Macs

Introduction au test de référence de la virtualisation

Les environnements de virtualisation ont été des produits très prisés par les utilisateurs de Mac depuis qu’Apple a commencé à utiliser des processeurs Intel dans ses ordinateurs. Avant même l’arrivée d’Intel, il existait des logiciels d’émulation qui permettaient aux utilisateurs de Mac d’exécuter Windows et Linux.

Mais l’émulation était lente, utilisant une couche d’abstraction pour traduire le code de programmation x86 en code utilisé par l’architecture PowerPC des premiers Macs. Cette couche d’abstraction devait non seulement traduire le type de CPU mais aussi tous les composants matériels. En substance, la couche d’abstraction devait créer des équivalents logiciels de cartes vidéo, de disques durs, de ports série, etc. Le résultat était un environnement d’émulation qui pouvait fonctionner sous Windows ou Linux mais qui était sévèrement limité tant en termes de performances que de systèmes d’exploitation utilisables.

Avec l’arrivée de la décision d’Apple d’utiliser des processeurs Intel, tout le besoin d’émulation a été balayé. À la place, la possibilité d’utiliser d’autres systèmes d’exploitation directement sur un Mac Intel a été introduite. Si vous souhaitez exécuter Windows directement sur un Mac comme option au démarrage, vous pouvez utiliser Boot Camp, une application qu’Apple fournit comme moyen pratique d’installer Windows dans un environnement multi-boot.

Mais de nombreux utilisateurs ont besoin d’un moyen de faire fonctionner le Mac OS et un second OS simultanément. Parallels, puis VMWare et Sun, ont apporté cette capacité au Mac grâce à la technologie de virtualisation. Le concept de la virtualisation est similaire à celui de l’émulation, mais comme les Mac à base d’Intel utilisent le même matériel que les PC standard, il n’est pas nécessaire de créer une couche d’abstraction matérielle dans le logiciel. Au lieu de cela, les logiciels Windows ou Linux peuvent fonctionner directement sur le matériel, produisant des vitesses qui peuvent être presque aussi rapides que si le système d’exploitation invité fonctionnait nativement sur un PC.

Et c’est la question à laquelle nos tests de référence cherchent à répondre. Les trois principaux acteurs de la virtualisation sur Mac – Parallels Desktop for Mac, VMWare Fusion et Sun VirtualBox – sont-ils à la hauteur de la promesse de performances quasi natives ?

Nous disons « quasi-natif » parce que tous les environnements de virtualisation ont une charge de travail qui ne peut être évitée. Comme l’environnement virtuel fonctionne en même temps que le système d’exploitation natif (OS X), il faut partager les ressources matérielles. De plus, OS X doit fournir certains services à l’environnement de virtualisation, tels que le fenêtrage et les services de base. La combinaison de ces services et du partage des ressources tend à limiter la capacité de fonctionnement du système d’exploitation virtualisé.

Pour répondre à la question, nous allons effectuer des tests de référence pour voir comment les trois principaux environnements de virtualisation fonctionnent sous Windows.

Méthode de test

GeekBench 2.1.4 et CineBench R10 sont les applications de référence que nous utiliserons dans nos tests.

Nous allons utiliser deux suites de tests de référence différentes, populaires et multiplateformes. La première, CineBench 10, effectue un test en situation réelle du processeur d’un ordinateur et de la capacité de sa carte graphique à rendre des images. Le premier test utilise le CPU pour rendre une image photoréaliste, en utilisant des calculs intensifs de CPU pour rendre les réflexions, l’occultation ambiante, l’éclairage et l’ombrage de la zone, et plus encore. Le test est effectué avec un seul CPU ou noyau, puis répété en utilisant tous les CPU et noyaux disponibles. Le résultat donne une note de référence pour les performances de l’ordinateur utilisant un seul processeur, une note pour toutes les unités centrales et tous les cœurs, et une indication de la qualité d’utilisation de plusieurs cœurs ou unités centrales.

Le second test de CineBench évalue les performances de la carte graphique de l’ordinateur en utilisant OpenGL pour rendre une scène 3D alors qu’une caméra se déplace dans la scène. Ce test détermine la vitesse à laquelle la carte graphique peut fonctionner tout en restituant la scène avec précision.

La deuxième suite de tests est GeekBench 2.1.4, qui teste les performances du processeur en nombres entiers et en virgule flottante, teste la mémoire à l’aide d’un simple test de performance en lecture/écriture, et effectue un test de flux qui mesure la bande passante mémoire soutenue. Les résultats de l’ensemble des tests sont combinés pour produire un seul score GeekBench. Nous allons également répartir les quatre ensembles de tests de base (performances en nombres entiers, performances en virgule flottante, performances de la mémoire et performances des flux), afin de voir les forces et les faiblesses de chaque environnement virtuel.

GeekBench utilise un système de référence basé sur un PowerMac G5 @1,6 GHz. Les scores de GeekBench pour les systèmes de référence sont normalisés à 1000. Tout score supérieur à 1000 indique un ordinateur plus performant que le système de référence.

Comme les résultats des deux suites de référence sont quelque peu abstraits, nous commencerons par définir un système de référence. Dans ce cas, le système de référence sera le Mac hôte utilisé pour faire fonctionner les trois environnements virtuels (Parallels Desktop for Mac, VMWare Fusion et Sun Virtual Box). Nous exécuterons les deux suites de référence sur le système de référence et utiliserons ce chiffre pour comparer les performances des environnements virtuels.

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Tous les tests seront effectués après un nouveau démarrage du système hôte et de l’environnement virtuel. Toutes les applications anti-malware et antivirus seront désactivées tant pour l’environnement hôte que pour l’environnement virtuel. Tous les environnements virtuels seront exécutés dans une fenêtre OS X standard, car c’est la méthode la plus couramment utilisée dans les trois environnements. Dans le cas des environnements virtuels, aucune application utilisateur ne sera exécutée en dehors des points de référence. Sur le système hôte, à l’exception de l’environnement virtuel, aucune application utilisateur ne sera exécutée, à l’exception d’un éditeur de texte pour prendre des notes avant et après le test, mais jamais pendant le processus de test réel.

Résultats de l’évaluation comparative pour le système hôte Mac Pro

Les résultats du test de référence sur le système hôte peuvent servir de référence pour comparer les performances d’un environnement virtuel.

Le système qui hébergera les trois environnements virtuels (Parallels Desktop for Mac, VMWare Fusion et Sun VirtualBox) est une édition 2006 d’un Mac Pro :

Mac Pro (2006)

  • Deux processeurs Zeon 5160 à double cœur (4 cœurs au total) à 3,00 GHz
  • 4 Mo par noyau L2 de mémoire cache RAM (16 Mo au total)
  • 6 Go de RAM composée de quatre modules de 1 Go et de quatre modules de 512 Mo. Tous les modules sont des paires assorties.
  • Un bus frontal de 1,33 GHz
  • Une carte graphique NVIDIA GeForce 7300 GT
  • Deux disques durs Samsung F1 Series de 500 Go. OS X et le logiciel de virtualisation résident sur le disque de démarrage ; les OS invités sont stockés sur le second disque. Chaque disque possède son propre canal SATA 2 indépendant.

Les résultats des tests GeekBench et CineBench sur le Mac Pro hôte devraient fournir la limite supérieure pratique des performances que nous devrions voir dans tous les environnements virtuels. Cela étant dit, nous voulons souligner qu’il est possible pour un environnement virtuel de dépasser les performances de l’hôte dans un seul test. L’environnement virtuel peut être capable d’accéder au matériel sous-jacent et de contourner certaines couches du système d’exploitation OS X. Il est également possible que les suites de tests de référence soient trompées par le système de mise en cache des performances intégré dans les environnements virtuels et produisent des résultats qui dépassent largement les performances potentielles.

Scores de référence

GeekBench 2.1.4

  • Score du GeekBench : 6830
  • Nombre entier : 6799
  • Pointe flottante : 10786
  • Mémoire : 2349
  • Flux : 2057

CineBench R10

  • Rendu, CPU unique : 3248
  • Rendu, 4 CPU : 10470
  • Accélération effective du passage d’un seul processeur à tous les processeurs : 3.22
  • Ombrage (OpenGL) : 3249

Les résultats détaillés des tests de référence sont disponibles dans la galerie des tests de référence de la virtualisation.

Résultats du benchmark pour Parallels Desktop pour Mac 5

Parallels Desktop pour Mac 5.0 a pu exécuter tous nos tests de référence sans problème.

Nous avons utilisé la dernière version de Parallels (Parallels Desktop pour Mac 5.0). Nous avons installé de nouvelles copies de Parallels, de Windows XP SP3 et de Windows 7. Nous avons choisi ces deux OS Windows pour les tests car nous pensons que Windows XP représente la grande majorité des installations actuelles de Windows sur OS X et que dans le futur, Windows 7 sera l’OS invité le plus courant fonctionnant sur Mac.

Avant le début des tests, nous avons vérifié et installé toutes les mises à jour disponibles pour l’environnement virtuel et les deux systèmes d’exploitation Windows. Une fois que tout était à jour, nous avons configuré les machines virtuelles Windows pour qu’elles utilisent un seul processeur et 1 Go de mémoire. Nous avons arrêté Parallels, et désactivé Time Machine et tout élément de démarrage sur le Mac Pro non nécessaire pour les tests. Nous avons ensuite redémarré le Mac Pro, lancé Parallels, démarré l’un des environnements Windows et effectué les deux séries de tests de référence. Une fois les tests terminés, nous avons copié les résultats sur le Mac pour référence ultérieure.

Nous avons ensuite répété le redémarrage et le lancement de Parallels pour les tests de référence du deuxième OS Windows.

Enfin, nous avons répété la séquence ci-dessus avec le système d’exploitation invité réglé pour utiliser 2 puis 4 processeurs.

Scores de référence

GeekBench 2.1.4

  • Windows XP SP3 (1,2,4 CPU) : 2185, 3072, 4377
  • Windows 7 (1,2,4 CPU) : 2223, 2980, 4560

CineBench R10

  • Windows XP SP3
  • Rendu (1,2,4 CPU) : 2724, 5441, 9644
  • Ombrage (OpenGL) (1,2,4 CPU) : 1317, 1317, 1320

CineBench R10

  • Windows 7
  • Rendu (1,2,4 CPU) : 2835, 5389, 9508
  • Ombrage (OpenGL) (1,2,4 CPU) : 1335, 1333, 1375

Parallels Desktop pour Mac 5.0 a passé tous les tests de référence. GeekBench n’a constaté que des différences mineures dans les performances entre Windows XP et Windows 7, ce à quoi nous nous attendions. GeekBench se concentre sur le test des performances du processeur et de la mémoire. Nous pensons donc qu’il s’agit d’un bon indicateur des performances sous-jacentes de l’environnement virtuel et de la manière dont il met le matériel de Mac Pro à la disposition des OS invités.

Le test de rendu de CineBench a également montré une cohérence entre les deux systèmes d’exploitation Windows. Une fois de plus, c’est normal, car le test de rendu utilise largement les processeurs et la bande passante mémoire, comme le voient les systèmes d’exploitation invités. Le test d’ombrage est un bon indicateur de la manière dont chaque environnement virtuel a mis en œuvre son pilote vidéo. Contrairement au reste du matériel de Mac, la carte graphique n’est pas directement mise à la disposition des environnements virtuels. En effet, la carte graphique doit continuellement prendre en charge l’affichage pour l’environnement hôte et ne peut pas être détournée pour afficher uniquement l’environnement invité. Cela est vrai même si l’environnement virtuel offre une option d’affichage plein écran.

Les résultats détaillés des tests de référence sont disponibles dans la galerie des tests de référence de la virtualisation.

Résultats du benchmark pour VMWare Fusion 3.0

Nous avons marqué les résultats du processeur unique de Windows XP dans le test de référence de Fusion comme non valables, après que les résultats de la mémoire et du flux aient été 25 fois meilleurs que ceux de l’hôte.

Nous avons utilisé la dernière version de VMWare Fusion (Fusion 3.0). Nous avons installé de nouvelles copies de Fusion, de Windows XP SP3 et de Windows 7. Nous avons choisi ces deux OS Windows pour les tests car nous pensons que Windows XP représente la grande majorité des installations actuelles de Windows sur OS X et que dans le futur, Windows 7 sera l’OS invité le plus courant sur Mac.

Avant le début des tests, nous avons vérifié et installé toutes les mises à jour disponibles pour l’environnement virtuel et les deux systèmes d’exploitation Windows. Une fois que tout était à jour, nous avons configuré les machines virtuelles Windows pour qu’elles utilisent un seul processeur et 1 Go de mémoire. Nous avons arrêté Fusion, et désactivé Time Machine et tout élément de démarrage sur le Mac Pro non nécessaire pour les tests. Nous avons ensuite redémarré le Mac Pro, lancé Fusion, démarré l’un des environnements Windows et effectué les deux séries de tests de référence. Une fois les tests terminés, nous avons copié les résultats sur le Mac pour une utilisation ultérieure.

Nous avons ensuite répété le redémarrage et le lancement de Fusion pour les tests de référence du deuxième OS Windows.

Enfin, nous avons répété la séquence ci-dessus avec le système d’exploitation invité réglé pour utiliser 2 puis 4 processeurs.

Scores de référence

GeekBench 2.1.4

  • Windows XP SP3 (1,2,4 CPU) : *, 3252, 4406
  • Windows 7 (1,2,4 CPU) : 2388, 3174, 4679

CineBench R10

  • Windows XP SP3
  • Rendu (1,2,4 CPU) : 2825, 5449, 9941
  • Ombrage (OpenGL) (1,2,4 CPU) : 821, 821, 827

CineBench R10

  • Windows 7
  • Rendu (1,2,4 CPU) : 2843, 5408, 9657
  • Ombrage (OpenGL) (1,2,4 CPU) : 130, 130, 124

Nous avons rencontré des problèmes avec Fusion et les tests de référence. Dans le cas de Windows XP avec un seul processeur, GeekBench a rapporté des performances de flux mémoire à un taux meilleur que 25 fois celui du Mac Pro hôte. Ce résultat mémoire inhabituel a fait passer le score de GeekBench pour la version à processeur unique de Windows XP à 8148. Après avoir répété le test à plusieurs reprises et obtenu des résultats similaires, nous avons décidé de marquer le test comme invalide et de le considérer comme un problème d’interaction entre le test de référence, Fusion, et Windows XP. Pour autant que nous puissions le dire, pour la configuration à processeur unique, Fusion ne signalait pas la configuration matérielle correcte à l’application GeekBench. Cependant, GeekBench et Windows XP ont fonctionné sans problème avec deux ou plusieurs processeurs sélectionnés.

Nous avons également eu un problème avec Fusion, Windows 7 et CineBench. Lorsque nous avons lancé CineBench sous Windows 7, il nous a signalé qu’une carte vidéo générique était le seul matériel graphique disponible. Bien que la carte graphique générique soit capable d’exécuter OpenGL, elle le faisait à une vitesse abyssale. Cela peut être dû au fait que le Mac Pro hôte avait une vieille carte graphique NVIDIA GeForce 7300. Les exigences système de Fusion suggèrent une carte graphique plus moderne. Nous avons cependant trouvé intéressant que sous Windows XP, le test d’ombrage de CineBench se soit déroulé sans problème.

Outre les deux bizarreries mentionnées ci-dessus, les performances de Fusion étaient à la hauteur de ce que nous attendions d’un environnement virtuel bien conçu.

Les résultats détaillés des tests de référence sont disponibles dans la galerie des tests de référence de la virtualisation.

Résultats de l’évaluation comparative de la VirtualBox de Sun

VirtualBox n’a pas pu détecter plus d’un seul processeur lorsqu’il fonctionnait sous Windows XP.

Nous avons utilisé la dernière version de Sun VirtualBox (VirtualBox 3.0). Nous avons installé de nouvelles copies de VirtualBox, de Windows XP SP3 et de Windows 7. Nous avons choisi ces deux OS Windows pour les tests car nous pensons que Windows XP représente la grande majorité des installations actuelles de Windows sur OS X et que dans le futur, Windows 7 sera l’OS invité le plus courant fonctionnant sur Mac.

Avant le début des tests, nous avons vérifié et installé toutes les mises à jour disponibles pour l’environnement virtuel et les deux systèmes d’exploitation Windows. Une fois que tout était à jour, nous avons configuré les machines virtuelles Windows pour qu’elles utilisent un seul processeur et 1 Go de mémoire. Nous avons arrêté VirtualBox, et désactivé Time Machine et tout élément de démarrage sur le Mac Pro non nécessaire pour les tests. Nous avons ensuite redémarré le Mac Pro, lancé VirtualBox, démarré l’un des environnements Windows et effectué les deux séries de tests de référence. Une fois les tests terminés, nous avons copié les résultats sur le Mac pour une utilisation ultérieure.

Nous avons ensuite répété le redémarrage et le lancement de Fusion pour les tests de référence du deuxième OS Windows.

Enfin, nous avons répété la séquence ci-dessus avec le système d’exploitation invité réglé pour utiliser 2 puis 4 processeurs.

Scores de référence

GeekBench 2.1.4

  • Windows XP SP3 (1,2,4 CPU) : 2345, *, *
  • Windows 7 (1,2,4 CPU) : 2255, 2936, 3926

CineBench R10

  • Windows XP SP3
  • Rendu (1,2,4 CPU) : 7001, *, *
  • Ombrage (OpenGL) (1,2,4 CPU) : 1025, *, *

CineBench R10

  • Windows 7
  • Rendu (1,2,4 CPU) : 2570, 6863, 13344
  • Ombrage (OpenGL) (1,2,4 CPU) : 711, 710, 1034

Sun VirtualBox et nos applications de test au banc d’essai ont rencontré un problème avec Windows XP. Plus précisément, GeekBench et CineBench ne pouvaient voir qu’un seul processeur, quelle que soit la configuration du système d’exploitation invité.

Lorsque nous avons testé Windows 7 avec GeekBench, nous avons remarqué que l’utilisation multiprocesseur était inadéquate, ce qui a donné les plus mauvais scores pour les configurations à 2 et 4 CPU. Les performances des monoprocesseurs semblaient être au même niveau que celles des autres environnements virtuels.

CineBench ne pouvait pas non plus voir plus d’un seul processeur lorsqu’il fonctionnait sous Windows XP. En outre, le test de rendu pour la version à processeur unique de Windows XP a donné l’un des résultats les plus rapides, dépassant même le Mac Pro lui-même. Nous avons essayé de relancer le test à plusieurs reprises ; tous les résultats étaient dans la même fourchette. Nous pensons qu’il n’y a pas de risque à attribuer les résultats du test de rendu de Windows XP pour un seul processeur à un problème de VirtualBox et à la façon dont il utilise les processeurs.

Nous avons également constaté une étrange bosse dans les résultats de rendu pour les tests à 2 et 4 CPU avec Windows 7 et, dans chaque cas, la vitesse de rendu a plus que doublé lorsque l’on passe de 1 à 2 CPU et de 2 à 4 CPU. Ce type d’augmentation des performances est peu probable et, une fois de plus, nous le mettrons sur le compte de la mise en œuvre par VirtualBox de la prise en charge de plusieurs processeurs.

Avec tous les problèmes que posent les tests de référence de VirtualBox, les seuls résultats de test valables peuvent être ceux d’une seule unité centrale sous Windows 7.

Les résultats détaillés des tests de référence sont disponibles dans la galerie des tests de référence de la virtualisation.

Les résultats

Avec tous les tests de référence effectués, il est temps de revenir sur notre question initiale.

Les trois principaux acteurs de la virtualisation sur Mac (Parallels Desktop for Mac, VMWare Fusion et Sun VirtualBox) sont-ils à la hauteur de la promesse de performances quasi natives ?

La réponse est un mélange des deux. Aucun des candidats à la virtualisation dans nos tests GeekBench n’a pu rivaliser avec les performances du Mac Pro hôte. Le meilleur résultat a été enregistré par Fusion, qui a pu atteindre près de 68,5% des performances de l’hôte. Parallels suivait de près avec 66,7 %. En queue de peloton, on trouve VirtualBox, avec 57,4%.

Lorsque nous avons examiné les résultats de CineBench, qui utilise un test plus réel pour le rendu des images, ils étaient très proches du score de l’hôte. Une fois de plus, Fusion était en tête des tests de rendu, avec 94,9 % des performances de l’hôte. Les parallèles suivaient avec 92,1 %. VirtualBox n’a pas pu terminer le test de rendu de manière fiable, ce qui l’a mis hors de cause. Dans une itération du test de rendu, VirtualBox a indiqué qu’elle avait obtenu 127,4 % de meilleures performances que l’hôte, tandis que dans d’autres, elle n’a pu ni commencer ni terminer.

Le test d’ombrage, qui examine les performances de la carte graphique en utilisant OpenGL, a obtenu les plus mauvais résultats parmi tous les environnements virtuels. Le meilleur résultat a été obtenu par Parallels, qui a atteint 42,3 % des capacités de l’hôte. VirtualBox est arrivé en deuxième position avec 31,5% ; Fusion est arrivé en troisième position avec 25,4%.

Le choix d’un gagnant global est une question que nous laisserons à l’utilisateur final. Chaque produit a ses avantages et ses inconvénients et, dans de nombreux cas, les chiffres de référence sont si proches que la répétition des tests pourrait modifier le classement.

Les résultats des tests de référence montrent que, dans l’ensemble, la capacité à utiliser la carte graphique native est ce qui empêche l’environnement virtuel de remplacer complètement un PC dédié. Cela étant dit, une carte graphique plus moderne que celle que nous avons ici pourrait produire des chiffres de performance plus élevés dans le test d’ombrage, en particulier pour Fusion, dont le développeur suggère des cartes graphiques plus performantes pour obtenir les meilleurs résultats.

Vous remarquerez que certaines combinaisons de tests (environnement virtuel, version de Windows et test de référence) présentaient des problèmes, soit des résultats irréalistes, soit l’échec d’un test. Ces types de résultats ne doivent pas être utilisés comme indicateurs de problèmes dans un environnement virtuel. Les tests de référence sont des applications inhabituelles à essayer d’exécuter dans un environnement virtuel. Ils sont conçus pour mesurer les performances des appareils physiques, auxquels l’environnement virtuel ne permet pas forcément d’accéder. Il ne s’agit pas d’une défaillance de l’environnement virtuel, et dans le monde réel, nous n’avons pas rencontré de problèmes avec la grande majorité des applications Windows fonctionnant sous un système virtuel.

Tous les environnements virtuels que nous avons testés (Parallels Desktop pour Mac 5.0, VMWare Fusion 3.0 et Sun VirtualBox 3.0) offrent d’excellentes performances et une grande stabilité dans l’utilisation quotidienne et devraient pouvoir servir d’environnement Windows principal pour la plupart des applications quotidiennes.

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