Benchmarks
本post用于记录一些自己工作工程中做的benchmark与得出的结论，供参考。
不同架构下QEMU对ARM架构虚拟化
目的：探索不同方案下对arm架构虚拟化的性能损耗，以便确定合适的技术方案（即对armhf架构的Linux操作系统尽可能行虚拟化，运行armhf架构的目标程序，尽量不要折衷使用aarch64兼容模式运行armhf的目标程序）。
测试设备：
- Macbook Air M4 （16G RAM）
- Amazon AWS a1.metal
- 实验室服务器（Xeon Gold 6130 x 2，512G RAM，HDD raid 0）
- 游戏本（i9-13980hx，48G RAM，P44 Pro）
a1.metal运行Ubuntu 24.04 LTS，使用aws kernel；实验室服务器为Ubuntu 22.04 LTS；游戏本运行VMWare，分配4c 16g RAM，运行Ubuntu 22.04 LTS，故横向比对数据有失真的情况
Macbook Air为被动散热，因此没有完成跑unixbench
测试方法：
- 使用最新的Ubuntu cloud image （24.04）启动qemu
- mac下硬件虚拟化为hvf，linux下为kvm
- smp 4，mem 8192，virtio
- tcg下，armhf cpu为cortex-a15，aarch64下cpu为cortex-a57
- 安装必要的dependencies
- 运行
sysbench cpu run，单线程，limit写10000 - 运行unixbench 6.0.0
测试结果：
sysbench
| m4 | aws a1.metal | Gold 6130 | 13980hx(virt-4c) | |
|---|---|---|---|---|
| host | 16857108.73 | 2239.87 | 961.46 | 4527.22 |
| aarch64+hw-accel | 12224.75 | 2236.63 | N/A | N/A |
| aarch64+tcg | 1446.81 | 178.77 | 338.67 | 1374.18 |
| armhf+tcg | 64.24 | 9.86 | 25.53 | 83.36 |
unixbench单线程score
| m4 | aws a1.metal | Gold 6130 | 13980hx(virt-4c) | |
|---|---|---|---|---|
| host | N/A | 609.6 | 805.9 | 2945.2 |
| aarch64+hw-accel | 730 | 520.1 | N/A | N/A |
| aarch64+tcg | N/A | 3.8 | 13.3 | 40.1 |
| armhf+tcg | N/A | 10.4 | 28.6 | 71.6 |
unixbench多线程score （这里的host为宿主机的核心数benchmark的结果，游戏本的vm分配了4c故只有4线程）
| m4 | aws a1.metal | Gold 6130 | 13980hx(virt-4c) | |
|---|---|---|---|---|
| host | N/A | 7061.1 | 20743 | 11595.7 |
| aarch64+hw-accel | 3500.8 | 1875.1 | N/A | N/A |
| aarch64+tcg | N/A | 9.6 | 45.9 | 114.6 |
| armhf+tcg | N/A | 28.7 | 87.1 | 167.2 |
结论：
- 能够硬件加速就硬件加速（废话）
- M系列芯片也许有特殊优化？sysbench分数偏高
- 也许是因为x86_64的tcg后端更加成熟？x86_64对arm系的虚拟化损耗低于arm系使用tcg虚拟化自身
- tcg虚拟化armhf在部分硬件上基本没办法用（参考a1.metal的分数），Linux在启动过程中会出现启动过慢进入emergency mode后过1-2分钟恢复正常的情况
原始数据可以在qemu-arm-target-virt.zip获取（仅包含unixbench的结果）。