E1000e和VMXNET3怎么选？VM虚拟网卡性能与兼容性全面解析

贾克斯
2025-01-03
12:42 下午
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在VMware的虚拟化环境中，虚拟机选择虚拟机网卡类型（如E1000e和VMXNET3）是部署和优化虚拟化工作负载的重要环节。本文将探讨这两种虚拟网卡的特点、适用场景及其历史背景，帮助大家做出更明智的选择。

先说结论：

新的操作系统和高性能需求的话，优先选择VMXNET3。VMXNET3要装VMware Tools
旧的操作系统或实验性环境，可以使用E1000e。
对性能有极高要求且硬件支持，考虑SR-IOV Passthrough。

VMware支持的虚拟网卡类型及发行历史

E1000e
- 发行时间：2008年，与VMware Workstation 6.5一起推出。
- 特点：模拟Intel 82574千兆网卡，是Windows8和Windows Server2012的默认适配器。
- 适用场景：需要兼容性优先的环境，特别是在不安装VMware Tools的情况下。
E1000
- 发行时间：2004年，随 VMware Workstation 4.5推出。
- 特点：模拟Intel 82545EM千兆网卡，支持WinXP及以上和Linux 2.4.19以上的操作系统。
- 适用场景：常规操作系统兼容性需求。
Flexible
- 发行时间：2001 年，随 VMware Workstation 3.0 推出。
- 特点：启动时识别为Vlance，装VMware Tools后切换为VMXNET模式，提升性能。
- 适用场景：需要兼顾兼容性和性能的环境。
Vlance
- 发行时间：1999 年，随 VMware 第一代产品推出。
- 特点：模拟AMD 79C970 PCnet32 LANCE网卡，速率为10Mbps，支持32位操作系统。
- 适用场景：极老版本操作系统，适合初始网络连接需求。
VMXNET
- 发行时间：2001 年，随 VMware Workstation 3.0 推出。
- 特点：专为虚拟化优化，需安装 VMware Tools 驱动，无物理网卡对应。
- 适用场景：虚拟化性能需求较高但不涉及现代功能的场景。
VMXNET 2 (Enhanced VMXNET)
- 发行时间：2007 年，随 ESX/ESXi 3.5 推出。
- 特点：在 VMXNET 基础上增加支持大帧（Jumbo Frame）和硬件卸载。
- 适用场景：需要支持现代网络特性的工作负载。
VMXNET 3
- 发行时间：2009 年，随 ESX/ESXi 4.0 推出。
- 特点：高性能虚拟化网卡，支持多队列、IPv6 卸载、MSI/MSI-X 中断等现代功能。
- 适用场景：需要高性能的生产环境，通常是默认首选。
PVRDMA
- 发行时间：2016 年，随 vSphere 6.5 推出。
- 特点：支持远程直接内存访问（RDMA），需要虚拟机间通过OFED verbs API 通信。
- 适用场景：分布式交换机连接的高性能虚拟机。
SR-IOV Passthrough
- 发行时间：2015 年，随 ESXi 6.0 推出。
- 特点：物理网卡直接与VM通信，无需通过VMkernel中介，极大降低延迟和 CPU占用。
- 适用场景：
  - 对延迟敏感的虚拟机，如高性能计算（HPC）。
  - 需要更多 CPU 资源的环境。

选E1000e还是VMXNET3？

必须使用VMXNET3的场景

VMXNET3作为一种高性能虚拟网卡，专为优化虚拟化环境的网络性能而设计。相比E1000e，VMXNET3提供了更低的CPU占用、更高的吞吐量和先进的网络特性。以下是一些场景和最佳实践中要求或建议使用 VMXNET3的情况：

高网络性能需求的工作负载
- 场景描述：需要处理大量网络流量的虚拟机，例如：
  - 数据库服务器（如 SQL Server、MySQL）。
  - Web 应用服务器。
  - 文件传输服务器（如 FTP、SMB）。
  - 视频流媒体服务器。
- 原因：
  - VMXNET3支持更高的网络吞吐量和更低的延迟。
  - 减少虚拟机和主机之间的网络性能瓶颈。
高并发和低延迟的环境
- 场景描述：运行要求高并发网络连接的应用，例如：
  - 大规模的虚拟桌面基础架构（VDI）。
  - 分布式应用程序和微服务（如Kubernetes集群中的服务）。
- 原因：
  - VMXNET 3 支持大规模并发连接，并优化了网络包处理效率。
  - 提供多队列支持（如多重发送和接收队列），更适合多核处理器。
需要支持高级网络功能的场景
- 场景描述：虚拟机需要使用以下网络特性：
  - IPv6 支持。
  - 虚拟机热添加网卡。
  - 大帧（Jumbo Frames）。
  - 分段卸载（TSO）和校验和卸载（CSO）。
  - 收包合并（Receive Side Coalescing, RSC）。
- 原因：
  - VMXNET3是 VMware 唯一完全支持这些高级网络特性的虚拟网卡。
提升虚拟化环境的网络效率
- 场景描述：运行虚拟机密集型应用，需降低主机CPU的网络处理开销。
- 原因：
  - VMXNET3更高效地利用虚拟化平台，降低主机CPU占用。
  - 提升整体虚拟化环境的可扩展性和资源利用率。
迁移到 NSX-T 或其他高级网络架构
- 场景描述：企业计划实施NSX-T网络虚拟化或其他基于SDN（软件定义网络）的架构。
- 原因：
  - VMXNET3能无缝集成NSX提供的功能，如分布式防火墙、微分段等。
  - 提供更强的兼容性和性能支持。
运行现代操作系统
- 场景描述：VM操作系统为现代版本（如WinServer2016/2019/2022或新版本的Linux）。
- 原因：
  - 这些操作系统中，VMXNET3的驱动程序已内置，避免额外安装第三方驱动。
  - 提供更稳定、更高效的网络性能。

E1000e的应用场景

何时选择E1000e？

需要操作系统原生驱动支持（如嵌入式或轻量系统）。
实验性或临时虚拟机部署，性能需求低，配置时间有限。
需要与某些要求硬件模拟的工具兼容。
测试与开发环境，对性能没有严格要求。

我们列一下什么时候可以或者需要选择用E1000e作为VM的虚拟网卡：

操作系统或驱动兼容性
- 场景：
  - 使用旧版本的操作系统（如部分嵌入式 Linux、较旧的Windows）。
  - 操作系统没有预装VMware Tools或无法安装VMware Tools的场景。
- 原因：
  - E1000e采用通用的Intel驱动，几乎所有现代操作系统都原生支持。
  - 无需依赖额外的驱动或工具，确保基础网络功能的快速启用。
对网络性能要求不高的环境
- 场景：
  - 测试或开发环境中，仅需要基本网络连接。
  - 较低负载的虚拟机（如简单的文件共享或轻量级应用服务器）。
- 原因：
  - 在低流量场景下，E1000e的性能已经足够满足需求。
  - 配置简单，无需优化网络特性。
对特定监控工具或兼容性有要求
- 场景：
  - 使用要求网卡呈现为标准硬件设备的监控工具（如需要硬件绑定的流量分析工具）。
  - 与需要硬件模拟的第三方系统集成。
- 原因：
  - E1000e模拟的是真实的Intel网卡，更容易与某些需要物理硬件标识的工具兼容。
快速部署场景
- 场景：
  - 在快速部署中，需要VM立即启动并连接网络，而暂时没有时间安装VMware Tools。
- 原因：
  - E1000e不依赖VMware Tools即可正常工作。
  - 适合短期快速实验或临时需求。

E1000e和VMXNET3两者的对比总结

特性	VMXNET 3	E1000e
性能	高性能、低延迟	较低性能，适合普通网络流量
驱动依赖	需要安装 VMware Tools	使用操作系统自带驱动
功能支持	支持高级网络功能（如大帧、TSO）	不支持高级功能
兼容性	需要现代操作系统和 VMware Tools	广泛兼容，适合旧操作系统
资源消耗	较低的主机 CPU 占用	较高的主机 CPU 占用

E1000e和VMXNET3的性能差距

根据Google，大概看了国外的一些博主作的测试。

VMXNET3的网络吞吐量通常比E1000e高2至4倍。在高流量负载下，VMXNET3的CPU使用率比E1000e低 30%-50%。

比如https://rickardnobel.se/vmxnet3-vs-e1000e-and-e1000-part-2/，当然这个博文也比较旧了。

根据这位技术博主Rickard的测试结果，VMXNET3网卡在Windows Server虚拟机中的网络吞吐量显著优于 E1000和E1000E网卡。在 Windows Server 2008 R2环境中，E1000网卡的吞吐量约为2.65 Gbps，而VMXNET3网卡则达到约4.47 Gbps，提升约70%。在Windows Server 2012 R2环境中，E1000E网卡的吞吐量约为1.88 Gbps，而VMXNET3网卡则达到约4.66 Gbps，提升约150%。

还有这一篇阿里云的https://developer.aliyun.com/article/1407470，这一篇比较新，可以参考。

VMXNET3 网卡的性能约为E1000网卡的四倍，E1000e网卡的两倍。

当然，实际性能可能因具体的硬件配置，操作系统和实际使用环境而有所不同。