介绍vCPU之前我们先来了解一下什么是虚拟化技术
虚拟化技术是当今计算领域中的一项关键技术,以数据为中心、云计算核企业IT等领域提供了极大地灵活性和资源利用率。在虚拟化技术中,vCPU(虚拟中央处理单元)扮演了重要的角色,它让一台物理计算机可以同时运行多个虚拟机成为可能
虚拟化:
虚拟化是一种将计算资源抽象出来,并在逻辑上划分成多个独立的环境的技术。
这让一台物理计算机可以同时运行多个虚拟机,每一个虚拟机都有自己的炒作系统和应用。
虚拟化的关键在于提高硬件的利用率,简化管理,提供灵活的环境。
虚拟化的类型:
虚拟化主要分为全虚拟化和半虚拟化两种类型。在全虚拟化中,虚拟机对硬件的访问被虚拟化层截获和模拟,使得虚拟机无需对应用程序和操作系统进行修改就能够运行。
而半虚拟化里面,要求对虚拟机内的操作系统进行修改
而vCPU是虚拟化的一个关键组件,他是对物理处理器的虚拟化。每一个虚拟机都被分配一个或多个vCPU,这些 vCPU 在逻辑上被视为独立的处理器核心。虚拟化层负责将虚拟机的指令翻译成物理处理器可以执行的指令,从而实现在一台物理计算机上同时运行多个虚拟机。
vCPU:
vCPU,全称为虚拟中央处理器(Virtual Central Processing Unit),是在虚拟环境中使用的处理器资源。它是物理 CPU 的一部分,可以被虚拟机独立使用。每个 vCPU 都可以作为一个独立的处理器核心来运行指令。
在虚拟化技术里面,vCPU是一种抽象资源,它使得虚拟机可以像物理机CPU一样使用处理器资源。这种抽象使得虚拟机可以在没有物理 CPU 核心的情况下运行多线程应用程序。
工作原理:
vCPU的工作原理和CPU很相似。当一个虚拟机需要执行一个任务的时候,他会将这个任务发送给vCPU,vCPU会将这个指令转化为一系列指令然后再物理CPU上面执行
在这个过程中,虚拟机管理器(如VM)会负责调度vCPU的运行。如果有多个虚拟机同时请求CPu资源。虚拟机管理器会根据每个虚拟机的优先级和资源需求来决定哪哥虚拟机的任务应该被优先执行
缺点优点:
它的工作原理和物理CPU的工作原理非常相似。通过物理CPU分割成多个vCPU,我们可以在同一个时间里面运行多个任务,从而提高CPU的利用率
此外,vCPU还可以提供更大的灵活性。我们可以根据每一个虚拟机的需求来动态调整vCPU的数量,而不需要更换物理硬件
但是,虚拟化会带来一定的性能开销。虽然这个开销在大多数情况下都很小,但是在一些高性能计算场景中,这个开销可能会成为一个问题。
其次,过度分配 vCPU 可能会导致 CPU 资源的浪费。如果一个虚拟机分配了过多的 vCPU,但是并没有充分利用这些 vCPU,那么这些 vCPU 就会成为闲置资源,从而降低了整体的 CPU 利用率。
计算vCPU
首先我们来看一下vCPU的相关术语:
1.Hypervisor:Hypervisor:也被称为虚拟机监视器(VMM),是用于创建和运行虚拟机(VM)的软件。它允许一台主机计算机通过虚拟共享其资源(如内存和处理能力)来支持多个客户端 VM。Hypervisors 能够分配一个或多个 vCPU 的资源。
2.Socket:当你看到 “socket” 这个词,我希望你想到硬件。我希望你想象主板中的插槽数量。插槽是一个阵列的引脚,用于固定处理器并将主板连接到可用的处理能力。插槽的数量由主板的容量决定。根据支持的 CPU 代数,插槽之间可能存在差异。
3.Thread:线程是进程内的执行路径。一个进程可以包含一个或多个线程。线程与进程的主要区别在于,同一进程内的线程在共享内存空间中运行,而进程在独立的内存空间中运行。线程也被称为轻量级进程。
4.Physical Core:物理核心,也被称为处理单元,位于 CPU 内。一个物理核心可能对应一个或多个逻辑核心。
5.Logical Core:逻辑核心使得单个物理核心能够同时执行两个或更多的操作。
计算vCPU的数量考虑的因素:
- 物理CPU的数量:服务器上面实际插槽中的CPu个数
- 每颗物理CPU的核心数:这是每一块CPU上面处理数据的芯片组的数量
- 每颗核心的超线程数:如果物理CPU支持超线程技术,那么每个CPU核心可以支持两个vCPU
计算公式:
(线程 x 核心)x 物理 CPU = vCPU 数量
总结:
- CPU是实际的物理硬件处理器,是计算机的核心组件,执行计算和控制任务
- vCPU是虚拟化环境中的虚拟处理器,有虚拟化层模拟和分配,允许多个虚拟机共享同一个物理计算机的资源
- 一台物理计算机可以有多个CPU,每一个CPU可以有多个核心和线程
- 一个物理计算机上可以同时运行多个虚拟机,每一个虚拟机可以有一个或多个vCPU
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