Parece que já encontrei parte da resposta. Por padrão, iotop mostra todos os processos e encadeamentos, e normalmente eu o executo via iotop -o , que mostra apenas encadeamentos e processos fazendo E / S. O processo do VirtualBox mostrado como be/4 é, na verdade, um encadeamento, e quando executo iotop -p <pid> no PID que alterei via ionice , ele exibe corretamente be/7 , o que é esperado.
Ainda seria interessante saber por que um thread desse processo tem uma classe / prioridade de E / S diferente, mas meu ionice não possui a opção -P para alterar a classe / prioridade de E / S de um grupo de processos. Seria bom se alguém soubesse uma solução / solução para isso.