Zwölf Kerne auf einem Chip: AMDs 6100-CPUs im Praxistest

Schon bei AMDs Shanghai-Prozessoren hat ZDNet festgestellt, dass AMDs Prozessoren eine Leistungsschwäche aufzeigen, wenn die Hardwarevirtualisierungsunterstützung der zweiten Generation „Rapid Virtualization Indexing“ (RVI) zum Einsatz kommt. Viele Random-Zugriffe innerhalb größerer Speicherblöcke führen zu einem Performanceverlust bei der Adressübersetzung.

Dieses Manko hat AMD auch mit seinen Magny-Cours-CPUs nicht ausmerzen können. Die Modelle von Konkurrent Intel, bei denen die Technologie „Extended Page Tables“ (EPT) heißt, haben dieses Problem nicht.

Der Microbenchmark memsweep, der einen 32 MByte großen Speicherbereich durcheinanderwirbelt, zeigt deutlich, dass beim Einsatz von RVI 17835 Millisekunden für eine Aufgabe benötigt werden, die in einer nativen Umgebung in 8481 Millisekunden abläuft. Wenn die Hardwareunterstützung des Prozessors nicht genutzt und der Kernelcode mittels Binary Translation (BT) vom Hypervisor übersetzt wird, ist der Leistungsverlust gegenüber der nativen Umgebung nur gering.

Dasselbe gilt, wenn nur die Hardwarevirtualisierungsunterstützung der ersten Generation AMD-V zum Einsatz kommt. In diesem Fall verliert man durch die Virtualisierung nur 5,4 Prozent Leistung.

Der Umstieg auf Binary Translation oder AMD-V löst das Problem jedoch nicht. Wer Binary Translation einsetzt, muss immer dann mit einem Leistungsverlust rechnen, wenn User-Mode-Code (Anwendungen) mit Kernel-Mode-Code (Betriebssystem) interagiert. Setzt man AMD-V ein, tritt ein Leistungsverlust auf, wenn das virtualisierte Betriebssystem die Page Tables des Prozessors ändert.

Die Verluste durch Binary Translation und AMD-V ohne RVI sind systembedingt und sollten eigentlich durch RVI ausgemerzt werden. Während Intel das mit seiner EPT-Technologie einwandfrei gelöst hat, hat AMD mit RVI einen neuen Engpass geschaffen.

Das Ergebnis aus dem memsweep-Benchmark darf allerdings nicht so interpretiert werden, dass durch Virtualisierung auf AMD-Prozessoren generell ein Leistungsverlust von etwa 50 Prozent zu erwarten ist. Microbenchmarks zielen bewusst auf sehr spezifische Funktionalitäten der CPUs ab, um Schwachstellen zu identifizieren. Bei einer großen Anzahl von Randomzugriffen auf den Speicher muss man jedoch mit einem zusätzlichen Performanceverlust durch Virtualisierung rechnen, der jedoch deutlich unter fünf Prozent liegen dürfte.