So sánh hiệu năng máy ảo Hypervisor Type 1 (Hyper-V) vs. Hypervisor Type 2 (VirtualBox)

Trước đây mình thường sử dụng máy ảo Ubuntu chạy trên nền VirtualBox trong Windows 10 nhằm phục vụ phát triển web, nghiên cứu về Linux,… Tuy gặp một vài bất tiện trong quá trình sử dụng (ví dụ máy ảo không tự động chạy khi khởi động lại Windows), nhưng nói chung VirtualBox đã đáp ứng đủ nhu cầu sử dụng của mình.

Dạo gần đây ở nhà rãnh rỗi do thất nghiệp vì COVID-19, mình có thêm thời gian nghiên cứu về các công nghệ ảo hoá. Từ đó mới biết đến tính năng ảo hoá Hyper-V được tích hợp sẵn trong Windows 10 Pro mà không cần cài thêm bất cứ phần mềm nào.

Điểm mạnh là Hyper-V là nó sử dụng công nghệ ảo hoá Hypervisor Type 1, tương tự như ESXi của VMWare hay Proxmox. Còn Virtualbox chỉ là Hypervisor Type 2, giống như VMWare Player, Parrallel Desktop (MacOS). Chi tiết Type 1 vs Type 2 khác nhau ra sao các bạn Google tài liệu sẽ ra nhiều lắm, hoặc xem qua bài này.

https://pediaa.com/what-is-the-difference-between-type-1-and-type-2-hypervisor/

Khác biệt căn bản nhất giữa Type 1 và Type 2 là ở khả năng truy xuất trực tiếp vào phần cứng của máy ảo:

Type 1: máy ảo chạy trực tiếp trên phần cứng vật lý, không bị quản lý bởi Host OS.
Type 2: máy ảo chạy trên nền một phần mềm hypervisor được cài đặt trên Host OS.

Nhờ khả năng truy xuất trực tiếp vào phần cứng vật lý nên máy ảo Hypervisor Type 1 sẽ mang hiệu năng vượt trội so với máy ảo Hypervisor Type 2. Vượt trội ra sao giờ phải benchmark thử mới tin.

Bài viết này mình sẽ kiểm tra thử máy ảo Hyper-V và máy ảo VirtualBox cho hiệu suất hoạt động khác biệt ra sao.

Thông số phần cứng

Dưới đây là thông số phần cứng của máy tính để bàn mình đang sử dụng để vừa chơi game vừa nghiên cứu:

CPU: Intel Core i3-9100F
RAM: Corsair 16GB DDR4
SSD: 860 EVO 500GB
OS: Windows 10 Pro

Thông số máy ảo (cài đặt giống nhau trên VirtualBox và Hyper-V)

CPU: 1 Core
RAM: 2GB
SSD: 20GB
OS: Ubuntu Server 20.04

Benchmark SSD

Mình sử dụng script benchmark của tocdo.net để kiểm tra tổng quát thông số của máy ảo.

1
# Test Tốc độ & Share kết quả
2
curl -Lso- tocdo.net/share | bash

Hyper-V

1
System Info
2
----------------------------------------------------------------------
3
CPU model            : Intel(R) Core(TM) i3-9100F CPU @ 3.60GHz
4
Number of cores      : 1
5
CPU frequency        : 3599.997 MHz
6
Total size of Disk   : 42.9 GB (24.5 GB Used)
7
Total amount of Mem  : 1940 MB (541 MB Used)
8
Total amount of Swap : 2912 MB (5 MB Used)
9
System uptime        : 0 days, 0 hour 2 min
10
Load average         : 0.51, 0.41, 0.17
11
OS                   : Ubuntu 20.04.2 LTS
12
Arch                 : x86_64 (64 Bit)
13
Kernel               : 5.4.0-81-generic
14
Virt                 : hyperv
15
Date                 : Sat 14 Aug 2021 08:41:53 AM UTC
16

17
Disk Speed
18
----------------------------------------------------------------------
19
dd Test
20
I/O (1st run)        : 220 MB/s
21
I/O (2nd run)        : 233 MB/s
22
I/O (3rd run)        : 293 MB/s
23
Average              : 248.7 MB/s
24
-----------------------------------
25
Fio Test
26
Read performance     : 128MB/s
27
Read IOPS            : 31.2k
28
Write performance    : 42.7MB/s
29
Write IOPS           : 10.4k
30

31
Speedtest
32
----------------------------------------------------------------------
33
Node Name                               IPv4 address    Download Speed
34
CacheFly                                205.234.175.175 17.7MB/s
35
Vultr, Los Angeles, CA                  108.61.219.200  13.6MB/s
36
Vultr, Seattle, WA                      108.61.194.105  9.29MB/s
37
Linode, Tokyo, JP                       139.162.65.37   6.82MB/s
38
Linode, Singapore, SG                   139.162.23.4    10.6MB/s
39
Softlayer, HongKong, CN                 119.81.130.170  10.7MB/s
40
VNPT, Ha Noi, VN                        113.164.24.102  12.5MB/s
41
VNPT, Da Nang, VN                       113.164.16.66   14.0MB/s
42
VNPT, Ho Chi Minh, VN                   113.164.8.250   20.7MB/s
43
Viettel Network, Ha Noi, VN             27.68.226.129   17.2MB/s
44
Viettel Network, Da Nang, VN            27.68.201.1     15.9MB/s
45
Viettel Network, Ho Chi Minh, VN        27.68.239.33    19.4MB/s
46
FPT Telecom, Ha Noi, VN                 118.70.115.12
47
FPT Telecom, Ho Chi Minh, VN            1.55.119.18     19.6MB/s
48
----------------------------------------------------------------------
49
Share link: <https://tocdo.net/result/1365026>

Virtualbox

1
System Info
2
----------------------------------------------------------------------
3
CPU model            : Intel(R) Core(TM) i3-9100F CPU @ 3.60GHz
4
Number of cores      : 1
5
CPU frequency        : 3599.996 MHz
6
Total size of Disk   : 17.8 GB (12.6 GB Used)
7
Total amount of Mem  : 1987 MB (429 MB Used)
8
Total amount of Swap : 2047 MB (4 MB Used)
9
System uptime        : 0 days, 8 hour 45 min
10
Load average         : 0.35, 0.11, 0.05
11
OS                   : Ubuntu 20.04.2 LTS
12
Arch                 : x86_64 (64 Bit)
13
Kernel               : 5.4.0-77-generic
14
Virt                 : virtualbox
15
kvm
16
Date                 : Sat 14 Aug 2021 08:45:26 AM UTC
17

18
Disk Speed
19
----------------------------------------------------------------------
20
dd Test
21
I/O (1st run)        : 242 MB/s
22
I/O (2nd run)        : 217 MB/s
23
I/O (3rd run)        : 241 MB/s
24
Average              : 233.3 MB/s
25
-----------------------------------
26
Fio Test
27
Read performance     : 9114kB/s
28
Read IOPS            : 2225
29
Write performance    : 3026kB/s
30
Write IOPS           : 738
31

32
Speedtest
33
----------------------------------------------------------------------
34
Node Name                               IPv4 address    Download Speed
35
CacheFly                                205.234.175.175 17.9MB/s
36
Vultr, Los Angeles, CA                  108.61.219.200  11.0MB/s
37
Vultr, Seattle, WA                      108.61.194.105  10.7MB/s
38
Linode, Tokyo, JP                       139.162.65.37   12.2MB/s
39
Linode, Singapore, SG                   139.162.23.4    10.7MB/s
40
Softlayer, HongKong, CN                 119.81.130.170  14.0MB/s
41
VNPT, Ha Noi, VN                        113.164.24.102  11.4MB/s
42
VNPT, Da Nang, VN                       113.164.16.66   12.2MB/s
43
VNPT, Ho Chi Minh, VN                   113.164.8.250   19.6MB/s
44
Viettel Network, Ha Noi, VN             27.68.226.129   18.4MB/s
45
Viettel Network, Da Nang, VN            27.68.201.1     12.7MB/s
46
Viettel Network, Ho Chi Minh, VN        27.68.239.33    19.3MB/s
47
FPT Telecom, Ha Noi, VN                 118.70.115.12
48
FPT Telecom, Ho Chi Minh, VN            1.55.119.18     19.5MB/s
49
----------------------------------------------------------------------
50
Share link: <https://tocdo.net/result/5689740>

Đánh giá

Thông số cần chú ý là ở phần Fio Test: Máy ảo Hyper-V có tốc độ truy xuất ổ cứng vượt trội so với máy ảo VirtualBox.

Read IOPS: 31.200 (Hyper-V) so với 2225 (VirtualBox)
Write IOPS: 10.400 (Hyper-V) so với 738 (VirtualBox)

Qua đó có thể thấy máy ảo Hypervisor 1(Hyper-V) với khả năng truy xuất trực tiếp vào SSD cho hiệu năng khác biệt rất lớn so với máy ảo Hypervisor 2 (VirtualBox)

Benchmark CPU

Phần này mình dùng Sysbench để kiểm tra hiệu năng CPU

Cài đặt Sysbench

1
curl -s <https://packagecloud.io/install/repositories/akopytov/sysbench/script.deb.sh> | sudo bash
2
sudo apt -y install sysbench

Sử dụng lệnh sau để benchmark CPU

1
sysbench --test=cpu --cpu-max-prime=20000 run

Hyper-V

1
sysbench 1.0.20 (using bundled LuaJIT 2.1.0-beta2)
2

3
Running the test with following options:
4
Number of threads: 1
5
Initializing random number generator from current time
6

7
Prime numbers limit: 20000
8

9
Initializing worker threads...
10

11
Threads started!
12

13
CPU speed:
14
    events per second:   505.56
15

16
General statistics:
17
    total time:                          10.0015s
18
    total number of events:              5057
19

20
Latency (ms):
21
         min:                                    1.80
22
         avg:                                    1.98
23
         max:                                    8.99
24
         95th percentile:                        2.30
25
         sum:                                 9992.08
26

27
Threads fairness:
28
    events (avg/stddev):           5057.0000/0.00
29
    execution time (avg/stddev):   9.9921/0.00

VirtualBox

1
sysbench 1.0.20 (using bundled LuaJIT 2.1.0-beta2)
2

3
Running the test with following options:
4
Number of threads: 1
5
Initializing random number generator from current time
6

7
Prime numbers limit: 20000
8

9
Initializing worker threads...
10

11
Threads started!
12

13
CPU speed:
14
    events per second:   453.92
15

16
General statistics:
17
    total time:                          10.0026s
18
    total number of events:              4541
19

20
Latency (ms):
21
         min:                                    1.80
22
         avg:                                    2.20
23
         max:                                   27.96
24
         95th percentile:                        3.62
25
         sum:                                 9991.39
26

27
Threads fairness:
28
    events (avg/stddev):           4541.0000/0.00
29
    execution time (avg/stddev):   9.9914/0.00

Đánh giá

Máy ảo Hyper-V cho tốc độ xử lý CPU nhanh hơn so với máy ảo VirtualBox. Tuy nhiên khác biệt là không đáng kể.

Benchmark RAM

Sử dụng tiếp Sysbench để benchmark RAM với lệnh sau

1
sysbench --test=memory --memory-block-size=1M --memory-total-size=100G --num-threads=1 run

Hyper-V

1
sysbench 1.0.20 (using bundled LuaJIT 2.1.0-beta2)
2

3
Running the test with following options:
4
Number of threads: 1
5
Initializing random number generator from current time
6

7
Running memory speed test with the following options:
8
  block size: 1024KiB
9
  total size: 102400MiB
10
  operation: write
11
  scope: global
12

13
Initializing worker threads...
14

15
Threads started!
16

17
Total operations: 102400 (18306.80 per second)
18

19
102400.00 MiB transferred (18306.80 MiB/sec)
20

21
General statistics:
22
    total time:                          5.5922s
23
    total number of events:              102400
24

25
Latency (ms):
26
         min:                                    0.05
27
         avg:                                    0.05
28
         max:                                    3.52
29
         95th percentile:                        0.07
30
         sum:                                 5555.12
31

32
Threads fairness:
33
    events (avg/stddev):           102400.0000/0.00
34
    execution time (avg/stddev):   5.5551/0.00

VirtualBox

1
sysbench 1.0.20 (using bundled LuaJIT 2.1.0-beta2)
2

3
Running the test with following options:
4
Number of threads: 1
5
Initializing random number generator from current time
6

7
Running memory speed test with the following options:
8
  block size: 1024KiB
9
  total size: 102400MiB
10
  operation: write
11
  scope: global
12

13
Initializing worker threads...
14

15
Threads started!
16

17
Total operations: 102400 (16111.80 per second)
18

19
102400.00 MiB transferred (16111.80 MiB/sec)
20

21
General statistics:
22
    total time:                          6.3543s
23
    total number of events:              102400
24

25
Latency (ms):
26
         min:                                    0.05
27
         avg:                                    0.06
28
         max:                                    8.26
29
         95th percentile:                        0.08
30
         sum:                                 6307.85
31

32
Threads fairness:
33
    events (avg/stddev):           102400.0000/0.00
34
    execution time (avg/stddev):   6.3078/0.00

Đánh giá

Không nằm ngoài dự đoán, máy ảo VirtualBox tiếp tục thua kém trong bài Benchmark RAM so với máy ảo Hyper-V. Tốc độ khác biệt hơn 10%.

Tổng kết

Hyper-V quá ngon, quá xịn! Nếu bạn đang sử dụng VirtualBox trên nền Windows 10 Pro, chuyển qua dùng Hyper-V ngay và luôn. Còn nếu bạn đang tìm hiểu học hỏi về cách tạo máy ảo, Hyper-V thẳng tiến, quên thằng VirtualBox đi.

Giờ mình phải lo dọn nhà đám máy ảo VirtualBox qua Hyper-V rồi xoá VirtualBox ra khỏi máy luôn đây.

Cám ơn bạn đã chịu khó đọc đến dòng cuối cùng.