CPU vs. vCPU: Die wichtigsten Unterschiede

Der hauptsächliche Unterschied beim Vergleich CPU vs. vCPU liegt darin, dass die CPU physisch existiert, während die virtuelle Variante vCPU rein softwarebasiert ist. Auch in puncto Performance und Anwendung unterscheiden sich die beiden Typen von Central Processing Units.

Unterschied 1: Technische Grundlage

Der entscheidende Unterschied bei der Gegenüberstellung CPU vs. vCPU ist technischen Ursprungs: Bei einer CPU handelt es sich um eine Hardware für Computer, die auch besser als „Prozessor“ bekannt ist. Moderne CPUs verfügen in der Regel über mehrere Kerne, auf die sie die auszuführenden Prozesse verteilen können.

Eine vCPU ist hingegen eine rein softwarebasierte Variante einer Steuereinheit für Computer. Sie liegt nicht in einer physischen Form vor, basiert aber auf einer physischen CPU. Je nach Bedarf können aus einer klassischen physischen CPU gleich mehrere vCPUs abgeleitet werden. Es ist zwar nicht möglich, dass eine vCPU auf mehreren physischen CPUs basiert, jedoch kann die vCPU mehrere Kerne einer physischen CPU nutzen.

Um vCPUs zu erstellen und einer virtuellen Maschine (VM) zuzuweisen, greifen Hypervisoren auf die Kerne bzw. Threads der jeweiligen zur Verfügung stehenden physischen Prozessoren zurück.

Unterschied 2: Performance

Dass vCPUs genau genommen softwarebasierte Untereinheiten einer CPU sind, sorgt für klare Kräfteverhältnisse bei der Betrachtung der Performance: Stellt man im „CPU vs. vCPU“-Vergleich eine einzelne vCPU und eine einzelne CPU mit gleicher Taktfrequenz (Gigahertz) gegenüber, ist die virtualisierte Variante nicht genauso leistungsstark wie das Hardware-Pendant. Das liegt unter anderem daran, dass die die Koordinierung mit der physischen CPU minimalen Zeitaufwand erfordert. Dieser Aufwand wird vor allem bei sehr anspruchsvollen Aufgaben spürbar.

Außerdem kann die physische CPU mit ihren untergegliederten Kernen und Threads mehrere Anweisungen bzw. Prozesse direkt und gleichzeitig verarbeiten. Die vCPU müsste zu diesem Zweck um weitere vCPUs ergänzt werden, wobei auch in diesem Fall leichte Nachteile gegenüber einer CPU existieren: Mit zunehmender Anzahl an vCPUs wird die Aufgabe, die zeitliche Ausführung der verschiedenen Prozesse zu regeln, für den zuständigen CPU-Scheduler nämlich immer komplexer. Die daraus resultierenden Wartezeiten sorgen dafür, dass das Leistungspotenzial des Verbunds an virtualisierten CPUs nicht zu 100 % ausgenutzt werden kann.

Unterschied 3: Anwendungsgebiete

CPUs sind das Herzstück des klassischen Computers. Ohne ausreichend Rechenpower wären PCs zuhause oder bei der Arbeit nicht imstande, die vielfältigen Aufgaben wie Gaming, Streaming, Bild- und Videobearbeitung oder die Durchführung von Kalkulationen auszuführen. Physische CPUs kommen darüber hinaus in vielen weiteren Alltagsgeräten wie Kaffeemaschinen, Geschirrspülern, Kühlschränken oder natürlich auch in Smartphones und anderen Mobilgeräten zum Einsatz.

vCPUs übernehmen die Rolle der zentralen Rechenkomponente in virtualisierten Umgebungen. Im Rahmen von virtuellen Maschinen mit eigenem Betriebssystem können Sie ebenfalls zahlreiche Nutzungsszenarios abdecken. Besonders beliebt sind Testing-Umgebungen und das Server- bzw. Anwendungs-Hosting wie etwa Datenbankserver, Cloud-Speicher oder Virtual Private Server (VPS). Hier wird auch ganz grundsätzlich deutlich, dass es weniger um CPU vs. vCPU als vielmehr um das Zusammenspiel von physischer und virtualisierter Rechenpower geht: Die zugrundeliegende physische CPU kann als Basis für mehrere, parallel laufende virtualisierte Umgebungen für mehrere User verwendet werden, was vCPUs für Provider sowie Nutzerinnen und Nutzer von Cloud-Diensten so interessant macht.

CPU vs. vCPU: So funktioniert die Umrechnung in virtuelle CPUs

Wenn Sie die physische CPU Ihres Computers nutzen wollen, um vCPU für eine oder mehrere virtuelle Maschinen bereitzustellen, können Sie sich grob an folgender Formel für die Umrechnung orientieren:

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

Haben Sie also beispielsweise eine CPU mit vier Kernen und acht Threads verbaut, können Sie damit bis zu 32 vCPUs bereitstellen:

(8 Threads x 4 Kerne) x 1 = 32 vCPUs

Die Zahl an Kernen und Threads Ihrer CPU können Sie im Übrigen jederzeit in wenigen Schritten in Erfahrung bringen. Arbeiten Sie an einem Windows-PC, gehen Sie hierfür wie folgt vor:

1. Verwenden Sie die Tastenkombination Strg + Shift + Esc, um den Task-Manager aufzurufen.
2. Rufen Sie das Menü „Leistung“ auf.
3. In der Auflistung der Informationen finden Sie nun u. a. die Werte für Kerne, Threads („Logische Prozessoren“ und physische CPUs („Sockets“).

Wenn Sie ein Linux-Betriebssystem verwenden, können Sie die CPU-Informationen mithilfe des Terminals und dem folgenden Befehl abrufen:

lscpu