虚拟网卡性能压测

本文主要介绍多种场景下，虚拟机网卡的压测及性能对比，根据openstack实际的部署方式，虚拟机网卡压测场景包括 SRIOV(passthrough)、SRIOV+Macvtap(passthrough)、Vlan+Linux bridge、OVS+Linux Bridge，分别从协议类型（TCP/UDP）、Message Size方向压测虚拟机网卡的时延、发包率、吞吐量。

压测环境

host1：服务器型号：IBM x3550m2

CPU型号：Intel(R) Xeon(R) CPU*8，每个CPU有4核，共32核

内存大小：32GB

硬盘大小：SAS 500G*2

网卡：Intel 82576 Gigabit (Driver：igb)

host2：服务器型号：IBM x3550m2

CPU型号：Intel(R) Xeon(R) CPU*8，每个CPU有4核，共32核

内存大小：32GB

硬盘大小：SAS 500G*2

网卡：Intel 82576 Gigabit (Drvier：igb)

vm1： vcpu：1

内存大小：1GB

硬盘大小：sda : 40GB

IP： 192.168.20.101/24 (Driver：igbvf/virtio_net)

虚拟机网卡压测

在开发环境下压测虚拟机网卡，连接宿主机的端口设置成Trunk，仅允许指定Vlan的数据通过，以至无法直接压测宿主机的物理网卡。为了保证压测正常进行，进出宿主机物理网卡的数据都打上tag（SRIOV指定VF的vlan，Linux bridge连接vlan子接口，OVS设置port的tag）。本次使用netperf工具压测，宿主机host1内创建虚拟机vm1，宿主机host2与vm1互发送数据进行压测，运行python脚本使虚拟机vm1的CPU状态接近饱满，同时关闭host1、host2、vm1的iptables。

延时

虚机CPU处于非饱满状态下压测网卡延时，host1使用netperf 向 vm1发送数据(TCP/UDP)，netperf 命令行：netperf -H 192.168.20.101 -t omni -- -d rr -T UDP -O "THROUGHPUT, THROUGHPUT_UNITS, MIN_LATENCY, MAX_LATENCY, MEAN_LATENCY" ，如下图所示

压测结果发现同场景下虚拟网卡对不同Message Size的延时差别并不大（可能是因为宿主机直接连到同一台switch），汇总多次延时的压测结果如下：

发包率

虚机CPU处于非饱满状态下压测网卡延时，host1启动150个netserver， vm1同时启动150个netperf进程向host1发数据，直达vm1的CPU饱满状态。运行netperf命令行：netperf -t TCP_RR -H 192.168.20.101 -l 60 -p 12856 -- -r 64 64 (请求/应答报文为64Bytes)，汇总多次延时的压测结果如下：

吞吐量

原计划用工具netio压测吞吐量，netio压测吞吐量时vm1的CPU处于非饱满状态，最后选择netperf以多线程脚本向vm1打数据(发包率基础上计算对应Message size的吞吐量)。

注：

1.压测的虚机网卡driver是 virtio_net，与openstack创建的虚机保持一致，virtio_net的性能远高于配默认的8139cp。

2.pktgen工具不能压测SRIOV（ptkgen发包时不能绑定到VF，因为pktgen是从内核直接发包，会造成dst_mac的最后一个字节与VF生成的网卡关联，如VF对应eth5则dst_mac则会变为xx:xx:xx:xx:xx:e5）。

3.引起延时的因素比较多：本地主机与服务器路由跳数，网络带宽，处理带宽。netperf测延时的结果明显比ping的延时低。

后记

从上面的压测数据得出：

1.SRIOV性能高于其它场景

2.SRIOV+Macvtap性能高于Vlan+Linux bridge、OVS+Linux bridge

3.Vlan+Linux bridge性能高于OVS+Linux bridge

但是SRIOV也有局限性如特定型号网卡支持、千兆网卡只支持7个VF、不支持迁移。SRIOV+Macvtap可解决热迁移的问题，相对于Vlan+Linux bridge和OVS+Linux bridge有性能有提升，openstack用SRIOV+Macvtap解决SRIOV热迁移的BP还没有实现，Vlan+Linux bridge性能稍高于OVS+Linux bridge。对虚拟机网卡的性能要求特别高同时不考虑迁移，用SRIOV比较合适。对网络管理要求比较高(gre，vxlan)，只能用OVS+Linux bridge。