Linux 新补丁大幅提升英特尔嵌套虚拟机内存性能，最高提速约 2353 倍

11 月 23 日消息，据 Phoronix 今日报道，亚马逊 AWS 工程师周五为 Linux 内核提交了一组针对 KVM 的 VMX 代码更新，旨在改善嵌套虚拟机场景中未管理来宾内存的处理方式。

该补丁不仅解决了正确性问题，在合成基准测试中还带来了“数量级”级别的性能提升。注意到，该补丁重点改进 KVM 在运行 L1 与 L2 嵌套虚拟机时对来宾特定页面的处理方式。当前实现依赖 kvm_vcpu_map / unmap，在性能和有效性方面都有明显限制。

根据 Griffoul 的说明，问题涉及两类关键页面：由 L0（KVM）直接访问的 L1 专用页面（如 MSR bitmap、eVMCS 页面），以及通过 vmcs02 传递给 L2 的页面（如 APIC access 页面、virtual APIC、posted interrupt descriptor）。现有流程缺乏对映射失效的妥善处理，例如 eVMCS 页面在 memslot 更新时可能失效，而 APIC 相关页面在宿主迁移后也缺乏 mmu_notifier 回调通知，从而导致错误行为。

同时，对于未管理的来宾内存（如通过 mem= 参数或 guest_memfd 提供且未被内核直接映射的内存），每次 L2 进入 / 退出都会触发昂贵的 memremap / memunmap 调用，严重拖累嵌套虚拟化性能。

此次补丁将旧的 kvm_host_map 替换为 gfn_to_pfn_cache 机制。pfncache 能保持映射持久有效，只要页面 GPA 未变化即可避免重复的 remap / unmap 开销，并通过 mmu_notifier 回调和 memslot 版本检查提供正确的失效处理，确保在 memslot 更新或页面迁移时及时调整映射。

在 AWS EC2 Nitro 实例上进行的合成微基准测试显示，本次改动带来了显著的性能提升：内存 map 性能约提升 17 倍，unmap chunked 操作约提升 2014 倍，unmap 操作最高提升约 2353 倍。

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