2026-04-27 · os
【操作系统百科】内存回收
Linux 内存回收是 VM 最复杂的子系统之一。本文讲 active/inactive LRU、kswapd 与 direct reclaim、watermark 三线、swappiness 的真实含义、MGLRU 改造、memcg 回收与 PSI。
硬件虚拟化让一个 CPU 上运行多个 OS → 但每次 VM-exit 都有代价。
flowchart TD
GUEST[Guest OS] -->|敏感指令| VMEXIT[VM-exit<br/>陷入 VMM]
VMEXIT --> VMM[VMM / Hypervisor<br/>处理]
VMM --> VMENTRY[VM-entry<br/>返回 Guest]
VMENTRY --> GUEST
GUEST2[Guest 内存访问] --> EPT[EPT/NPT<br/>二级页表翻译]
EPT --> PHYS[物理内存]
classDef guest fill:#388bfd22,stroke:#388bfd,color:#adbac7;
classDef vmm fill:#f0883e22,stroke:#f0883e,color:#adbac7;
class GUEST,GUEST2,VMENTRY guest
class VMEXIT,VMM vmm
class EPT,PHYS guestVMXON → 启用 VMX 模式
VMLAUNCH/VMRESUME → 进入 Guest（VM-entry）
Guest 执行敏感指令 → VM-exit → 回到 VMMVMCS（Virtual Machine Control Structure）控制 VM-exit 条件。
VMRUN → 进入 Guest
#VMEXIT → 回到 HostVMCB（Virtual Machine Control Block）= AMD 版 VMCS。
| 原因 | 说明 |
|---|---|
| I/O 指令 | in/out |
| MSR 访问 | rdmsr/wrmsr |
| 中断 | 外部中断 |
| CPUID | CPU 特性查询 |
| EPT violation | 内存映射缺失 |
| HLT | CPU 空闲 |
Guest 页表：GVA → GPA（Guest Physical Address）
需要再翻译：GPA → HPA（Host Physical Address）
GVA → Guest 页表 → GPA → EPT/NPT → HPA硬件自动完成两级翻译 → 不需要 VMM 介入 → 大幅减少 VM-exit。
TLB miss 时需要遍历两级页表 → 最多 24 次内存访问（4 级 × 4 级 + TLB 填充）。
传统：Guest 的中断 → VM-exit → VMM 注入。
APICv：硬件直接将中断送到 Guest → 不需要 VM-exit。
Posted Interrupt = 硬件把中断写入 Guest 的虚拟 APIC → 直接唤醒 vCPUvCPU 是宿主的线程 → 由宿主调度器调度。
问题：
L0（硬件）→ L1（Host VMM）→ L2（Guest VMM）→ L3（Guest）L2 的 VM-exit → 可能需要 L1 处理 → 性能开销大。
Guest 知道自己在虚拟化环境中 → 使用优化的接口：
| PV 机制 | 用途 |
|---|---|
| PV clock | 时钟同步 |
| PV spinlock | 避免 lock holder preemption |
| PV TLB flush | 批量 TLB flush |
| virtio | I/O 虚拟化 |
# 检查硬件虚拟化支持
grep -cE 'vmx|svm' /proc/cpuinfo
# KVM 模块
lsmod | grep kvm
# VM-exit 统计（在 Host 上）
perf kvm stat live
# Guest 内
dmesg | grep -i "hypervisor\|kvm\|vmware"arch/x86/kvm/Documentation/virt/kvm/perf kvm/proc/cpuinfovirsh把当前热点继续串成多页阅读，而不是停在单篇消费。
2026-04-27 · os
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