vCPU: Was ist eine virtuelle CPU?

vCPUs sind vir­tua­li­sier­te Versionen phy­si­scher CPUs und ele­men­ta­rer Be­stand­teil von Cloud-Computing. Zu den Vorteilen dieser vir­tua­li­sier­ten Re­chen­ein­hei­ten zählt u. a. ihre gute Ska­lier­bar­keit, weshalb sie bei­spiels­wei­se beim Cloud-Hosting eine wichtige Rolle spielen.

Was ist eine vCPU?

Als vCPU (Virtual Central Pro­ces­sing Unit) be­zeich­net man die vir­tua­li­sier­te Variante einer phy­si­schen CPU. Anders gesagt: vCPUs sind die zentralen Steu­er­ein­hei­ten in vir­tu­el­len Maschinen (VMs) und Cloud-Um­ge­bun­gen. Heutige Mehr­kern­pro­zes­so­ren (Multi Core) können nicht nur als einzelne vCPU, sondern als Basis für mehrere virtuelle CPUs genutzt werden. Die Zahl an po­ten­zi­el­len vCPUs ist dabei nicht an die Anzahl der Kerne und Threads (siehe Mul­ti­th­re­a­ding) geknüpft, sondern an das Ergebnis folgender Rechnung:

(Threads x Kerne) x physische CPU = Zahl an vCPUs

Technisch gesehen sind vCPUs Software-Im­ple­men­tie­run­gen der phy­si­schen Vorlagen, die von dem je­wei­li­gen Be­triebs­sys­tem als reale Pro­zes­sor­ker­ne wahr­ge­nom­men werden. Jede virtuelle Maschine benötigt min­des­tens eine vCPU. Je nach An­wen­dungs­sze­na­rio können jedoch auch mehrere virtuelle Virtual Central Pro­ces­sing Units zu­ge­wie­sen werden, wenn es die darauf aus­ge­führ­ten Workloads erfordern.

Was sind die Vorteile von vCPUs?

Virtuelle CPUs besitzen im Vergleich zu phy­si­schen CPUs einige ent­schei­den­de Vorteile. Zu den wich­tigs­ten Vorzügen zählen folgende:

• erhöhte Ska­lier­bar­keit
• ver­bes­ser­te Effizienz
• höhere Fle­xi­bi­li­tät
• geringere Kosten

Die große Stärke von Vir­tua­li­sie­rung ist die her­vor­ra­gen­de Ska­lier­bar­keit der Hardware-Res­sour­cen, die mit ihr ein­her­geht: Die vCPUs, die in einer vir­tu­el­len Maschine zum Einsatz kommen, können bei­spiels­wei­se auch von mehreren ver­schie­de­nen phy­si­schen Hosts stammen. So lässt sich die Pro­zes­sor­leis­tung pro­blem­los nach oben skalieren, wenn der Workload steigt.

Werden vCPUs nicht mehr benötigt, können diese ganz einfach für andere VMs verwendet werden. Gerade für Anbieter von Hosting-Um­ge­bun­gen ist diese Tatsache wertvoll, da sich die zu­grun­de­lie­gen­de In­fra­struk­tur so besonders effizient auf Kunden und Kundinnen aufteilen lässt. Als Nutzer bzw. Nutzerin pro­fi­tie­ren Sie wiederum davon, dass Sie den Bedarf an vCPUs flexibel anpassen können: Da kein festes Hardware-Setup existiert, kann bei Lösungen wie einem Cloud-Server oder VPS leichter auf mehr oder weniger Prozessor-Power um­ge­stellt werden.

Aus der Effizienz und Ska­lier­bar­keit ergibt sich der vCPU-Vorteil in puncto Kosten. Auf Basis eines einzigen Host­sys­tems können gleich mehrere Be­triebs­sys­te­me inklusive der je­wei­li­gen An­wen­dungs­soft­ware aus­ge­führt werden. So wird die zur Verfügung stehende Re­chen­power optimal genutzt und in vielen Fällen zu­sätz­li­che Hardware ein­ge­spart.

Wo kommen vCPUs zum Einsatz?

vCPUs sind für die Funk­ti­ons­fä­hig­keit von Cloud-Computing un­er­läss­lich. Überall dort, wo Hard- und Software in der Cloud zur Verfügung gestellt wird, kommen die vir­tu­el­len Re­chen­ein­hei­ten daher zum Einsatz, zum Beispiel im Rahmen eines Cloud-Speichers, beim Server-Hosting oder bei der Nutzung eines Cloud-Computers wie Windows 365. Wie viele vCPUs dabei konkret benötigt werden, hängt vom je­wei­li­gen Workload ab: In vielen Szenarien sind ein bis zwei vCPUs aus­rei­chend. Bei an­spruchs­vol­le­ren Workloads wie einem Datenbank-, E-Mail- oder Gaming-Server sind die An­for­de­run­gen höher, wie es auch bei phy­si­ka­li­schen Re­chen­ein­hei­ten der Fall wäre.

Eine weitere Vir­tua­li­sie­rungs­tech­no­lo­gie, die auf vCPUs an­ge­wie­sen ist, sind Container-Platt­for­men wie Docker. Anders als bei vir­tu­el­len Maschinen werden hier keine voll funk­ti­ons­fä­hi­gen Systeme vir­tua­li­siert, sondern lediglich einzelne An­wen­dun­gen.

Wie berechnet man den Bedarf an vCPUs?

Um die Stärken optimal zu nutzen, besteht die große Her­aus­for­de­rung bei einer vir­tua­li­sier­ten Umgebung darin, genügend vCPUs zur Verfügung zu stellen, ohne dabei Re­chen­power zu ver­schwen­den. Sollten Sie vor der Aufgabe stehen, die Anzahl an be­nö­tig­ten vCPUs für Ihren An­wen­dungs­zweck zu de­fi­nie­ren, können Sie sich grund­sätz­lich an den An­for­de­run­gen für die In­stal­la­ti­on auf phy­si­scher Hardware ori­en­tie­ren: Setzt die Software (vergessen Sie dabei nicht das Be­triebs­sys­tem) also bei­spiels­wei­se acht physische Kerne voraus, sollten Sie der vir­tu­el­len Umgebung auch acht vCPUs zuweisen.

Sollten sich die An­for­de­run­gen später erhöhen, weil Sie weitere An­wen­dun­gen parallel ausführen oder das Projekt komplexer wird, stocken Sie die Zahl an vCPUs einfach auf. Gleiches gilt für den ent­ge­gen­ge­setz­ten Fall, also wenn die An­for­de­run­gen sinken und Sie dem­entspre­chend weniger Re­chen­power benötigen.

Für re­chen­in­ten­si­ve Workloads ist es dabei im Übrigen ent­schei­dend, dass vCPUs un­ter­schied­li­chen phy­si­schen CPUs zu­ge­wie­sen werden. Haben Sie also bei­spiels­wei­se eine Hardware mit Dual-Core-CPU als Aus­gangs­ba­sis, sollten Sie die vier phy­si­schen Kerne aus Per­for­mance-Gründen fol­gen­der­ma­ßen aufteilen:

• Sie weisen der ersten vir­tu­el­len Maschine den phy­si­schen Kern 0 und den phy­si­schen Kern 2 zu. Dabei handelt es sich jeweils um den ersten Kern der verbauten, phy­si­schen Dual-Core-CPU. Die dadurch zur Verfügung ge­stell­ten Res­sour­cen sollten aus­rei­chen, um den Workload ausführen zu können.
• Den phy­si­schen Kern 1 sowie den phy­si­schen Kern 3, also jeweils den zweiten Kern der physisch verbauten Dual-Core-CPU, können Sie derweil für eine zweite virtuelle Maschine mit Workloads nutzen, die keine hohen Ansprüche stellen – z. B. mit einem DNS-Server.