктивність 8-ядерної ВМ лише на 9% нижче, ніж Xeon wo/HT.

Цифри, як то кажуть, говорять самі за себе.

На жаль, активація НТ завдає лише шкоди. І якщо на фізичному сервері втрати незначні – 4%, то на ВМ вони сягають 34%. Тобто і Xvid і ВМ неефективно оперують логічними ядрами.

Разом

Отже, у відеоредакторів рівень втрат продуктивності залежить передусім від самого редактора, тому придатність до роботи на ВМ варто оцінювати індивідуально. У наших тестах (і для використовуваних нами версій продуктів) значно краще виступив Premiere.

Що ж до кодувальників, то хоча різниця між ними є, але у 4-х'ядерних ВМ вони всі показують досить непогані результати. Щодо використання 8-ядерних віртуальних машин, то тут можна отримати як зростання, так і серйозне падіння продуктивності. Інше питання, що при прийнятті рішення про запуск перекодування відео на віртуальній машині треба завжди пам'ятати, що сучасні процесори і графіка мають широкий спектр оптимізації під цей клас завдань (так само, як і ПЗ), а в ВМ Oracle Virtual Box робота буде здійснюватися в програмному режимі, тобто і повільніше, і з більшим завантаженням процесора.

Офісне ПЗ

Chrome у тесті поводився не зовсім адекватно, тому ставитись до результатів варто з великою часткою скепсису.

І результати активації НТ.

До цього підтесту групи не варто ставитися серйозно з цих обставин.

MS Excel показує витрати лише на рівні 15% і 21% для 4-ядерної і 8-ядерної ВМ. У принципі, рівень витрат можна назвати високим. Хоча на практиці користувач навряд чи помічатиме уповільнення роботи, хіба що в дуже складних розрахунках. У 8-ядерної системи витрати зазвичай вище.

Тестове завданнядля Excel займає багато часу, що дозволяє наочно продемонструвати різницю у часі виконання. Як бачите, віртуальна система виконуватиме його на 2 хвилини довше.

І окремі витрати від НТ:

За рахунок високої ефективності НТ 8-ядерної ВМ вдається випередити фізичний сервер на базі Xeon wo/HT. Що цікаво, 4770К показує помітно вищий результат. Подивитись таблицю з результатами

Через невеликий час виконання тестового пакета, а отже, високої похибки, судити про ефективність НТ складно.

Активація НТ призводить до 14% зниження продуктивності на ВМ.

Разом

Найголовніше, що варто мати на увазі - здебільшого продуктивності сучасних систембуде вистачати для всіх офісних завданьшвидше за все навіть із запасом. А якщо рівень продуктивності достатній, то користувача не цікавитиме, які там витрати.

Java

Даний тестовий пакет цікавий тим, що Java по суті є віртуальною машиною, а отже запуск Java на Oracle VM VirtualBox означає запуск віртуальної машини на віртуальній машині, що передбачає подвійне абстрагування від апаратного забезпечення. Саме тому варто очікувати на адекватні витрати - всі основні втрати продуктивності відбулися на рівні переносу програмного коду Java.

Витрати 8-ядерної ВМ встановилися на 8%, а 4-ядерної – 5%.

За рахунок високої ефективності НТ та невисоких витрат 8-ядерна ВМ вказує на 6% більшу продуктивність, ніж Xeon wo/HT. Приріст від НТ реальному залозі становив 16%, але в ВМ - 12%.

Дивлячись на результати Java, можна припустити, що віртуалізація різних фреймворків і програм, написаних мовами програмування з трансляцією у свій байт-код, нічого очікувати мати високих витрат, оскільки всі основні витрати " закладено " у яких самих. Тобто повсюдне використання мов програмування з псевдокодом не таке вже й погане явище, особливо для віртуальних машин.

Відтворення відео

Цей розділ слід розглядати просто як ілюстрацію - тому що на реальних системах використовується DXVA, тобто апаратне прискорення - відповідно, навантаження на процесор мінімальна. На відміну від ситуації з ВМ, де всі розрахунки виконуються програмно. У підсумковий бал він також не включений.

Нагадаю, тут значення таблиць - це рівень завантаження процесора. Чому він буває більше 100% – можна почитати у методиці.

MPCHC (DXVA)

Це хороша ілюстрація ефективності засобів апаратного прискорення і при відтворенні відео все очевидно. Але варто пам'ятати, що на сучасних системах приблизно тих самих результатів можна досягти і за допомогою інших оптимізацій - того ж Qsync для роботи з відео, СUDA для графічних розрахунків і т.д.

MPCHC (software)

А ось у софтверному режимі різниця між фізичним сервером та віртуальним невелика – 4%. Де-факто, витрати продуктивності незначні.

VLC (DXVA)

Що цікаво, у VLC завантаження процесора для ВМ істотно нижче, ніж у MPC HC.

VLC (software)

У софт-режимі різниці між реальним залізом та ВМ знову практично немає. Активація DXVA у віртуальній системі призводить лише до додаткової роботидля процесора.

Багатозадачне оточення

Витрати в багатозадачному оточенні склали 32% і 25% для 8-ядерної та 4-ядерної ВМ відповідно. 4-ядерна ВМ дуже сильно провалилася, там витрати аж 67%. Чому таке відбувається - складно сказати (нагадаю, йдеться про стабільний результат за кількох запусків).

І що відбувається за активації НТ

Технологія НТ у багатозадачному оточенні приносить свої плоди для реальної системи – 14% приросту, а ось ВМ все значно гірше – 3%.

Тестування багатозадачності - досить тонкий процес, який впливає безліч чинників. Тому робити однозначні висновки із сторвідсотковою впевненістю складно. Наприклад, чим можна пояснити величезне падіння продуктивності чотириядерної ВМ під час активації НТ? Якимись специфічними особливостями взаємодії хост-ОС та ВМ? Або використовувані в тесті програми сильно втрачають у продуктивності (а приклади вище ми бачили) і в сукупності дають такий результат? До речі, якщо останнє твердження правильне, це добре показує, що сукупні витрати від використання ВМ можуть виявитися дуже високими.

Нарешті, зверніть увагу на продуктивність Core i7-4770k, який у цьому тесті дуже відстав від нашого тестового стенду, хоча в окремих завданнях жодних провалів не допускав. У чому тут річ? Ймовірно, причина падіння продуктивності - своп через нестачу оперативної пам'яті, яка проявляється лише при запуску кількох «важких» програм одночасно. Втім, не виключатимемо й інших причин.

Середній бал

Це, звичайно, середня температура по лікарні, але все ж...

Середньоарифметичні витрати віртуалізації за всіма тестами склали 17% і 24% для 4-ядерної та 8-ядерної ВМ відповідно.

Приріст від НТ становив 12% для фізичного сервера та 0% для ВМ.

І на цій мажорній ноті давайте переходити до висновків.

Висновки

На мій погляд (С.К) аналізувати продуктивність і втрати продуктивності для окремих груп або додатків не варто: у світі ПЗ все занадто мінливо. Але можна відзначити певні тенденції.

Висновок перший: Hyperthreading не завжди допомагає навіть на реальній системі – іноді його активація призводить до деякого зниження продуктивності. З віртуальними системами ситуація ще складніша: 8-ядерна ВМ найчастіше програє за продуктивністю 4-ядерної. Т.е., використовувати зв'язку «4 ядра + НТ на реальному процесорі» і 8-ядерна ВМ можна лише для тих завдань, де ви точно знаєте, що результат такого рішення буде в плюс, а не в мінус. Втім, тут слід пам'ятати, що завдання НТ було саме в тому, щоб покращити продуктивність у багатозадачному оточенні та (як і у ВМ) стабілізувати навантаження на процесор. Тому система загалом від активації НТ має вигравати завжди – особливо серверна.

Висновок другий: Витрати під час переходу на віртуальну машину залежать швидше від типу завдань, як від конкретного докладання. Більше того, ефективність використання того чи іншого додатка у віртуальній машині (ВМ), мабуть, визначається тим, наскільки його алгоритми «лягають» на особливості ВМ. Наприклад, ми не можемо точно визначити, чи є велике падіння продуктивності при роботі із зображеннями у ВМ наслідком того, що цей клас завдань взагалі погано «віртуалізується», чи наслідком того, що існуючі програмипросто використовують застарілі алгоритми, які не оптимізуються, тому що на сучасних швидких процесорахвсе й так добре працює.

Причому я маю серйозні підозри, що цю тезу можна віднести до всіх додатків, де витрати високі - просто ці програми погано оптимізовані. Т. е. вони і ресурси реальних систем використовують неефективно, просто високий рівень продуктивності. сучасних процесорівдозволяє не забивати собі цим голову. Цю тезу можна віднести до професійним додаткамдля роботи з тривимірною графікою, науковим розрахункам та деяким іншим окремим додаткам.

У якихось групах віртуалізація дає відносно невеликі витрати - насамперед у вічі впадають аудіо- та відеокодування. Як правило, йдеться про просте і стабільне навантаження, пов'язане саме з обчисленнями. Це підводить нас до такого висновку.

Висновок третій: Наразі основні проблеми у віртуальних машин починаються тоді, коли реальна система може задіяти апаратні оптимізації. У розпорядженні реальної системи багато різних технологійоптимізації: DXVA, OpenCL, QSync та інших - які дозволяють зняти навантаження із центрального процесора та прискорити виконання завдання. У віртуальній системі Virtual Box таких можливостей немає. Втім, набір інструкцій VT-d дозволяє прокидати PCI-пристрої у віртуальне середовище. Наприклад, я (С.К) бачив професійне рішення НР з відеоадаптерами Nvidia Grid 2, обчислювальні ресурси яких можуть віртуалізуватися. Загалом ситуація залежить від самої віртуальної машини, пристроїв, драйверів, систем тощо. Тому до цього питання ми ще обов'язково повернемося.

Нарешті, кілька слів варто сказати ось про яку річ (хоча основні висновки ми прибережемо до кінця всіх тестувань). Чи варто вираховувати відсоток падіння продуктивності і на його основі вирішувати, які завдання підлягають віртуалізації, а які ні? Наприклад, 20-відсоткове падіння швидкості роботи – це багато чи мало?

С.   К. На мій погляд, так ставити питання не варто і ось чому. А плюси з погляду бізнесу можуть переважити навіть 50% падіння продуктивності. Але навіть якщо подивитися на окремі і як би ресурсомісткі завдання, то все не так очевидно. Наприклад, перекодування відеоролика чи розрахунок тривимірної моделі триває 30 хвилин, а на віртуальній – за 50. Здавалося б, висновок очевидний – використання реальної системи оптимальніше! Однак якщо сцена вважається на робочій станції користувача, цей час він не може працювати. А якщо її можна скинути на сервер та займатися наступною (причому її підготовка займе гарантовано більше 50 хвилин), то загалом ефективність роботи зросте. А якщо ще на сервері обраховується кілька сцен - хай навіть поспіль і повільно - то все одно з погляду бізнесу (і за належного розпралювання завдань) виграш очевидний.

С. І. З іншого боку, дуже часто сервер підбирається під певний рівень продуктивності в цілому або в певних додатках, і при цьому в умовах дуже обмеженого бюджету. Тобто взяти варіант потужніший і дорожче «про запас» не вийде. У цих умовах перехід на віртуальну системи (і вибір ПЗ з високими витратами) може призвести до того, що в результаті сервер просто не справлятиметься з високими навантаженнями та покладеними на нього завданнями.

На цьому ми завершуємо дослідження продуктивності віртуальної системи з ОС Windows і Oracle VM VirtualBox. У наступному матеріалі ми розглянемо, наскільки зміниться продуктивність Windows 7 у ВМ, якщо як хост-ОС виступає Linux.

У наші дні віртуалізація набирає все більшої та більшої популярності. Дуже часто віртуалізація застосовується у виробництві, наприклад, на серверах, VPS тощо, а й у домашніх системах. Особливо віртуалізація буде корисною для користувачів Linux, яким потрібно, наприклад, запускати кілька дистрибутивів для тестування або Windows.

Зараз існують два найпопулярніші середовища віртуалізації для Linux - це вільна VitrualBox і пропрієтарна Vmware. Кожна з програм має свої плюси та мінуси, у цій статті ми спробуємо розібратися, що краще Virtualbox або Vmware, а також чим відрізняються. Для зручності порівнюватимемо різні категорії.

Для багатьох користувачів, особливо домашнього комп'ютера ціна має дуже велике значення. І тут vmware workstation чи virtualbox відрізняються.

VirtualBox

Середовище віртуалізації VirtualBox розповсюджується з відкритим вихідним кодом. Вона розробляється спільнотою програмістів у всьому світі і доступна для використання повністю безкоштовно.

VMware

Тут дещо складніше, програма комерційна, але має кілька редакцій. Для корпоративних користувачів є версія VMWare Workstation Pro, яка має набагато більше функцій, наприклад, підключення до серверів vSphere, ESXi, налаштування мереж, створення зашифрованих машин тощо. У безкоштовної версії VMware Player функціональність обмежена, вона призначена тільки для домашнього використання і слід сказати, що її функцій цілком вистачає. Є ті ж шаблони установки, детальні налаштуваннявіртуальних машин, мережу та багато іншого.

2. Процес встановлення систем

Так чи інакше, після встановлення самої програми, вам потрібно ще все налаштувати та встановити у віртуальне оточення операційну систему. Тому цей пункт дуже важливий. Процес встановлення та налаштування систем схожий, але є відмінності.

VirtualBox

Все налаштування виконується в графічному інтерфейсі, на відміну таких консольних інструментів, як qemu. Під час створення машини вам доведеться вказати безліч налаштувань, вибрати тип та розрядність операційної системи, вибрати кількість пам'яті для неї, створити жорсткий диск, налаштувати відеопам'ять. Установку можна проводити з ISO образу, USB флешки або DVD диска. Але весь процес установки вам доведеться пройти вручну, як при встановленні на звичайний комп'ютер.

VMware

Віртуальна машина VMware набагато полегшує встановлення, тут більше налаштувань для віртуальної машини, але головне не в тому, тут є шаблони для різних операційних систем, за допомогою яких їх можна встановлювати автоматично. Наприклад, ви вибираєте шаблон для Ubuntu або Windows, задаєте початкові параметри, вказуєте настановний образі йдете у своїх справах, а коли повертаєтеся – система вже готова. Також VMware має інструменти для оптимізації роботи гостьової системи у віртуальному оточенні.

3. Можливості

Найбільше відмінностей при порівнянні Virtualbox або VMware можна знайти у можливостях віртуальних машин.

Virtualbox

Незважаючи на те, що VirtualBox - це безкоштовне рішення, віртуальна машина має свої переваги. Розглянемо основні можливості:

• Підтримка роботи через командний рядок;
• Інтеграція екрану, загальний буфер обміну та обмін файлами між хостом та гостьовою системою;
• Підтримка 3D графіки обмежена лише OpenGL до 3.0;
• Підтримується необмежену кількість знімків стану операційної системи;
• Підтримується шифрування диска віртуальної машини за допомогою VBoxExtensions;
• Підтримуються USB 2.0/3.0;
• Підтримується запис відео з машини.

З мінусів можна відзначити те, що ви не можете виділити машині більше 256 мегабайт відеопам'яті, а для сучасних систем це не дуже багато. Також не підтримується DirectX для 3D графіки.

VMware

У VMware трохи більше функцій, але у безкоштовній версії є далеко не всі, розглянемо можливості безкоштовної версії:

• Автоматичне встановлення систем за шаблоном;
• Детальна настройка обладнання, включаючи налаштування ID процесора, довільної кількості відеопам'яті та інших параметрів;
• Просте налаштування віртуальної мережіміж машинами, що піднімається автоматично на відміну від VirtualBox;
• Поліпшена підтримка графіки та DirectX 10, можна грати в ігри;
• Більш повна реалізація BIOS та підтримки EFI;

З мінусів можна назвати відсутність запису відео, відсутність підтримки снапшотів у безкоштовній версії. Хоча машини можна клонувати, таким чином, роблячи знімки, але нативна функціональність знімків була набагато зручнішою. Якщо брати професійну версію, то там є і знімки, і інтеграція зі хмарою, але ми про це не говоритимемо.

4. Продуктивність

Всупереч уявленням багатьох користувачів віртуальні машини працюють не набагато повільніше за хост, іноді навіть з такою ж швидкістю. Це досягається завдяки підтримці апаратної віртуалізації та оптимізації віртуальних машин. Що стосується відмінностей у продуктивності між реалізаціями, наприклад, VMware або VirtualBox, то вони незначні та на око практично непомітні.

Багато користувачів стверджують, що продуктивність VMware вища. До того ж, у плані графіки набагато краще працює VMware.

Висновки

Наше порівняння VitrualBox vs VMware закінчилося. При виборі програмного забезпеченнядля віртуалізації потрібно враховувати багато чинників. Але найголовніше - це ваші потреби та особисті уподобання. Якщо вам потрібна стабільна віртуальна машина, з гарною продуктивністю графіки, в яку можна буде встановлювати системи автоматично, але вам не важливі знімки стану, можете вибрати VWware.

Якщо ж ви любитель вільного програмного забезпечення і хочете знімки стану, але для вас не такі важливі налаштування обладнання, то можна використовувати VirtualBox. Яку віртуальну машину ви використовуєте? Як би ви відповіли на запитання, що краще VirtualBox або VMware? Чому ви обрали саме її? Напишіть у коментарях!

Схожі записи: