Caratterizzazione dell'impatto sulle prestazioni di sistemi di virtualizzazione in macchine per la manifattura

La virtualizzazione è una tecnologia che permette di eseguire più sistemi operativi su una singola macchina. In particolare, le macchine virtuali sono repliche di una macchina reale dove le componenti hardware sono virtualizzate, eseguite da un programma chiamato hypervisor. La virtualizzazione ha un costo in termini di prestazioni causato dall'overhead dell'hypervisor e dalla condivisione delle risorse, e che varia in base alle tecniche e alle tecnologie di virtualizzazione utilizzate. Questa tesi analizza l'impatto sulle prestazioni di sistemi di virtualizzazione su una macchina HP Pro Mini 400 G9, utilizzata per la manifattura. Sono state confrontate le prestazioni di un sistema bare metal e lo stesso virtualizzato, utilizzando gli hypervisor VirtualBox, KVM e Xen, e i sistemi operativi Fedora CoreOS e Windows 10. Nel confronto sono stati utilizzati dispositivi emulati, la paravirtualizzazione, ed è stato inoltre effettuato il passthrough mediante SR-IOV della GPU integrata Intel UHD 770. Sono presentati i risultati dei benchmark di CPU, memoria, disco, GPU e rete. Gli hypervisor VirtualBox, KVM e Xen hanno mostrato prestazioni simili al sistema bare metal nei benchmark di CPU, memoria e rete. Nei benchmark della grafica, la GPU Virtio con accelerazione 3D per applicazioni OpenGL tramite VirGL ha ottenuto prestazioni superiori rispetto al passthrough con SR-IOV, tuttavia quest'ultimo ha permesso di eseguire anche applicazioni grafiche DirectX e di calcolo con OpenCL. Inoltre, SR-IOV non è ancora pienamente supportato per GPU Intel nel kernel upstream di Linux. Le prestazioni dei dischi virtuali basati su file sono risultate le più impattate dalla virtualizzazione, e caratterizzate da velocità instabili. In termini di funzionalità, VirtualBox risulta limitato dalla mancanza del supporto al PCI passthrough.