VirtualBox：分配比物理 CPU 内核数更多的虚拟 CPU 内核是不是一个坏主意

Question

由于我有一个支持超线程的CPU，我想知道分配比物理 CPU 内核数量更多的虚拟 CPU 内核是不是一个坏主意，如下警告所示：

成绩单：

分配给虚拟机的虚拟 CPU 数量多于主机系统上的物理 CPU 数量。这可能会降低虚拟机的性能。请考虑减少虚拟 CPU 的数量。

有人可以对这个话题进行推理吗？

编辑1：

有问题的 CPU 是 Intel Core i7-4700HQ, Ark Intel , CPU Benchmark

编辑2：

假设没有过时的硬件，例如 HDD（而不是 SSD）和/或低 RAM（此处vm.swappiness为16GB，此 VM最低为 4GB）等。

Answer 1

硬件/操作系统/软件

主机：Linux Mint 18 Cinnamon 64 位（完全更新）；内核版本 4.4.0-47-generic

来宾：Windows 8.1 Pro 64 位（完全更新）

处理器：Intel Core i7-4700HQ，（6MB 缓存，4 个物理内核，或 8 个使用超线程），CPU Benchmark

VirtualBox：版本 5.1.10 r112026 (Qt5.5.1)

来宾添加：已安装且是最新的

基准工具 #1：WinRAR 5.40 最终版 64 位

基准工具 #2：VeraCrypt 1.19 最终版 64 位

准备

在这两种情况下，我都在启动后等待，直到 CPU、RAM、磁盘驱动器稳定在零点附近。

方法

1. 克隆原始虚拟机以获得两个相同的虚拟机。
2. 对于第二遍，由于重新启动禁用了防病毒软件，因此在此答案的底部指出并在两种情况下都将 WinRAR 从 Beta 版更新为最终版。
3. 我已经做了与之前指出的相同的准备工作。
4. 虚拟机在前台运行，没有任何其他占用 CPU 时间的应用程序在运行，为了不影响测试，我已经禁用了我可以禁用的功能。
5. 为了包括系统内部或外部的潜在缓存，我因此运行了两次相同的测试。好处几乎没有。

结果

压缩包

1. 4核 => 7.5分钟（时间越短越好）

   

   启用4 个内核的WinRAR，在7.5分钟内处理了 1.5GiB 。

2. 8核 => 4.5分钟（时间越短越好）

   

   启用了8 个内核的WinRAR，在4.5分钟内处理了 1.5GiB 。

VeraCrypt

1. 4核 => 速度2.6 GiB/s（速度越高越好）

   

   VeraCrypt启用4 个内核，硬件加速 AES (AES-NI)速度为2.6 GiB/s。

2. 8核 => 速度3.9 GiB/s（速度越高越好）

   

   VeraCrypt启用8核，硬件加速 AES (AES-NI)速度为3.9 GiB/s。

结论

我可以根据需要运行尽可能多的测试。但我想，如果这两个，其中一个是相当复杂的压缩测试，第二个是一组相当复杂的加密测试，那有什么意义。

两个基准都显示出显着差异。我没有理由相信他们的结果是不准确的，因为我遵循了相当严格的准备和方法，而且这些测试是在 RAM 中进行的，以排除 I/O 瓶颈。从我的角度来看，问题中提到的警告可能适用于某些情况，但肯定不是所有情况。与您分享了这些非常显着的结果后，我相信您会同意我的观点，对于具有最新 VirtualBox 版本的超线程的现代 CPU，可能不应该如此认真地对待这个警告。可以肯定的一件事是：在您决定永久应用此设置之前，请不要相信我并在您自己的条件下对其进行测试。

新基准

主机 + 访客：Linux Mint 19.2 "Tina" - Cinnamon（64 位）；都带有内核：5.3.0-24-generic.

处理器：英特尔® 酷睿™ i7-7700HQ；6 MB 缓存，最高 3.80 GHz，4 个物理内核，或 8 个使用超线程，CPU 基准比较

VirtualBox：版本 6.1.0 r135406 (Qt5.9.5)

来宾添加：已安装且是最新的

基准工具：VeraCrypt 1.24 版 Hotfix1 64 位最终版（网页，直接 deb 下载链接）

制备方法

与之前的基准测试相同。

结果

4 核 VeraCrypt AES 加密

? 速度 4.8 GiB/s ^{（速度越高越好）}

VeraCrypt AES 8 核加密（发出超线程警告）

? 速度 7.2 GiB/s ^{（速度越高越好）}

结论

启用超线程后，性能提高了 50% ，但遗憾的是，只有使用 AES，我将不得不进行一些更全面的测试。将在几天内返回结果。

Answer 2

作为操作系统设计师，我完全同意测量结果。其他地方关于这个主题的废话数量令人难以置信。

将逻辑核心数视为可由硬件执行的并行线程/进程数。这是通过复制例如 CPU 内核的寄存器和指令指针来实现的。CPU 内核本身现在决定使用哪个线程（指令指针）。它将决定使用另一个线程，因为当前线程的指令在缓存中不可用，需要从例如内存或 L3 缓存中获取。这种机制将在指令/秒或 CPU 性能方面创造 10%-30% 的潜在改进。

如果您使用一个线程运行单个应用程序，您将无法获得这种好处，但是如果您在例如旧的 HT Pentium 上运行两个高负载应用程序，您将能够获得好处。当然，对于具有多个线程的应用程序也是如此。我的 Linux 系统有 200 个线程，所以总是存在一些依赖于实际负载的好处。所有这些评论都适用于没有虚拟化。

Virtualbox 仅限制每个虚拟机 (VM) 可以并行运行的线程数，但主机进程调度程序将更改逻辑处理器，从而更改物理处理器，VM 进程在其上动态运行。如果您在 VM 上运行高负载应用程序，额外的逻辑内核将为您带来 10%-30% 的相同收益。负载可以是单个多线程应用程序或一组不同的应用程序。

在使用 VT-x 或 AMD-V 的现代系统上，最大化逻辑内核数量不会造成性能损失，因为同时运行更多虚拟机也不会造成明显的性能损失。你的限制是你的 CPU 芯片的性能，所以你不能同时在 3 个虚拟机上渲染视频而不减慢每个虚拟机的速度，因为它们必须共享相同的物理 CPU。

如果您在具有所有逻辑核心的 VM 上渲染视频，您的主机系统可能会变得无响应，但如果您确实在主机上运行该渲染应用程序，则会遇到几乎相同的问题。至少在 VM 中，您有一个选择，您可以通过将最大 CPU 负载限制为 80%-90% 或因此减少内核数量来解决它。