Comparative analysis of different virtual switches to improve the efficiency of networks of different configuration

Abstract

The aim of the study was to determine the optimal type of virtual switch to ensure maximum efficiency of computer networks of various configurations, taking into account their technical characteristics, capabilities, and level of integration. A comparative analysis of the performance and functionality of virtual switches was conducted. The main results showed that the Cisco Nexus 1000V provides excellent performance and low latency (0.5-2 milliseconds), making it ideal for environments where network speed and responsiveness are critical. Open vSwitch is highly scalable and memory efficient, with up to 9 gigabits per second of bandwidth and moderate Central Processing Unit usage, making it suitable for scalable virtualised environments. VMware vSwitch, with a bandwidth of 6-8 gigabits per second, has good integration into the VMware environment and easy configuration. Moreover, Virtual Packet Processing was found to provide the best throughput, reaching values between 20 and 50 gigabits per second, and also exhibits low latency in the range of 0.3-0.5 milliseconds, making it the optimal choice for environments with high bandwidth requirements. At the same time, the Bridge Virtual Switch has the lowest Central Processing Unit load (5-10%), which allows maintaining performance even with limited hardware resources. The other switches, namely Hyper-V Virtual Switch, Juniper Contrail Virtual Router, CloudStack Virtual Router, and Huawei CloudEngine vSwitch, demonstrated good performance and can be useful for environments with lower bandwidth and scalability requirements. The results showed that the choice of a virtual switch depends on specific requirements, as each switch has its own advantages and limitations that determine its optimality for different network configurations

Мета роботи полягала у визначенні оптимального типу віртуального комутатора для забезпечення максимальної ефективності роботи комп’ютерних мереж різних конфігурацій, з огляду на їхні технічні характеристики, можливості та рівень інтеграції. Було проведено порівняльний аналіз продуктивності та функціональних можливостей віртуальних комутаторів. Основні результати показали, що Cisco Nexus 1000V забезпечує відмінну продуктивність та низьку затримку (0,5-2 мілісекунд), що робить його ідеальним для середовищ, де критичні швидкість та реакція мережі. Open vSwitch характеризується високою масштабованістю і ефективним використанням пам’яті, з пропускною здатністю до 9 гігабіт на секунду і помірним використанням процесора, що робить його підходящим для масштабованих віртуалізованих середовищ. VMware vSwitch, із пропускною здатністю 6-8 гігабіт на секунду, має хорошу інтеграцію у середовище VMware та зручне налаштування. Більше того, виявлено, що Virtual Packet Processing забезпечує найкращу пропускну здатність, досягаючи значень від 20 до 50 гігабіт на секунду, а також демонструє низьку затримку в межах 0,3-0,5 мілісекунд, що робить його оптимальним вибором для середовищ із високими вимогами до пропускної здатності. У той самий час, Bridge Virtual Switch має найменше навантаження на процесор (5-10 %), що дозволяє зберігати продуктивність навіть за обмежених апаратних ресурсів. Інші комутатори, а саме Hyper-V Virtual Switch, Juniper Contrail Virtual Router, CloudStack Virtual Router та Huawei CloudEngine vSwitch продемонстрували хорошу ефективність і можуть бути корисними для середовищ з меншими вимогами до пропускної здатності та масштабованості. Отримані результати показали, що вибір віртуального комутатора залежить від специфічних вимог, оскільки кожен комутатор має свої переваги та обмеження, що визначають його оптимальність для різних мережевих конфігурацій. ;