如今，越来越多的工作负载在虚拟机 (VM) 中运行，包括在来宾操作系统中需要更多 IO 的工作负载。在 VMware vSphere 上的 VM 中，所有虚拟磁盘 (VMDK) 都连接到默认配置中的 LSI 逻辑 SAS SCSI 适配器。此适配器无需安装额外驱动程序即可被所有操作系统识别，但并不总是提供最佳性能，尤其是在使用 SSD RAID 或 NVMe 存储时。在本文中，我们比较了虚拟存储控制器LSI Logical SAS、VMware Paravirtual和NVMe Controller。
控制器型号
几乎每个 VM 中的标准控制器都是LSI 逻辑 SAS SCSI 控制器。每个客户操作系统都识别并支持此控制器，无需额外的驱动程序。它适用于几乎所有没有大量 I/O 要求的工作负载。Microsoft Server Cluster Service (MSCS)的配置也是必需的。
从 ESXi 4.0 和虚拟硬件版本 7 开始，VMware 准虚拟控制器可用。该控制器是为高性能存储系统开发的，因为它可以处理更高的 I/O 并降低 CPU 负载。为了让来宾操作系统使用控制器，必须安装VMware Tools。
从 ESXi 6.5 和虚拟硬件版本 13 开始，还可以将NVMe 控制器添加到 VM。该控制器进一步优化了 SSD RAID、NVMe 和 PMEM 存储的性能。此控制器是 vSphere 7.0 中 Windows 虚拟机的默认控制器。
正确控制器的选择取决于 VM 中的应用程序。例如，如果是办公室虚拟机，则对性能的要求相对较低，可以使用标准的 LSI Logical SAS SCSI 控制器。如果 VM 内需要更高的存储性能，并且其背后的存储系统也提供更高的性能，则 VMware 准虚拟控制器通常更合适。对于使用 SSD RAID、NVMe 或 PMEM 存储时的绝对高端性能以及 VM 中非常高的性能要求，NVMe 控制器是最佳选择。
性能测试
我们针对不同的场景进行了各种性能测试。测试场景仅为示例，应根据自己的工作负载单独调整各个值，以实现真实的结果。所用测试系统的详细信息：
硬件软件：
- 超微主板 X11DPi-NT
- 2 个英特尔至强金牌 5222（3.80GHz，4 核，16.5MB）
- 256GB ECC 寄存 (RDIMM) DDR4 2666 RAM 4 列
- 3.2 TB 三星 SSD NVMe PCI-E 3.0 (PM1725b)
- ESXi 6.7.0 更新 2（内部版本 13981272）
测试虚拟机
- Windows 10 专业版 (18362)
- 2个CPU插槽
- 8 个 vCPU
- 8GB 内存
- VMware 半虚拟化
- LSI 逻辑 SAS
- NVMe 控制器
- 厚置备快速置零 VMDK
-
LSI 逻辑 SAS
-
VMware 半虚拟化
-
NVMe 控制器
性能比较
数据库服务器
| 数据库服务器（8K 随机；70% 读取；8 个线程；16 个未完成的 IO） | |||||||
| IOPS | 兆字节/秒 | 延迟（毫秒） | 中央处理器 （％） | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| LSI 逻辑 SAS | 78210.16 | 611.02 | 1.633 | 24.81 | |||
| VMware 半虚拟化 | 153723.45 | 1200.96 | 0,832 | 31.27 | |||
| NVMe 控制器 | 203612.54 | 1590.72 | 0,628 | 48.03 | |||
电子邮件服务器
| 电子邮件服务器（4K 随机；60% 读取；8 个线程；16 个未完成的 IO） | |||||||
| IOPS | 兆字节/秒 | 延迟（毫秒） | 中央处理器 （％） | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| LSI 逻辑 SAS | 83403.47 | 325,79 | 1.506 | 23.52 | |||
| VMware 半虚拟化 | 157624.97 | 615.72 | 0,811 | 31.46 | |||
| NVMe 控制器 | 236622.59 | 924.31 | 0,540 | 52.11 | |||
文件服务器
| 文件服务器（64K 顺序；90% 读取；8 个线程；16 个未完成的 IO） | |||||||
| IOPS | 兆字节/秒 | 延迟（毫秒） | 中央处理器 （％） | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| LSI 逻辑 SAS | 44739.43 | 2796.21 | 2.860 | 12.29 | |||
| VMware 半虚拟化 | 53717.26 | 3357.33 | 2.382 | 16.87 | |||
| NVMe 控制器 | 48929.05 | 3058.07 | 2.615 | 14.14 | |||
流媒体服务器
| 流媒体服务器（5120K 随机；80% 读取；8 个线程；16 个未完成的 IO） | |||||||
| IOPS | 兆字节/秒 | 延迟（毫秒） | 中央处理器 （％） | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| LSI 逻辑 SAS | 458.16 | 2290.81 | 279.607 | 2.18 | |||
| VMware 半虚拟化 | 504.22 | 2521.10 | 253.949 | 12.26 | |||
| NVMe 控制器 | 505.14 | 2525.68 | 253.659 | 1.56 | |||
VDI-工作负载
| VDI-工作负载（4K 随机；20% 读取；8 个线程；8 个未完成的 IO） | |||||||
| IOPS | 兆字节/秒 | 延迟（毫秒） | 中央处理器 （％） | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| LSI 逻辑 SAS | 140155.89 | 547.48 | 0,456 | 35.69 | |||
| VMware 半虚拟化 | 163073.26 | 637.00 | 0,392 | 37,98 | |||
| NVMe 控制器 | 203464.89 | 794.78 | 0.314 | 49.55 | |||