VirtualBox 的 CPU『熱插拔 (Hot-Plug)』功能之實驗

若「虛擬機」所使用的 CPU 數量，會因不同的應用需求而常常調整。以往都需要將「虛擬機」先關機、設定 CPU 數、再開機，過程相當麻煩。VirtualBox 有提供一個可動態『插』、『拔』CPU 的功能。覺得相當有趣，就試了一下。
　　這次測試過程中，無論是「主機」或「虛擬機」都是使用 Fedora。其它 Linux 分支應該也適用，至於 Windows 系統，就不得而知了。當然，過程也順便整理、記錄下來，以備將來不時之需。記錄如下：

一、啟用「虛擬機」的 CPU Hot-Plug 功能

要讓「虛擬機」內的系統具有『CPU Hot-Plug (熱插拔)』的功能，在「虛擬機」關閉時要先啟動『CPU 熱插拔』功能。

[SiB@Core-i7 ~]# VBoxManage modifyvm "VM-test" --cpuhotplug on
[SiB@Core-i7 ~]# VBoxManage modifyvm "VM-test" --cpus 4

上例中，第一個命令是啟動「虛擬機」的『CPU 熱插拔』功能，第二個命令是設定「虛擬機」可使用的最多 CPU 數量。

注意：最多可使用 CPU 數，不要超過實際 CPU 數。請參考前文〝VirtualBox 「虛擬機」的最佳化設定組態〞之內容。

二、調整「虛擬機」所使用的 CPU

關於『CPU 數量』的意義有兩個的，兩者未必要相同數量，

• 在『主機電腦』設定，供「虛擬機」使用的 CPU 數量
• 在「虛擬機」內部，設定『客戶作業系統』可運用的 CPU 數量

在這個步驟，先討論第一項，第二項在步驟三中說明。

在「虛擬機」啟動前設定

在「虛擬機」尚未啟動時，就可以下命令更改「虛擬機」的 CPU 數量，

[SiB@Core-i7 ~]# VBoxManage modifyvm "VM-test" --plugcpu   2
[SiB@Core-i7 ~]# VBoxManage modifyvm "VM-test" --unplugcpu 3

上例中，第一個命令是加入指定（編號 2）的 CPU，第二個命令是移除指定（編號 3）的 CPU。
　　在「虛擬機」啟動後，由內部的『客戶作業系統』查詢 CPU 資訊。以 Fedora 為例，事先已將 CPU 數量移除至只剩一個，可以看到類似的結果如下：

[root@VM-test ~]$ lscpu

． ． ． ． ．
CPU(s)：	1
On-line CPU(s) list：	0
每核心執行緒數：	1
每通訊端核心數：	1
Socket(s)：	1
． ． ． ． ．

上例中，可以看到「虛擬機」只有一個 CPU，而使用中（On-line）的 CPU 編號為 0。

註一：CPU 的指定編號，由 0 開始遞增。例：4 個 CPU，則編號為 0 ~ 3，而非 1 ~ 4。
註二：編號 0 的 CPU 不可移除。

在「虛擬機」執行期間修改

通常在「虛擬機」執行時，才能查詢 CPU 使用數量的實際情形。若在「虛擬機」關機時，已經啟動過『CPU 熱插拔』的功能，就可以立即加入 CPU，增加「虛擬機」的執行效能。

[SiB@Core-i7 ~]# VBoxManage controlvm "VM-test" plugcpu   2
[SiB@Core-i7 ~]# VBoxManage controlvm "VM-test" unplugcpu 3

上例中，第一個命令是加入指定（編號 2）的 CPU，第二個命令是移除指定（編號 3）的 CPU。

註：超過 CPU 設定數量的操作，會有錯誤訊息。當看到錯誤訊息請檢查所下的命令。

　　在「虛擬機」啟動後，由內部的『客戶作業系統』查詢 CPU 資訊。以 Fedora 為例：事先已先將 CPU 數量加到三個，再移除至只剩兩個，可以看到類似的結果如下：或文。

[root@VM-test ~]$ lscpu

． ． ． ． ．
CPU(s)：	2
On-line CPU(s) list：	0
Off-line CPU(s) list：	1
每核心執行緒數：	1
每通訊端核心數：	1
Socket(s)：	1
． ． ． ． ．

上例中，可以看到「虛擬機」顯示有兩個 CPU，使用中（On-line）的 CPU 編號為 0，而離線中（Off-line）的 CPU 編號為 1。
　　新加入的 CPU 仍處於離線狀態，尚不能由『客戶作業系統』使用。要再進行下一個步驟，將新加入且處於離線狀態的 CPU 交由『客戶作業系統』統籌運用。

三、在「虛擬機」中調整使用的 CPU

在「虛擬機」中調整所使用的 CPU 數量，必須為 root 權限才行，命令如下：

[root@VM-test ~]# echo 1 > /sys/devices/system/cpu/cpu3/online
[root@VM-test ~]# echo 0 > /sys/devices/system/cpu/cpu2/online

上述的第一個命令為將 CPU 3 設為『上線』狀態，而第二個命令則是將 CPU 2 設為『離線』狀態。
　　用個例子詳細說明，假設在操作前有三個 CPU 在『上線』狀態，則將 CPU 1 及 CPU 2 依序『離線』，再將 CPU 1 『上線』的過程如下：

[root@VM-test ~]# echo 0 > /sys/devices/system/cpu/cpu1/online
[root@VM-test ~]$ lscpu

． ． ． ． ．
CPU(s)：	3
On-line CPU(s) list：	0,2
Off-line CPU(s) list：	1
每核心執行緒數：	1
每通訊端核心數：	1
Socket(s)：	1
． ． ． ． ．

[root@VM-test ~]# echo 0 > /sys/devices/system/cpu/cpu2/online
[root@VM-test ~]$ lscpu

． ． ． ． ．
CPU(s)：	3
On-line CPU(s) list：	0
Off-line CPU(s) list：	1,2
每核心執行緒數：	1
每通訊端核心數：	1
Socket(s)：	1
． ． ． ． ．

[root@VM-test ~]# echo 1 > /sys/devices/system/cpu/cpu1/online
[root@VM-test ~]$ lscpu

． ． ． ． ．
CPU(s)：	3
On-line CPU(s) list：	0,1
Off-line CPU(s) list：	2
每核心執行緒數：	1
每通訊端核心數：	1
Socket(s)：	1
． ． ． ． ．

由上面的例子中，紅色的部份可以看出這些命令的操作改變過程。

經驗分享：

• 在不知幾個 CPU 時可用這個方法，不用重開機就可以快速測試『所需的 CPU 數量』。
• 確認 CPU 數量後，最好將這個功能關閉。筆者使用時，保有動態調整功能會有『效能』上的損失。

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已測試版本：

• 主　機：Fedora 20, 21 + VirtualBox 4.3.20
• 虛擬機：Fedora 20, 21

參考資料：

• Oracle Corporation, "Oracle VM VirtualBox® User Manual," [Feb. 6, 2015].