PCIe 및 디스크를 모두 패스스루(Passthrough) 했을 때의 퍼포먼스 로스(성능 저하)

PCIe 및 디스크를 모두 패스스루(Passthrough) 했을 때의 퍼포먼스 로스(성능 저하)는 거의 없으며, 네이티브 성능에 거의 99~100% 가까운 성능을 유지할 수 있습니다.

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1. PCIe 패스스루의 성능 손실

PCIe 패스스루(Direct I/O 할당, VFIO, SR-IOV)를 사용하면, 호스트 OS를 거치지 않고 가상 머신이 하드웨어를 직접 제어하므로 성능 저하가 거의 없습니다.

✅ CPU & 메모리

• 가상화 오버헤드 없이 네이티브 성능 (0~1% 미만의 손실)
• 단, IOMMU 오버헤드(DMA 리맵핑 등)로 인해 아주 미세한 차이가 발생할 수 있음
• 최신 CPU(VT-d / AMD-Vi 지원)에서는 거의 차이 없음

✅ GPU 패스스루

• PCIe Passthrough 사용 시 거의 네이티브 성능 (~99%)
• 일부 가상화 기술(예: NVIDIA vGPU) 사용 시 최대 10~50% 손실 가능
• 딥러닝, 게임, 그래픽 렌더링과 같은 고성능 GPU 작업에서는 PCIe Passthrough를 강력 추천

✅ 네트워크 카드(NIC) 패스스루

• SR-IOV를 지원하는 고급 네트워크 카드(예: Mellanox, Intel X710 등) 사용 시 네이티브 성능 (~99%)
• VirtIO(가상 NIC)보다 패킷 처리 속도가 훨씬 빠름
• 10GbE / 25GbE 이상의 고속 네트워크 환경에서는 반드시 패스스루 권장

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2. 디스크 패스스루의 성능 손실

디스크 I/O는 가상 머신에서 가장 성능 저하가 발생하기 쉬운 부분이지만, PCIe/NVMe 패스스루 또는 RAW 디스크 사용 시 성능 저하가 거의 없습니다.

✅ NVMe SSD 패스스루

• PCIe NVMe SSD를 패스스루하면 네이티브 성능 (99~100%)
• I/O 요청이 직접 NVMe 컨트롤러로 전달되므로 VirtIO보다 효율적
• 데이터베이스, 영상 편집, 대용량 파일 처리에 매우 유리

✅ SATA SSD / HDD 패스스루 (AHCI Direct Passthrough)

• 일반 SATA 디스크를 RAW(직접 할당) 모드로 사용하면 99% 이상 성능 유지
• 하지만 SATA 컨트롤러를 PCIe 패스스루하지 않으면 약 5~10% 성능 저하 가능

✅ RAID 컨트롤러 패스스루

• 하드웨어 RAID 카드를 PCIe 패스스루하면 네이티브 성능 (~99%)
• 소프트웨어 RAID보다 성능이 좋고, 데이터 보호 기능도 유지 가능

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3. PCIe & 디스크 패스스루 적용 시 실제 성능 비교

항목	가상화 방식 (VirtIO, vNIC, VMDK 등)	패스스루 (PCIe Direct I/O, NVMe Direct)
CPU 연산 성능	95~99%	99~100%
메모리 대역폭	95~99%	99~100%
디스크 I/O (NVMe SSD)	85~95%	99~100%
디스크 I/O (SATA SSD / HDD)	85~95%	99~100%
네트워크 성능 (VirtIO vs SR-IOV)	85~95%	99~100%
GPU 연산 성능 (vGPU vs Passthrough)	50~90%	99~100%

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4. 결론: PCIe + 디스크 패스스루 시 퍼포먼스 로스

✅ 결론적으로, PCIe 및 디스크를 패스스루하면 성능 손실이 거의 없으며, 네이티브 성능(99~100%)을 유지할 수 있습니다.

• CPU / RAM → 0~1% 미만의 성능 저하 (IOMMU 오버헤드)
• GPU (PCIe Passthrough) → 99% 성능 유지 (거의 네이티브)
• 디스크 (NVMe / SATA Passthrough) → 99~100% 성능 유지
• 네트워크 (SR-IOV, PCIe Passthrough) → 99~100% 성능 유지

⚠ 단, 패스스루를 설정하려면 하드웨어 및 BIOS(IOMMU / VT-d) 지원이 필요하며, 일부 메인보드에서는 IOMMU 그룹 제한이 있을 수 있음.