VirtualBox是否分配操作系统专用huge pages？大内存VM性能疑问

我在使用VirtualBox运行大内存虚拟机时碰到了严重的性能问题——连续运行几天后，CPU密集型任务会变得异常缓慢。经过反复测试，我发现这个问题和虚拟机分配的内存量直接挂钩：

• 分配48GB内存时，性能衰减问题必现
• 仅分配6GB内存，或者开启虚拟机的largepages设置时，完全不会出现性能异常

这个发现挺有意思的，因为largepages在Linux系统里默认是关闭的，官方文档也只提到开启它能带来约5%的性能提升，完全没说在大内存场景下它是保障性能的必要条件。而且更坑的是，有些情况下VirtualBox会直接忽略largepages设置，比如日志里会出现这样的提示：

00:00:42.866663 PGMR3PhysAllocateLargePage: allocating large pages takes too long (last attempt 103 ms; nr of timeouts 11); DISABLE

为了搞清楚背后的原因，我深入研究了largepages对VirtualBox内存管理的实际影响，最后得出一个结论：VirtualBox的largepages其实是自己实现了一套类似操作系统“huge pages”的机制，但它并没有直接使用系统的huge pages——既不是透明大页（transparent）也不是hugetlb*类型的，而是从系统申请普通的4KB页面，然后在内部把它们组合成2MB的块，当作单个逻辑页来使用。

回到我的性能问题上，这就意味着内存管理的性能差异完全来自VirtualBox内部，和宿主机系统的优化无关。不过反过来想，如果VirtualBox真的是自己实现了类huge pages机制，那就能解释为什么开启--largepages能带来这么明显的性能提升——就像其他用madvise之类的方式使用系统huge pages的软件一样。如果--largepages的影响真的像我遇到的这么大，甚至可以说VirtualBox存在一个bug：它没有针对大内存虚拟机强制启用这个设置。

所以我现在想确认一下我的假设是不是正确的——VirtualBox的largepages机制真的只使用系统的普通4KB页面，而不是直接调用系统的专用huge pages吗？

相关代码片段 #

VBox/VMM/VMMR0/PGMR0.cpp

248 int rc = GMMR0AllocateLargePage(pGVM, pVM, idCpu, _2M, 
249 &pVM->pgm.s.aLargeHandyPage[0].idPage, 
250 &pVM->pgm.s.aLargeHandyPage[0].HCPhysGCPhys);

VBox/VMM/VMMR0/GMMR0.cpp

3081 RTR0MEMOBJ hMemObj; 
3082 rc = RTR0MemObjAllocPhysEx(&hMemObj, GMM_CHUNK_SIZE, NIL_RTHCPHYS, GMM_CHUNK_SIZE); 
3083 if (RT_SUCCESS(rc))

VBox/Runtime/r0drv/linux/memobj-r0drv-linux.c

323 # ifdef VBOX_USE_INSERT_PAGE 
324 paPages = alloc_pages(fFlagsLnx | __GFP_COMP | __GFP_NOWARN, rtR0MemObjLinuxOrder(cPages)); 
325 # else 
326 paPages = alloc_pages(fFlagsLnx | __GFP_NOWARN, rtR0MemObjLinuxOrder(cPages)); 
327 # endif

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Thorsten Schöning