大幅提升服务器虚拟化性能

概述:

服务器虚拟化性能平均提升1.6倍服务器数量减少达38%总拥有成本(TCO)降低达30%。

英特尔IT人员采用性能驱动型方法对服务器虚拟化平台的运行成本进行了比较,证实与采用前代产品双核英特尔®至强®处理器5160(3.0GHz)的平台相比,采用四核英特尔®至强®处理器X5355(2.66GHz)平台的性能平均提升达1.6倍,成本降低达30%。

我们通过测量工作负载性能、平台性能和功耗对每个平台的总拥有成本(TCO)进行了估算。图1显示了我们的测试结果。

 

Relative Total Cost of Ownership (TCO)

相对总拥有成本(TCO)

Quad-Core Intel® Xeon® Processor X5355 (2.66 GHz)

四核英特尔® 至强® 处理器 X5355(2.66 GHz)

Dual-Core Intel® Xeon® Processor 5160 (3 GHz)

双核英特尔® 至强® 处理器 5160(3 GHz)

Software costs amortization over 4 years

4 年的软件成本摊销

Support costs

支持成本

Annual utility

年度效用

Data center depreciation over 15 years

15 年的数据中心折旧

Cabling depreciation over 10 years

10 年的线缆折旧

Switch depreciation over 4 years

4 年的交换机折旧

Server depreciation over 4 years

4 年的服务器折旧

图 1. 基于双核英特尔® 至强® 处理器和四核英特尔® 至强® 处理器的服务器在服务器虚拟化方面的年度成本节省和成本规避比较。英特尔内部测量,2006 年 11 月 12 日。

使用真实模型

随着英特尔®多核技术的推陈出新,我们预计功耗和性能将得到显著的改进,进而将直接推动总拥有成本(TCO)的下降。例如,更高的每采购成本性能和每瓦性能可降低资本支出,减少针对功耗和冷却的公用设施费用,并消除或节省数据中心建设成本。

为了量化服务器虚拟化解决方案的实际财务收益,我们开发了一种性能驱动型方法和一个真实模型,前者具备可轻松获取的客观测量标准,后者可模拟生产数据中心环境。我们将工作负载性能、平台性能和功耗与财务数据相关联,以确定总拥有成本(TCO)。借助这一方法,我们证实与前代产品相比,双核英特尔®至强®处理器5150的性能提升了2倍,总拥有成本(TCO)降低了53%。

推出四核处理器之后,我们期望在功耗和性能方面实现更显著的改进,并降低总拥有成本(TCO)。我们利用真实模型对四核英特尔®至强®处理器X5355(2.66GHz)和双核英特尔®至强®处理器5160(3.0GHz)进行了比较,以验证和量化这些改进。

测试技术

图2显示了测试平台的逻辑配置,包括运行于强大企业虚拟化环境中的32位虚拟机(VM)。我们使用了与之前进行双核处理器性能评测相同的程序和工作负载,单独运行每个工作负载以简化测试流程。我们的工作负载代表了真实应用,并包括了针对在线交易处理(OLTP)、决策支持系统(DSS)、商务智能(BI)、企业报告服务,以及轻量级目录访问协议(LDAP)的压力测试。我们运行了两项OLTP压力测试。其中中档测试涉及运行两个虚拟处理单元的四台VM,大型测试则涉及运行四个虚拟处理单元的两台VM。

 

Storage Frame

Logical Unit Numbers (LUN)

RAID-5 (15 Drives)

存储架构

逻辑单元号(LUN)

RAID-5(15 个驱动器)

Storage Area Network (SAN)

存储域网络(SAN)

Virtualization Engine

Guest Virtual Machines

虚拟引擎

客户虚拟机

Local Area Network (LAN)

局域网(LAN)

Driver Clients

驱动程序客户机

图 2. 测试配置拓扑。

测量性能

表1总结了我们为确定工作负载性能、平台性能和功耗而制定的主要评测标准。

我们以20秒的取样率在每台物理机上运行了一个与虚拟化软件一同提供的商业性能监视工具,以收集平台性能指标。我们分析了采用CSV格式的输出结果,并将所得数据输出至一个电子表格文件以生成结果图表。

对于功耗指标,我们将功耗监视器直接与服务器所附的AC电源线进行内联。监视器持续运行,取样间隔时间为1秒。我们从专用电脑上的监视设备收集采用CSV格式的相关数据,并将每30秒间隔产生的数值传送至一个电子表格文件。

验证并标准化数据

我们对每个工作负载均执行了多次测试操作,将所得结果加以平均,以减少任何偶然作用的影响并对数据进行验证。我们将一个固定的平均CPU利用率(通常为65%)作为应用性能指标,以消除下列人为测量因素的影响:

  • 轻微的应用加载差异和相应的处理器利用率差异
  • 某些VM比其它VM更早完成工作负载
  • 外部I/O瓶颈的影响
  • I/O子系统配置过程中偶然、细微的变化

确定TCO和IT影响

收集到足够的分析用数据后,我们将性能结果与成本因素关联起来,以确定每个测试平台的TCO情况。我们的模型量化了部署4,000台虚拟服务器的TCO-该数量较好地体现了大型企业的要求。

表2列出了我们对数据中心构建和运营相关成本所做的假设。根据这些假设,我们计算了与各种平台相关的假定成本要求,其中包括以下因素:

  • 硬件和软件采购成本
  • 折旧和摊销成本
  • 数据中心年度成本(折旧和运营)
  • 服务器支持人员成本
  • 局域网(LAN)、存储域网络(SAN)和布线成本

表3总结了我们的TCO测试结果。

表 1. 工作负载性能指标

 

工作负载

主要指标

在线交易处理(OLTP)

  • n 每秒交易量
  • n 用户数量
  • n 平均响应时间

决策支持系统(DSS)和商务智能(BI)

  • n 执行时间
  • n 每小时报告数量

企业报告服务

  • n 每秒请求数量
  • n 收到第一个字节的平均时间
  • n 收到最后一个字节的平均时间
  • n 用户数量

IT 基础设施轻量级目录访问协议(LDAP)

  • n 每秒用户查询数量
  • n 总体执行时间

  

表 2. 数据中心成本假设

 

类别

假定条件

虚拟化软件成本

  • n 4 年(约)2,875 美元

数据中心物理设备成本

  • n 每机架空间:25 平方英尺
  • n 折旧周期:15 年
  • n 能源消耗:每平方英尺 80 瓦,每千瓦时 0.08 美元
  • n 运行时间:每天 12 小时
  • n 冷却功耗乘数: 2.0

人员成本

  • n 每年每个支持人员 100,000 美元
  • n 每 250 台服务器一个支持人员(仅限物理服务器支持,包括安装、中断修复和卸载)。不包括虚拟机、操作系统和应用支持,以及所有备件。

3. 总拥有成本(TCO)测试结果1

 

统计结果

四核英特尔® 至强® 处理器 X53552.66 GHz

双核英特尔® 至强® 处理器 51603.0 GHz

所需服务器的数量

242

391

年度成本(TCO)

170 万美元

250 万美元

相对性能

达 1.61 倍

相对性价比

达 1.32 倍

相对功效

达 1.22 倍

1英特尔内部测量,2006 年 11 月 12 日。

测试结果

如图3所示,四核英特尔®至强®处理器X5355(2.66GHz)

在运行我们测试的所有工作负载时均显著优于双核英特尔®至强®处理器5160(3.0GHz)。与双核英特尔®至强®处理器相比,四核英特尔®至强®处理器的整体计算能力高1.6倍,功效高1.2倍。这一性能改进大大降低了总拥有成本(TCO)。根据我们使用真实模型得出的计算结果,与前代产品相比,四核英特尔®至强®处理器X5355支持同一级别的处理所需服务器的数量减少了大约38%,总拥有成本(TCO)则降低了30%,是面向数据中心生产环境的更出色的价值和平台选择。

 

Relative Performance

相对性能

Online Transaction Processing (Mid-range)

在线交易处理(中档)

Online Transaction Processing (Large)

在线交易处理(大型)

Enterprise Directory

企业目录

E-mail Metrics

电子邮件标准

Business Reporting

业务报告

AVERAGE

平均结果

Relative Performance/Cost

相对性价比

Online Transaction Processing (Mid-range)

在线交易处理(中档)

Online Transaction Processing (Large)

在线交易处理(大型)

Enterprise Directory

企业目录

E-mail Metrics

电子邮件标准

Business Reporting

业务报告

AVERAGE

平均结果

Relative Performance/Watt

相对性能功耗比

Online Transaction Processing (Midrange)

在线交易处理(中档)

Online Transaction Processing (Large)

在线交易处理(大型)

Enterprise Directory

企业目录

E-mail Metrics

电子邮件标准

Business Reporting

业务报告

AVERAGE

平均结果

Quad-Core Intel® Xeon® processor X5355 (2.66 GHz)

四核英特尔® 至强® 处理器 X5355(2.66 GHz)

Dual-Core Intel Xeon processor 5160 (3 GHz)

双核英特尔® 至强® 处理器 5160(3 GHz)

3. 各种工作负载下的平台测试数值。英特尔内部测量,2006 年 11 月 12 日。

性能测试和等级评定均使用特定的计算机系统和/或组件进行测量,这些测试反映了英特尔产品的大致性能。系统硬件、软件设计或配置的任何不同都可能影响实际性能。购买者应进行多方咨询,以评估其考虑购买的系统或组件的性能。如欲了解有关性能测试和英特尔产品性能的更多信息,请访问英特尔性能指标评测局限:http://www.intel.com/performance/resources/limits.htm。

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