Ubuntu虚拟机与物理机的性能对比
虚拟机的CPU性能受虚拟化层（如KVM、VMware）影响，单线程任务损耗约2%-20%（如编译、科学计算等密集型任务），多线程任务因宿主机核心共享，损耗可缩小至5%以内。例如，物理机集群运行CPU基准测试（计算π到10000位）的平均时间为21.46秒，而虚拟机集群需47.07秒（损耗超50%）；但多线程测试中，若虚拟机vCPU数量与宿主机物理核心数一致，性能差异可控制在10%以内。
内存性能方面，虚拟机与物理机的差距主要体现在虚拟化层的少量开销（约1%-5%），但虚拟机的内存分配受宿主机剩余内存限制。若宿主机内存不足，虚拟机会启用内存气球技术（Balloon）回收内存，导致性能下降20%-30%。测试显示，未调优的虚拟机内存吞吐量与物理机基本一致，但频繁的内存交换（Swap）会使虚拟机性能骤降。
存储是虚拟机性能损耗最大的环节。传统机械硬盘环境下，虚拟机磁盘I/O延迟可达物理机的3-5倍（如随机读写性能下降40%以上）；即使使用NVMe SSD，随机读写性能仍有20%-30%的损耗。主要原因包括虚拟磁盘的额外抽象层（如RAW格式镜像）和宿主机文件系统的开销。优化方法（如启用virtio驱动、使用精简置备）可将损耗降低至15%以内。
虚拟机的图形性能依赖Hypervisor的3D加速支持（如VMware的3D加速、VirtualBox的VMSVGA），但受限于虚拟显卡的模拟，复杂3D任务（如AutoCAD三维建模、游戏、视频编辑）会出现渲染错误（错误率比物理机高23%）或卡顿。专业显卡（如NVIDIA Quadro）的vGPU授权费用高昂，且虚拟机对CUDA、OpenGL的支持仍有版本滞后，难以满足专业图形需求。
虚拟机的网络性能受虚拟网卡（如virtio）和宿主机网络配置影响，延迟比物理机高10%-20%（如Netperf测试显示，虚拟机网络延迟约为物理机的1.2倍），但带宽可接近物理机（如1Gbps网络环境下，虚拟机带宽利用率可达90%以上）。优化方法（如启用SR-IOV直通、调整虚拟网卡队列）可降低延迟至5%以内。
虚拟机适合日常办公、开发测试、学习等轻量级任务（如代码编写、网页浏览），其性能损耗可接受且具备快照、隔离等优势；物理机适合高性能需求场景（如4K视频渲染、AI训练、核心交易系统），能充分发挥硬件性能，避免资源争夺。例如，金融机构的核心交易系统运行在物理机上，订单处理延迟可稳定在8ms以内，而虚拟机环境下延迟会升至22ms以上。