Windows Server 2008虚拟机ERP压力测试

  前言

　　x86服务器的强大计算能力终于借助四核的普及而得到确认。

　　虚拟机技术中的高可用方案、实时迁移将给网管调度计算资源提供最便捷的手段。VMware的上市，将2007年定格为虚拟化技术年。

　　但是虚拟化技术高额的许可费用以及服务费让中小企业难以企及(VMware培训费高达15000美金)，而微软虚拟化技术的日渐成熟无疑是打破这个僵局的利器。对中小企业市场，微软Hyper-V的价格优势和Windows Server系列的普及面才是最后的制胜球。

　　测试简介：

　　在基于Windows Server 2008的虚拟服务器上进行ERP压力测试，通过不断加大并发用户数来体现系统性能极限，另外在保持高性能压力的状态下，进行20小时左右的长时间疲劳测试来考察虚拟虚拟系统的稳定性。建立虚拟服务器作为测试的服务端，采用浪潮PS-ERP最常用的物流功能6模块作为测试脚本，在客户端利用Loadrunner虚拟用户并发并记录系统资源占用、响应时间、通过事务数等参数。(相关说明见本站文章“微软、浪潮工程师谈ERP压力测试”、“ERP压力测试专题”)。

　　物理服务器是配置较高的星盈G129-Q企业级服务器，星盈G129-Q是高集成度的IU机架式服务器，使用两块Intel Xeon 5345 CPU，16G内存，存储系统为4块15，000转的SAS 146G硬盘组成的硬件RAID5。虚拟服务器在系统资源调配上占用4CPU以及8G的物理内存，以次来对比之前测试过的采用同样CPU的单路4核物理服务器的性能(见文章“浪潮PS-ERP压力测试报告--Intel单路4核服务器”)。

　　评测工程师评点：

　　Windows Server 2008整合了Hyper-V的服务器虚拟技术，并且对外公布了Hyper-V超低价——28美元。这对中小企业尝试甚至普及虚拟化技术是一个重大利好消息。

　　通过增加ERP系统并发用户数来实现大压力，长时间运行的疲劳测试考察虚拟系统的稳定性。结果表明，Windows Server 2008虚拟服务器的性能及稳定性都让人满意。

　　测试目的：

　　在基于Windows Server2008的虚拟服务器上进行ERP压力测试，不断加大并发用户数来体现系统性能极限，另外在保持高性能压力的状态下，通过长时间运行疲劳测试以考察虚拟系统的稳定性。

　　测试方法：

　　建立虚拟服务器作为测试的服务端，采用浪潮PS-ERP最常用的物流功能6模块作为测试脚本，在客户端利用Loadrunner虚拟用户并发并记录系统资源占用、响应时间、通过事务数等参数。

　　测试用数据库系统为MS SQL Server 2005，数据大小为5G。5G数据库大约是一个中等规模企业使用浪潮PS-ERP的数据大小。 

   测试环境：

    性能测试：

　　性能测试的项目我们采用了物流功能的6个模块，开始以为虚拟机的性能相对于物理服务器会有一定的距离，所以压力程度从较低的50并发数开始进行记录测试。但随后我们在测试中发现，虚拟服务器的性能表现完全可以媲美相同硬件资源的物理服务器。其最高的240并发在之前的测试中很少到达过这样的高压力，并且无错误完成测试，这令我们对虚拟服务器的性能刮目相看。

　　1、采购入库单制单：

　　图1 采购入库单制单

    
    采购入库单制单(见图1)，从51到240并发的不同压力下的测试结果符合逻辑线性。从平均测试结果来看，在240并发的压力下成绩也相当的不错，对比之前的单路4核2G内存的物理服务器成绩，虚拟服务器占用8G的内存起到了很好的性能提升作用。 

   2、客户欠款余额查询：

　　对于客户欠款余额查询，随并发数的增加，平均响应时间的增长保持一定比例，随并发压力的增加响应时间逐渐变慢，最长响应时间在100秒左右，可以说明该功能模块对系统没有很难承受的压力(见图2)。

　　图2 客户欠款余额查询

    
    3、库存辅助管理余额查询：

　　图3 库存辅助管理余额查询

    
    该模块对并发压力增加的表现不是很敏感，并发从50—240的不断累加，其响应时间增长很平稳，这与单路4核的响应时间很接近，在高并发如200和240的时候，测试成绩甚至比物理服务器的结果要好

    
  　4、库存入库单记帐：

　　图4 库存入库单记帐

    
    库存入库单记帐，200并发以下的平均响应时间平均在200秒以下，240并发的响应时间却慢了一倍，这主要是在高并发数下，该模块在测试中完成的事务会相对变少，从而形成了最小、最高和平均响应时间差别不大的现象，在这方面看来，240并发下已经接近系统瓶颈，根据我们之前的推测，这个瓶颈存在于应用软件系统中(见图4)。

　　5、全月加权成本计算：

　　图5 全月加权成本计算

    
    全月加权成本计算平均响应时间都集中在20--60秒之间，这和物理服务器的表现基本相同，全月加权成本计算对系统造成压力不算大。

    6、销售提货单制单：
    

　　图6 销售提货单制单

    
    销售提货单制单模块在200并发以下，表现良好，和库存入库单记帐模块相类似，200并发以上的响应时间有些强差人意，不过在物理服务器上没有测试过180以上的并发压力，所以不好比较，总体看来，200并发以下的表现，虚拟服务器和物理服务器表现很接近(图6)。

　　TPS统计：

　　图8 TPS统计

    
    虚拟服务器的平均TPS稍低于物理服务器，整体表现比较平稳，很直观的体现这个虚拟系统的性能。在上面的性能测试项目中，可以看出虚拟服务器表现性能很强劲，把ERP压力测试的并发压力推到一个新的高度并顺利的完成了全部的测试。给虚拟服务器上调配的4个CPU，其表现出来的性能指数基本吻合4个CPU核心的物理服务器的性能水平。  

  稳定性测试：

　　对于虚拟服务器的稳定性应该是很多人更加关心一些，因为到现在为止，市场上存在着的多种虚拟化技术，无论是VMWare、Xen还是SWsoft，其客户使用在的虚拟机上多数运行的是一些非主要业务模块，象备份、防毒等应用服务。这些服务对性能的需求不是很高，但对虚拟系统的稳定性有很高要求，通过热迁移技术，理论上是可以实现系统的永不停机。

　　很可惜，Windows Server 2008目前的Hyper-V还没有包含系统的热迁移功能在内，针对关键应用的高可用方案在这个测试版里也还不见踪影。(据微软解决方案技术经理孔文达介绍，冷/热迁移、物理机向虚拟机迁移的功能集成在另一个产品中——System Center Virtual Machine Manager)我们只能通过长时间的运行测试软件来简单考察其系统稳定性了。将虚拟服务器的虚拟CPU数目设定为一个，ERP压力测试的并发压力设置为100的水平，然后将测试时间延长到12或者24小时。让虚拟系统一直保持在压力均衡的状态下进行疲劳测试，可以想象，由于Windows的数据冗余，其运行效率会逐渐下降，各个模块的响应时间也会越来越长。

　　图9 12小时混合测试中各模块的响应时间

    
    在之前的ERP压力测试中我们已经发现科目余额查询是测试中响应最慢的一环，这是由于测试脚本没有对科目余额查询的运行条件进行参数化设置，则每次的余额查询都是对所有科目数据的全时长的检索。从上图可以看处，混合测试的9个功能模块大部分的响应时间在400秒以下的可接受范围之内，但科目余额查询的响应时间就出现的惊人的缓慢。

　　值得庆幸的是，即便有的功能模块响应时间变得很长，但系统没有依然没有出现死锁乃至宕机的情况，测试期间出现的一些错误，基本都是超时等待的错误提示，这在程序设置中重新定义等待时长就可以规避。虚拟服务器始终有惊无险的完成了长时间的测试项目。

　　总的来说，Hyper-V的虚拟服务器稳定性还是让人满意的。裸金属架构的虚拟技术都直接用系统处理器执行CPU指令，而涉及不到虚拟层。也就是说，Hyper-V其实是在硬件上直接运行的虚拟系统，其中运行的虚拟服务器根本不需要主操作系统。基于裸金属架构的虚拟服务器是直接支持对称多处理器技术、热插拔内存技术、冗余磁盘RAID 以及冗余电源技术等众多的硬件特性。对系统的稳定性有很大的帮助，并使系统保持一个相当高的可用性。

    发现：

　　在性能测试和稳定性测试的过程中，我们发现了一些有意思的现象。在任务管理器中的性能监视窗口中，无论将虚拟的CPU设置为1个或者4个，运行的测试无论是50并发还是240并发，虚拟服务器CPU的占用总是保持在一个相对很高的水平上。这个现象在之前做过的物理服务器上没有出现过。也就是说，如果一套服务器系统，它的性能如果能够支撑200并发的话，当测试压力只有50的时候，其系统占用不会是在很高的位置。

　　这与VMware虚拟机处理性能的调度截然不同，VMware曾经公布过一个虚拟机上开展SQL2000的性能测试报告，按照该报告，VMware虚拟机的性能随着虚拟CPU的增长而线性增长。

　　由此我们推测，Hyper-V在调度CPU资源时，并不是按照虚拟机的虚拟CPU数量进行调度。实际上我们测试过给同一个虚拟机分配一个虚拟CPU和四个虚拟CPU，虚拟机的性能差异很小，基本上可以视为SQL 2005对不同数量处理器支持的性能差异。Hyper-V对CPU资源的调度，使同一台物理机上的虚拟机之间可以实现动态平衡，有效利用处理器资源。但是这样做的弊端将是虚拟机之间的隔离需要部署时很好的规划，否则一、两个虚拟机出现死锁这样的宕机，很可能危急整个物理机上虚拟机稳定性。(图10)。

　　图10 不同压力各系统资源对照    

    还一个有意思的现象，我们发现上面的测试中的虚拟服务器，无论它的CPU占用率有多高，在主系统的Windows2008上始终都不会体现出来。感觉上Windows2008所使用的CPU和虚拟服务器上的CPU就象是完全隔离开的一样。2007年我们做过的SWsoft的基于寄居架构的虚拟系统测试，虚拟系统的压力会直接体现在主系统之上。相对应的是，分配给虚拟服务器的物理内存则可以在主系统中表现出来，分配固定内存空间应该是出于平衡性能和稳定性的一个考虑吧。

　　图11 虚拟机的系统资源设置

    
    在虚拟服务器的系统资源中，我们可以设置1、2或4个虚拟处理器，从图10可以看出来，无论赋予虚拟服务器的处理器是1个还是4个，虚拟的处理器和物理处理器其实没有任何影射对等关系。将物理硬件的空余处理能力按设置的百份比例划分给虚拟服务器，并根据各个系统不同的负载大小，弹性的变更其处理计算能力，这是Hyper-V对系统性能的动态协调特性。但当服务器中装有多个虚拟系统，如果某虚拟服务器占用的计算能力值在100%时，这仍然会大大的影响到其他系统的可用性。所以要对每个虚拟服务器进行合理的资源分配。Hyper-V对不同系统之间的资源弹性调配，可以大大提高系统的整体可用性，这也是虚拟技术最大的特点。

　　图12 在主系统进行winRAR测试

    
    当虚拟服务器正在进行压力测试的时候，我们在Windows2008上也进行了winRAR的硬件性能测试，对照关闭虚拟服务器是进行的同样的测试，结果有20%左右的下降，这说明了系统硬件性能的独立存在，至少在CPU上是如此。 

   由于Hyper-V是属于裸金属架构的虚拟技术，我们推测主系统Windows2008上监视到的CPU也是基于虚拟平台之上的，或者说，with Hyper-V的Windows Server2008本身就是一个安装在虚拟层之上的虚拟系统。

　　图12 在主系统进行winRAR测试

    
    在虚拟服务器运行的时候如果将窗口转为全屏显示，此时的操作完全没有使人觉得是在操作一个虚拟系统，和平时物理系统之间的切换并没有什么不一样的地方。这里我们想到了一个有趣的比喻，在对IT业界有深远影响的电影《黑客帝国》中，每个人不过是在一个虚拟世界中的一个虚拟的意识，没有人想到自己是被虚拟出来的，就象Hyper-V上的Windows2003不会知道自己是被安装在虚拟的平台上一样，假如系统也有意识存在的话。而从系统资源的监视中看出，虚拟服务器的CPU占用率并没有体现在2008之中，可以说在CPU使用的时间片，不同系统之间是相互隔离的，我们大胆的猜测，其实Windows2008也是一个特殊的虚拟系统，是一个能提供虚拟功能的母系统，但就连母系统也是建立在虚拟的硬件平台之上。

　　就象我们当第一次看到Neo离开Matrix之后还能用自己的能力对付机械章鱼的时候，一样的大跌眼睛。作为母系统的Windows Server2008有其特别的存在意义，但这不等于说明Windows Server2008的母系统象寄居架构的母系统一样不能缺少，没有Windows Server2008的Hyper-V也是可以独立工作在硬件层上的。在微软公司08年即将发布的产品名单中有一款售价为29美圆的独立Hyper-V软件，届时，我们只需在Hyper-V上就可以安装各种不同的系统了。

　　遗憾：

　　结束了对Windows Server2008虚拟系统的测试，对于其Hyper-V虚拟技术所带来的性能及稳定性的体验，我们感觉到了微软公司的对虚拟化市场的扩张的野心。虽然说Hyper-V在性能以及稳定性都有不错的表现，但也有不少的遗憾剩下来。Windows Server2008 RC1中的Hyper-V只有基本的功能，相对于VMWare或者是SWsoft，配套的功能点现在是一个都没有，现在Hyper-V也仅仅是虚拟技术的基本体验。其他的管理功能象热迁移或冷迁移，无论是P2V(物理到虚拟)、V2V(虚拟到虚拟)等这些应该有的功能都没有踪影，也不知道那29美元的软件组会不会包含这些功能。此前传闻因为开发的进度没有赶上，微软公司包含多中管理工具的虚拟技术要在2008年中才会和大众见面，真希望这消息只是传闻。

　　图14 帮助文档是空的

    
    或者因为不是正式版本，Windows Server2008中关于虚拟技术的帮助文档都是空的。从系统之中得到的“帮助”极其有限近乎为零，也可能是对虚拟技术的功能点没有完全确定下来，所以空着帮助文档也不奇怪。