摘要

　　AMD公司委托Lionbridge Technologies的VeriTest部门做一次运行VMware ESX Server虚拟化软件的性能测试。一台基于即将发布的AMD皓龙处理器的4 CPU服务器，支持DDR2（型号为8820），另一台则是基于英特尔至强 MP 3.0GHz处理器（型号为7040）的4 CPU服务器。VMware软件实现服务器的虚拟化，这样同一台物理服务器上的多个应用程序可以各自在封闭的独立虚拟机中运行。

　　本报告的主要目的是，在服务器整合的环境下，提供运行于一台物理机上的虚拟机的第三方分析，使用测试成绩作为比较AMD与英特尔处理器整体性能的基础。

　　为了完成此次研究，VeriTest建立了一套测试床，其中包括参测的基于AMD及英特尔处理器的服务器，一个存储区域网络（SAN），26台物理客户服务器，一台2GB光纤通道适配器和一台千兆位以太网交换机。参测的使用AMD和英特尔处理器的服务器都运行VMware ESX Server 3.0。根据应用程序不同，虚拟机分别配置为64位Windows 2003 Server企业版，32位Windows 2003 Server企业版或者64位SuSE Linux企业版9.3，SP3等。另外，测试床已经预先定义好工作负载包括SMP 64位SQL（单一VM连接到两个CPU核心，但并非针对not pinned to，），UP 32位SQL（单一VM连接至单一CPU核心，但并非针对not pinned to），64位WebBench和64位NetBench。SQL虚拟机除了64位和32位的区别以外，64位版SQL使用对称多处理器系统（SMP）方式运行，32位版本SQL以单一处理器系统（UP）方式运行。
　
　　为了测定两者之间的相对性能，新建了26个虚拟机负载，这些工作负载分为6个测试批次，每个连续测试都运行越来越多的工作负载，直到所有26个都利用上，或者目标平台已经完全饱和。总体来看有4个SMP 64位SQL 2005负载，4个UP 32位SQL2005负载，9个64位UP WebBench负载，和9个64位UP NetBench负载。

　　这次测试的第一个目标就在于评估每台服务器的SQL工作负载，方法是利用大型64位SMP和中型32位UP工作负载组合，代表一系列数据库的工作。大型SMP SQL工作负载配置为使用DBHammer每100ms产生90个实例（Instances），中型UP工作负载配置为每100ms产生50个实例。每台SMP VM运行一个大型64位SMP SQL负载，启动后测量性能。除了SQL负载之外，加入4个UP VM，每个UP VM运行一个中型32位UP负载，按顺序测试其性能。Beamer在产生负载的时候尽管略有不同，但前4个VM测试(4个VM x 每秒900个实例)时，稳定态大约每秒产生3600个请求，8个VM测试时每秒产生5600个请求（另外4个VM x 每秒500个实例）。在工作负载一定的情况下，CPU的利用率可以作为性能的指标，但实际的每秒请求数量有可能不同，因此也需要考虑。CPU利用率使用VMware的ESXTOP工具获得。PerfMon工具可以搜集SQL批任务每秒的请求数量。这一测量显示，在4和8虚拟机的级别上，基于AMD处理器的服务器比基于英特尔处理器的系统每秒多发出15%的请求，同时CPU利用率低50%。

　　使用SQL VM作为基础工作负载，第二个测试目的是每台服务器能够加入多少额外的WebBench和NetBench任务。因为WebBench和NetBench都是自扩张（Self-Scaling），需要相应地将其限制为每两个引擎一个客户端和每4个引擎一个客户端，这样才能为这些工作负载加入多个虚拟机。自扩张的意思是，只要服务器的功能增长，客户端就不断增加请求的数量，直到客户端到达最终自我限制的临界点。

　　6台虚拟机的组（3台WebBench虚拟机和3台NetBench虚拟机）在服务器利用率大约95%的时候加入。性能的测量方式是检索WebBench和NetBench客户端的输出。这项测试的结果显示了基于AMD处理器的服务器具有决定性的优势，在WebBench中平均它能服务的请求数量是基于英特尔处理器的服务器的2.5倍，同时在NetBench中，基于AMD处理器的服务器服务的Mbps数值是基于英特尔处理器服务器的2.1倍。

　　最后一项测试目的是测量基于AMD和英特尔处理器的服务器功耗。使用的是Extech Instruments公司的Power Analyzer，型号为380801。这一测试显示，在任何测试负载下，基于AMD处理器的服务器耗电都比基于英特尔处理器的系统更低，最多可达20.9%。

　　测试方法

　　正如在摘要中所描述的，AMD委托Lionbridge Technologies公司的VeriTest部门进行一次结构化系列测试，以评估AMD平台和英特尔平台服务器运行VMware公司的ESX 3.0虚拟化软件的性能。出于配置和日程安排的需要，测试在AMD公司位于德州Austin的工厂内进行。VeriTest的工程师全程监督了参测客户系统及服务器的系统安装与配置，以确认和验证使用缺省设置。

　　两台对比的服务器都按照大致相当能够代表AMD与英特尔多处理器双核服务器技术选择。两台服务器在下面几项都一样：

　　· 4个处理器插槽，每个插槽安装一片代表两家各自最佳服务器技术的最高性能双核处理器

　　· 32GB PC4200 DDR II有Register功能的ECC内存

　　· 每台机器采用2片Intel Pro 1000MT四端口网卡，总计8Gb以太网端口。

　　· 1片QLogic QLA 2342光纤通道总线适配器

　　· 18GB每秒1.5万转的U320 SCSI驱动器

　　· VMware ESX Server 3.0 RC1

　　测试结果

　　第一个测试是为两台测试服务器各提供一个基础SQL工作负载。尽管DBHammer略有一些变化，工作负载基本上能够为4个SMP SQL虚拟机提供相对稳定的每秒3600个请求（4X90实例/100毫秒），并为4个UP SQL虚拟机提供另外每秒2000个请求（4X50实例/100毫秒）。下面图一代表了4个和8个虚拟机的情况，因为这两个测试是SQL工作负载独占时候的情况。可以看出AMD处理器的系统实现了更高的每秒请求数量，而CPU利用率只有英特尔处理器系统处理请求时候的一半。如前所述，CPU利用率是使用VMware的EXTOP系统资源监控工具。　

　

　　图1：SMP和UP SQL响应时间

　　作为DB Hammer的关键指标之一，图一显示了AMD和英特尔系统在每种虚拟机情况下的响应时间。AMD平台的响应时间大多数情况下比英特尔平台快4倍，最多的时候快7倍。

　　这项研究的第二个目标是测定在加入服务静态页面（使用WebBench）和服务文件（使用NetBench），产生附加工作负载时候的表现。WebBench和NetBench工作负载以6台虚拟机的组合（3台WebBench和3台NetBench）加入。图3显示了测试结果，总计14台虚拟机，包括8台原始的SQL虚拟机和第一套6台WebBench/NetBench虚拟机。20和26台虚拟机的情况是加入了更多组的6虚拟机WebBench/NetBench工作负载。英特尔处理器的系统无法运行26个虚拟机的情况，在20台虚拟机的时候就已经达到96%饱和（请参考本节结束处表1，了解所有情况下的占用率）。

　　图2：WebBench和NetBench表现

　　在20台虚拟机（8台SQL虚拟机+6台NetBench虚拟机+6台WebBench虚拟机）的时候，AMD平台还能够再运行6台虚拟机才达到95.5%利用率（与英特尔平台大致相当）。在达到96%利用率的时候，英特尔平台运行WebBench能够每秒处理1075个请求，NetBench成绩为67Mbps。然而在所有VM组和相当利用率中保持8 SQL虚拟机负载的时候，AMD平台实现的WebBench请求处理能力是英特尔平台的2.5倍多（2812），NetBench的Mbps成绩是英特尔的两倍（143Mbps）。

　　图3 耗电量比较

　　AMD平台能处理的Web请求数量是英特尔平台的2.5倍，NetBench成绩是对手的2倍，同时消耗的电能却少20.9%。AMD平台26台虚拟机时候的功耗比英特尔平台4台虚拟机的时候还要少4.7%。这一结论是使用了Extech Instruments公司的Power Analyzer Model 380801获得的。这一设备的软件部分也称为Power Analyzer（使用的是2.11版本）。在测试运行时，追踪两台冗余电源供应器的功耗，并在虚拟机工作负载稳定下来的时候做记录。AMD服务器和英特尔服务器的功耗表现对比如图4所示。为了确保分析具有可比性，尽可能使用了外置磁盘子系统，确保功耗分析主要集中于测量CPU的用电量。

　　表１

　　结论

　　VeriTest代表AMD进行性能测试，评估AMD和英特尔平台使用VMware ESX Server 3.0虚拟化软件时候的性能，以取得真实世界的数据。这一测试的目标在于，在异构环境下，提供独立第三方的一台物理机运行多个虚拟机时的性能分析，并使用测试成绩作为比较 AMD与英特尔处理器性能的基础。

　　研究的结果显示，使用包含6阶段的一系列测试，在虚拟机工作负载越来越大的情况下，AMD服务器性能在许多重要的指标上超越了英特尔服务器。首先在SQL工作负载的时候，AMD处理器的服务器CPU利用率只有英特尔处理器的服务器，而每秒SQL请求数量却超出英特尔服务器16%。随着虚拟机的增加，AMD服务器的SQL响应时间比英特尔服务器快3.5至7倍。空闲CPU周期和处理工作负载的能力对于用户整体生产力提升有直接影响。客户可以在有较多空闲CPU周期的服务器上运行更多的应用程序，提升服务器整合。第二项观察是AMD系统与英特尔服务器相比，处理静态页面读请求的能力是其2.5倍，同时网络文件传送速度是其2倍。最后，在所有这些测试中，AMD服务器的耗电量比英特尔系统省20.9%。