Ubuntu 26.04 转发性能大考:Desktop居然干翻了Server?

好了,Ubuntu 26.04面世还不到一周,我们就已经完成了Desktop版本的手工部署体验(Ubuntu 26.04桌面版部署),也测试了Server版本的手工部署(仅占752MB内存!Ubuntu 26.04 Server版上手:这才是服务器该有的样子!)。

为了简化部署流程,我们还亲手定制了Desktop版本的自动部署镜像(拒绝点点点!手把手教你定制Ubuntu 26.04桌面版无人值守镜像,还有隐藏福利),以及Server版本的自动部署镜像(拒绝手搓系统!Ubuntu 26.04自动安装实战:让电脑自己“卷”起来)。

软件功能方面,我们测试了最新的7.0.0内核部署KVM的使用体验(手搓KVM虚拟化!Ubuntu 26.04 + KVM 7.0.0,告别VMware的低成本玩法)。软件跑得稳固然重要,但跑得快才是技术人的终极浪漫。今天,咱们就撕开7.0.0内核的温情面纱,直接快进到暴力拆解环节——看看它的原生转发性能到底几斤几两。

首先,我准备了两台Server版系统,两台Desktop版系统,运行于VMware ESXi 7.0.3平台。这4台系统都是使用我们前面创建的自动部署镜像自动部署的,计算资源配置均为16核CPU、16 GB内存。

关于测试工具,我们不搞那些虚头巴脑的,直接上iperf2(iperf命令简介)。相比单线程架构的iperf3(iperf3命令简介),iperf2能够更好地利用多线程并行处理,把16核CPU全数唤醒;同时,iperf2还支持–sum-only选项,一眼就能看到结果,省去了我们做加法的麻烦,主打一个简约而不简单。

当然,针对之前掌握的服务器电源配置引起的性能差异,我们本次也做两次对比测试,看看电源设置对性能影响到底大不大。

本次测试一共分为5组,每组测试不同电源策略下的双向大包转发带宽、双向小包转发速率,以及在不同角色下的转发性能表现。

第一组,我们先在两台Server系统之间直接使用iperf(2.2.1)互测,动态省电模式下,大包转发带宽如下:

动态省电模式下,小包转发速率如下:

静态高性能模式下,大包转发带宽如下:

静态高性能模式下,小包转发速率如下:

接下来,我们在两台Desktop系统之间直接使用iperf互测,首先是动态省电模式下,大包转发带宽如下:

动态省电模式下,小包转发速率如下:

静态高性能模式下,大包转发带宽如下:

静态高性能模式下,小包转发速率如下:

接下来,我们在Server系统和Desktop系统之间使用iperf互测,首先是动态省电模式下,大包转发带宽如下:

动态省电模式下,小包转发速率如下:

静态高性能模式下,大包转发带宽如下:

静态高性能模式下,小包转发速率如下:

接下来,我们使用Server系统作为路由器,分别连接两台Desktop系统,并在两台Desktop系统之间使用iperf互测。首先是动态省电模式下,大包转发带宽如下:

动态省电模式下,小包转发速率如下:

静态高性能模式下,大包转发带宽如下:

静态高性能模式下,小包转发速率如下:

最后,我们使用Desktop系统作为路由器,分别连接两台Server系统,并在两台Server系统之间使用iperf互测。首先是动态省电模式下,大包转发带宽如下:

动态省电模式下,小包转发速率如下:

静态高性能模式下,大包转发带宽如下:

静态高性能模式下,小包转发速率如下:

可以看到,最大峰值带宽出现在静态高性能模式下,Desktop版本互联打流的场景中,为30.8 Gbps。最大平均带宽同样出现在静态高性能模式下,Desktop版本互联打流的场景中,为29.7 Gbps。是不是有点意外,Desktop版本系统竟然比Server版本系统要高出一点点,Server版本的最大峰值带宽为28.8 Gbps,最大平均带宽为28.2 Gbps。

而在作为路由器转发的场景下,Desktop版本同样优于Server版本,Desktop版本最大峰值带宽为15.9 Gbps,最大平均带宽为15.4 Gbps;而Server版本只有15.2 Gbps和15 Gbps,都差了那么一丢丢。

静态高性能模式虽然在大包转发上力拔山兮气盖世,但到了小包测试环节却马失前蹄。这正应了那句老话:鱼与熊掌不可兼得。但好在小包性能差距并不大,最大包转发速率是Server版本互联打流的场景,为4.06 Mpps(2.03 Gbps@64KB)。同时,平均包转发速率最高也能达到3.98 Mpps(1.99 Gbps@64KB),可见CPU转发性能十分稳定。“同时也证明了性能调优不是大力出奇迹,在小包这种对中断和延迟极度敏感的场景下,一味追求高频反而可能导致缓存失效或上下文切换开销增加。”

那服务器的两种电源模式差别有多大呢?(VPP转发性能从10G暴增至24G?揭秘OpenEuler虚拟机的极限压榨术)

数据显示,对于大包模式,静态高性能模式的打流速率均有提升,相比动态省电模式,提升幅度从1.5 %到106 %不等。反而是小包模式下,静态高性能模式相比动态省电模式,最高出现了18.6 %的下降,最大的提升幅度也只有35.4 %。要这么看来,动态省电模式一定程度上也算是在省电的同时保证了性能,实在难能可贵。

经过这5组神仙打架般的测试,总结80组数据,Ubuntu 26.04 协议栈的家底基本被咱们摸清了。内核7.0.0在多核协同上的进步肉眼可见,尤其是4 Mpps的稳定小包转发速率,为后续我们要折腾的VPP和XDP树立了一个极高的基准标杆。

但更令人深思的是,Desktop竟然在纯转发性能上略胜Server一筹。这种扮猪吃老虎的表现,可能是由于Desktop内核在某些针对桌面响应的CPU调度算法上,意外地更有利于我们这种高并发的iperf打流场景。

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