脏页速率限制

dirty limit 即脏页产生速率上限，是 QEMU 8.1 引入的能力。 它使用基于 KVM dirty ring 的新算法，在热迁移期间限制客户机运行速度。

算法框架如下：

------------------------------------------------------------------------------
main   --------------> throttle thread ------------> PREPARE(1) <--------
thread  \                                                |              |
         \                                               |              |
          \                                              V              |
           -\                                        CALCULATE(2)       |
             \                                           |              |
              \                                          |              |
               \                                         V              |
                \                                    SET PENALTY(3) -----
                 -\                                      |
                   \                                     |
                    \                                    V
                     -> virtual CPU thread -------> ACCEPT PENALTY(4)
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首次调用 QMP 命令 qmp_set_vcpu_dirty_limit 时，QEMU 主线程启动节流线程。 节流线程随后循环执行三个步骤：

• PREPARE (1)

  PREPARE (1) 为 CALCULATE (2) 准备数据，包括虚拟机的脏页速率及其上限。 速率通过 KVM dirty ring 计算，该机制告诉 QEMU， 自上次 KVM_EXIT_DIRTY_RING_FULL 异常以来虚拟 CPU 产生了多少脏页。 上限由调用者指定，可直接取得。

• CALCULATE (2)

  为各虚拟 CPU 计算适当休眠时间，确定其节流惩罚。 计算需要谨慎，使脏页速率逐渐降至上限而不振荡。 为此提供两种策略：当前速率离上限较远时，按速率与上限的比例增减休眠时间； 接近上限时，增减固定时间。

• SET PENALTY (3)

  根据 CALCULATE (2) 的结果，为需要节流的各虚拟 CPU 设置休眠时间。

完成三个阶段后，节流线程回到 PREPARE (1)，直到达到脏页速率限制。

各虚拟 CPU 线程在 KVM_EXIT_DIRTY_RING_FULL 异常处理路径中读取并执行休眠， 即 ACCEPT PENALTY (4)。执行写入进程的虚拟 CPU 会退出到此路径并受到节流， 执行读取进程的虚拟 CPU 则不会。

借助 KVM dirty ring，该算法按需限制虚拟 CPU，使脏页速率保持在上限内。 这能让热迁移期间的读取性能更稳定，并有助于改善大型客户机的响应速度。