Bạn đã bao giờ tự hỏi tại sao khi sử dụng các dịch vụ đám mây như Google Drive, Dropbox, bạn có thể lưu trữ và truy cập dữ liệu từ bất kỳ thiết bị nào? Hay tại sao các trang web thương mại điện tử lớn có thể xử lý hàng triệu lượt truy cập cùng một lúc mà không bị gián đoạn? Bí quyết nằm ở công nghệ ảo hóa, và một trong những yếu tố cốt lõi của nó chính là vCPU. Vậy vCPU là gì? và nó đóng vai trò như thế nào trong việc mang đến những trải nghiệm trực tuyến mượt mà và nhanh chóng cho chúng ta? Cùng Vinahost tìm hiểu nhé.

1. vCPU là gì?

vCPU (Virtual Central Processing Unit) là một đơn vị xử lý ảo hóa được tạo ra trong môi trường ảo hóa, chẳng hạn như VPS (Virtual Private Server) hoặc máy ảo (VM – Virtual Machine). Nó là phần tài nguyên CPU vật lý được chia sẻ và phân bổ cho một máy ảo cụ thể.

Để hiểu rõ hơn, chúng ta hãy cùng so sánh nó với CPU vật lý và tìm hiểu về vai trò, lợi ích cũng như cách thức hoạt động của vCPU.

vcpu la gi — vCPU (Virtual Central Processing Unit) là một đơn vị xử lý ảo hóa được tạo ra trong môi trường ảo hóa, chẳng hạn như VPS (Virtual Private Server) hoặc máy ảo (VM – Virtual Machine)

Theo Gartner (2023), 70% các dịch vụ VPS và Cloud Server trên toàn cầu cung cấp vCPU.
Số lượng vCPU trung bình trên mỗi máy ảo đang tăng lên do nhu cầu ứng dụng phức tạp:
2020: Trung bình 2.5 vCPU/máy ảo
2025: Trung bình 3.8 vCPU/máy ảo.

2. Nguyên lý hoạt động của vCPU

vCPU hoạt động dựa trên cơ chế ảo hóa, cho phép một máy chủ vật lý có thể chạy nhiều hệ điều hành hoặc ứng dụng độc lập, mỗi hệ điều hành hoặc ứng dụng này sẽ được phân bổ một hoặc nhiều vCPU để hoạt động.

Để hiểu rõ hơn về quá trình này, hãy tưởng tượng CPU vật lý như một chiếc bánh pizza. Mỗi lát cắt của chiếc bánh pizza sẽ tương ứng với một vCPU. Khi bạn muốn tạo một máy ảo, bạn sẽ cắt một hoặc nhiều lát bánh pizza để cung cấp cho máy ảo đó. Mỗi lát bánh pizza này sẽ được một máy ảo sử dụng để thực hiện các tác vụ của mình.

3. Vai trò của vCPU trong môi trường ảo hóa

Vai trò của vCPU là gì trong môi trường ảo hóa và liệu nó có thật sự cần thiết? Trên thực tế, vCPU đóng 1 vai trò khá quan trọng trong môi trường ảo hóa bởi nó như những “lõi xử lý ảo” được chia nhỏ từ CPU vật lý và cấp phát cho các máy ảo.

Mỗi máy ảo sẽ được giao một hoặc nhiều vCPU để thực hiện các tác vụ của mình, tương tự như một máy tính vật lý. Nhờ vCPU, chúng ta có thể chạy nhiều hệ điều hành hoặc ứng dụng trên cùng một máy chủ vật lý, tối ưu hóa việc sử dụng tài nguyên và nâng cao hiệu suất.

vCPU cho phép chia sẻ tài nguyên của CPU vật lý một cách linh hoạt, giúp giảm chi phí và tăng độ tin cậy của hệ thống. Bằng cách điều chỉnh số lượng vCPU cấp phát cho mỗi máy ảo, chúng ta có thể đáp ứng nhu cầu tính toán khác nhau của các ứng dụng, từ những ứng dụng nhẹ nhàng đến những ứng dụng đòi hỏi nhiều tài nguyên.

Xem thêm: KVM VPS là gì? | Cách lựa chọn VPS KVM phù hợp

4. Ưu và nhược điểm của vCPU

Bất kì 1 sản phẩm nào tồn tại trên thị trường đều có những điểm mạnh và yếu riêng biệt của nó. Vậy ưu và nhược điểm của vCPU là gì? Cùng tìm hiểu nhé.

4.1. Ưu điểm

Tối ưu hóa tài nguyên: Cho phép chia sẻ tài nguyên của CPU vật lý giữa nhiều máy ảo, giúp tận dụng tối đa sức mạnh tính toán của máy chủ. Cũng nhờ điều đó mà người dùng cũng có thể giảm nhu cầu mua thêm máy chủ vật lý, tiết kiệm chi phí vận hành.
Linh hoạt và mở rộng: Có tính linh hoạt trong sử dụng bởi bạn có thể dễ dàng tăng hoặc giảm số lượng vCPU cho từng máy ảo để đáp ứng nhu cầu thay đổi.
Cải thiện hiệu suất: Giúp phân bổ tài nguyên tính toán một cách hiệu quả, từ đó giúp cải thiện hiệu suất tổng thể của hệ thống.

4.2. Nhược điểm

Hiệu suất có thể bị giới hạn: Khi nhiều máy ảo cùng sử dụng vCPU, hiệu suất của mỗi máy ảo có thể bị ảnh hưởng, đặc biệt khi các máy ảo chạy các ứng dụng đòi hỏi nhiều tài nguyên. Ngoài ra, nó cũng có thể xảy ra tình trạng cạnh tranh tài nguyên giữa các vCPU, dẫn đến giảm hiệu suất.
Phức tạp trong quản lý: Có thể sẽ khiến người dùng gặp nhiều khó khăn trong việc quản lý bởi nó đòi hỏi kiến thức chuyên môn về ảo hóa. Không chỉ vậy việc quản lý và giám sát hiệu suất của vCPU cũng đòi hỏi nhiều công sức.
Chi phí ẩn: Sử dụng phần mềm ảo hóa có thể phát sinh chi phí bản quyền.

Xem thêm: Number of Processes là gì? | Ý nghĩa của Number of Processes

5. Công thức tính toán số lượng vCPU

Tính toán số lượng là một quá trình đòi hỏi sự cân nhắc kỹ lưỡng dựa trên nhiều yếu tố, không có công thức cố định áp dụng cho mọi trường hợp. Thông thường, người ta sử dụng công thức cơ bản để ước tính số lượng vCPU tối đa dựa trên cấu hình phần cứng của máy chủ.

Vậy công thức tính toán số lượng vCPU là gì? Hầu hết người dùng đều sử dụng công thức cơ bản sau:

(Số lõi x Số luồng ) x Số CPU vật lý = Số vCPU tối đa

Một ví dụ cụ thể dành cho bạn như sau: Nếu máy chủ của bạn đang có 2 CPU, mỗi CPU có 8 lõi, mỗi lõi có 2 luồng, vậy số vCPU tối đa bạn có thể tạo là:

(8 lõi x 2 luồng) x 2 CPU = 32 vCPU

6. Tính ứng dụng của vCPU

Dưới đây là những ứng dụng cụ thể:

6.1. Ứng dụng trong doanh nghiệp

Tối ưu hóa tài nguyên: Có thể gộp nhiều máy chủ vật lý thành một, giảm chi phí hạ tầng và năng lượng tiêu thụ. Bạn cũng có thể dễ dàng điều chỉnh tài nguyên cho các ứng dụng khác nhau theo nhu cầu, tăng hiệu quả sử dụng.
Nâng cao độ ổn định: Mỗi ứng dụng chạy trên một máy ảo riêng biệt, hạn chế ảnh hưởng khi một ứng dụng gặp sự cố.
Mở rộng quy mô dễ dàng: Bạn hoàn toàn có thể thêm hoặc bớt vCPU, RAM cho máy ảo một cách linh hoạt để đáp ứng nhu cầu thay đổi. Ngoài ra để mở rộng hệ thống, ta cũng có thể thêm máy chủ vật lý mới để tăng dung lượng hệ thống ảo hóa.
Kiểm thử và phát triển: Có khả năng tạo nhiều môi trường ảo khác nhau để kiểm thử phần mềm, tiết kiệm thời gian và chi phí. Và nếu trong quá trình làm việc gặp bất kì sai sót, bạn cũng dễ dàng quay lại phiên bản trước đó của máy ảo khi cần thiết.

6.2. Ứng dụng trong điện toán đám mây

Không chỉ riêng trong doanh nghiệp mà vCPU cũng đem đến nhiều ứng dụng hữu ích trong điện toán đám mây:

Cung cấp dịch vụ đa dạng: Các nhà cung cấp đám mây có khả năng cung cấp nhiều loại dịch vụ khác nhau như IaaS, PaaS, SaaS trên cùng một nền tảng hạ tầng.
Mở rộng quy mô linh hoạt: Nó hoàn toàn dễ dàng trong việc điều chỉnh số lượng máy ảo và tài nguyên để đáp ứng nhu cầu của khách hàng.
Thanh toán theo sử dụng: Một lợi thế của vCPU là khách hàng chỉ trả tiền cho tài nguyên thực tế sử dụng, tăng tính linh hoạt và tiết kiệm chi phí.
Đảm bảo tính liên tục: Các dịch vụ đám mây thường được triển khai trên nhiều máy chủ và trung tâm dữ liệu, đảm bảo tính liên tục của dịch vụ.

6.3. Ứng dụng khác

Một số ứng dụng hữu ích khác:

Giáo dục: Tạo các phòng lab ảo cho sinh viên thực hành, giảm chi phí đầu tư phần cứng.
Nghiên cứu: Thực hiện các mô phỏng và tính toán phức tạp đòi hỏi nhiều tài nguyên.
Game: Cung cấp các máy chủ game ảo để phục vụ nhu cầu chơi game trực tuyến.
Ứng dụng di động: Phát triển và kiểm thử ứng dụng di động trên nhiều nền tảng khác nhau.

Xem thêm: Băng thông là gì? | Đơn vị đo & Công thức tính Bandwidth

7. So sánh sự khác nhau giữa vCPU và CPU vật lý

Dưới đây là những điểm khác nhau giữa vCPU và CPU vật lý.

	vCPU	CPU vật lý
Khái niệm	Một phần của CPU vật lý được phân bổ cho một máy ảo.	Bộ xử lý trung tâm thực tế, là phần cứng vật lý trên máy chủ.
Tính chất	Ảo, được tạo ra bởi phần mềm ảo hóa.	Thực, là một thành phần vật lý.
Nguồn gốc	Được chia sẻ từ CPU vật lý.	Là một thành phần độc lập.
Hiệu năng	Có thể bị ảnh hưởng bởi các máy ảo khác cùng chia sẻ tài nguyên.	Tùy thuộc vào cấu hình phần cứng của CPU.
Quản lý	Được quản lý bởi hypervisor.	Được quản lý trực tiếp bởi hệ điều hành.
Mục đích	Cho phép nhiều máy ảo chạy đồng thời trên một máy chủ vật lý.	Thực thi các lệnh và ứng dụng.
Ứng dụng	Áo hóa, điện toán đám mây, kiểm thử phần mềm, phát triển ứng dụng,…	Tất cả các loại máy tính.
Linh hoạt	Dễ dàng điều chỉnh số lượng và tài nguyên.	Khó thay đổi sau khi lắp đặt.
Chi phí	Thường rẻ hơn so với CPU vật lý.	Chi phí cao hơn do phần cứng vật lý.
Khả năng mở rộng	Dễ dàng mở rộng bằng cách thêm các máy chủ vật lý hoặc tăng tài nguyên cho các máy ảo.	Khó mở rộng, cần thay thế hoặc nâng cấp phần cứng.
Độ tin cậy	Phụ thuộc vào độ ổn định của hypervisor và máy chủ vật lý.	Phụ thuộc vào chất lượng của CPU và các thành phần khác.
An toàn	Cần có các biện pháp bảo mật để bảo vệ cả môi trường ảo hóa và máy chủ vật lý.	Cần có các biện pháp bảo mật để bảo vệ hệ thống khỏi các cuộc tấn công.
Ví dụ	Giống như một căn hộ trong một tòa nhà.	Giống như cả tòa nhà.

8. Xu hướng của vCPU trong tương lai

Hiện nay vCPU đang dần trở nên chiếm xu thế hơn và nó được dự đoán về tiềm năng phát triển mạnh mẽ trong tương lai. Vậy xu hướng của vCPU là gì trong tương lai về mặt tích cực và đổi mới?

Containerization (Cách mạng hóa triển khai ứng dụng): Công nghệ container như Docker và Kubernetes đã tạo nên một cuộc cách mạng trong việc triển khai ứng dụng. So với các máy ảo truyền thống, container nhẹ hơn, dễ quản lý hơn và cho phép triển khai ứng dụng một cách nhanh chóng và linh hoạt. Nhờ đó, các doanh nghiệp có thể thích ứng với những thay đổi của thị trường.
Ảo hóa phần cứng (Đẩy mạnh hiệu năng): Các công nghệ như Intel VT-x, AMD-V và SR-IOV đã tối ưu hóa hiệu suất của vCPU, giúp giảm thiểu overhead và tăng tốc độ xử lý. Bên cạnh đó, việc hỗ trợ ảo hóa I/O, mạng và đồ họa đã mở ra nhiều khả năng mới cho các ứng dụng đòi hỏi tài nguyên cao.
Mạng được định nghĩa bằng phần mềm – mạng khả lập trình (SDN) và ảo hóa chức năng mạng (NFV): SDN và NFV đã cách mạng hóa cách chúng ta quản lý và cấu hình mạng. Nhờ đó, việc triển khai và quản lý hạ tầng mạng trở nên đơn giản và linh hoạt hơn. Các doanh nghiệp có thể tự động hóa nhiều quy trình, giảm thiểu lỗi cấu hình và tăng cường khả năng mở rộng.
Lưu trữ định nghĩa bằng phần mềm (SDS) và hạ tầng hợp nhất (HCI): SDS và HCI đã giúp tối ưu hóa việc sử dụng tài nguyên lưu trữ và đơn giản hóa quản lý hạ tầng. Các giải pháp này cung cấp khả năng mở rộng linh hoạt, giảm thiểu chi phí và tăng cường hiệu suất.

Xem thêm: GPU là gì? | Tính năng & Phân biệt giữa GPU và CPU

9. Một số câu hỏi liên quan đến vCPU

Để giải đáp thắc mắc cũng như hỗ trợ người dùng 1 cách tốt nhất, chúng tôi đã đưa ra một số câu trả lời phù hợp sau:

9.1. Liệu 1 CPU có bao nhiêu vCPU?

Sau khi tìm hiểu về CPU và vCPU là gì, ta hãy nghiên cứu thêm liệu 1 CPU có thể có bao nhiêu vCPU. Trên thực tế, không có con số cố định về số lượng vCPU có được cho 1 CPU bởi nó phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố quan trọng khác nhau:

Số lõi và luồng của CPU vật lý: CPU có càng nhiều lõi và luồng, nó càng có thể hỗ trợ nhiều vCPU hơn. Ví dụ, một CPU có 8 lõi và 16 luồng có thể hỗ trợ nhiều vCPU hơn một CPU chỉ có 4 lõi và 8 luồng.
Công nghệ ảo hóa: Các công nghệ ảo hóa khác nhau (như VMware, Hyper-V, KVM) có cách quản lý và phân bổ tài nguyên khác nhau, ảnh hưởng đến số lượng vCPU có thể được tạo ra.
Khối lượng công việc của máy ảo: Các máy ảo chạy các ứng dụng đòi hỏi nhiều tài nguyên hơn sẽ cần nhiều vCPU hơn. Ngược lại, các máy ảo chạy các ứng dụng nhẹ hơn sẽ cần ít vCPU hơn.
Tỷ lệ vCPU/pCPU: Đây là tỷ lệ giữa số lượng vCPU và số lượng CPU vật lý. Tỷ lệ này thường được điều chỉnh dựa trên hiệu suất và yêu cầu của hệ thống. Một tỷ lệ phổ biến là 1:1, nghĩa là mỗi lõi vật lý tương ứng với một vCPU. Tuy nhiên, tỷ lệ này có thể được tăng lên (ví dụ: 2:1, 4:1) để tối ưu hóa việc sử dụng tài nguyên, nhưng cần cân nhắc đến hiệu suất.

Theo IDC Report, 60% máy chủ ảo hóa giữ tỷ lệ vCPU/pCPU trong khoảng 2:1 đến 4:1, 30% máy chủ vượt ngưỡng 6:1 khi sử dụng nhiều ứng dụng không đòi hỏi cao về hiệu suất.

9.2. Liệu 1 CPU vật lý có thể hỗ trợ tối đa bao nhiêu máy ảo?

Không có con số nhất định về số lượng máy ảo tối đa mà 1 CPU vật lý có thể hỗ trợ bởi nó phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố phức tạp như cấu hình phần cứng của máy chủ, công nghệ ảo hóa, khối lượng công việc của từng máy ảo,…

Để có thể phân tích một cách dễ hiểu hơn, chẳng hạn bạn có 1 máy chủ có 2 CPU, mỗi CPU có 16 lõi và 32 luồng, tổng cộng là 32 lõi và 64 luồng. Nếu mỗi máy ảo được gán 2 vCPU và khối lượng công việc của chúng ở mức trung bình, máy chủ này có thể hỗ trợ hàng chục, thậm chí hàng trăm máy ảo. Tuy nhiên, nếu các máy ảo chạy các ứng dụng đòi hỏi nhiều tài nguyên, số lượng máy ảo sẽ ít hơn.

9.3. Liệu vCPU có thể thay đổi hoàn toàn CPU vật lý không?

Một câu hỏi thú vị được đặt ra là vCPU có đủ khả năng thay đổi hoàn toàn CPU vật lý hay không khi mức độ phát triển của nó ngày càng mạnh mẽ hơn và tính ứng dụng dần chuyên sâu hơn? Câu là trả là không, vCPU có thể thay thế CPU vật lý ở 1 vài phần nhưng không thể thay thế toàn bộ. Để có thể hiểu rõ hơn, trước hết ta cần phải biết được sự khác nhau giữa CPU vật lý và vCPU là gì cũng như khái niệm chi tiết về từng phần:

Vậy điểm hạn chế của vCPU là gì mà tại sao nó không thể thay thế hoàn toàn CPU vật lý?

Tính chất vật lý: CPU vật lý là một thành phần phần cứng hữu hình, trong khi vCPU chỉ là một khái niệm ảo được tạo ra bởi phần mềm, không thể tồn tại độc lập mà phải dựa trên tài nguyên của CPU vật lý.
Hiệu suất: CPU vật lý có hiệu suất cao hơn và ổn định hơn vCPU. Hiệu suất của vCPU phụ thuộc vào nhiều yếu tố, bao gồm tải của CPU vật lý (Nếu CPU vật lý bị quá tải bởi các máy ảo khác, hiệu suất của vCPU cũng sẽ bị ảnh hưởng), cấu hình của hệ thống ảo hóa (Cách phần mềm ảo hóa quản lý và phân bổ tài nguyên cũng ảnh hưởng đến hiệu suất của vCPU), tỷ lệ vCPU/pCPU (Việc gán quá nhiều vCPU cho một CPU vật lý có thể dẫn đến tình trạng tranh chấp tài nguyên và giảm hiệu suất)
Khả năng truy cập phần cứng: CPU vật lý có quyền truy cập trực tiếp vào các tài nguyên phần cứng như bộ nhớ, ổ cứng, card mạng,.. Trong khi đó, vCPU phải thông qua phần mềm ảo hóa để truy cập các tài nguyên này. Điều này có thể tạo ra một độ trễ nhất định.
Tính độc lập: CPU vật lý hoạt động độc lập, không phụ thuộc vào bất kỳ phần mềm nào. Ngược lại, vCPU hoàn toàn phụ thuộc vào phần mềm ảo hóa (hypervisor) để hoạt động. Nếu hypervisor gặp sự cố, tất cả các vCPU và máy ảo liên quan cũng sẽ bị ảnh hưởng.

Xem thêm: Entry Processes là gì? | Khắc phục Max Entry Processes

10. Tổng kết

Qua những thông tin trên, ta đã có thể biết rõ hơn về vCPU là gì, ưu và nhược điểm, cũng như tính ứng dụng của nó. vCPU (bộ xử lý trung tâm ảo) là yếu tố then chốt trong ảo hóa, cho phép nhiều máy ảo chia sẻ tài nguyên từ một CPU vật lý, giúp tiết kiệm chi phí và tăng hiệu quả. vCPU không phải là phần cứng mà là đại diện ảo được tạo bởi phần mềm ảo hóa, hiệu suất phụ thuộc vào CPU vật lý, cấu hình ảo hóa, tải của các máy ảo khác và tỷ lệ vCPU/pCPU.

Để tìm hiểu thêm các thông tin khác, bạn có thể xem tại đây hoặc tham khảo dịch vụ VPS NVMe, VPS Cao Cấp, VPS MMO, VPS Minecraft của VinaHost