ept技术_速懂X86虚拟化关键概念

内存虚拟化

现代多任务操作系统设计，一般进程之间使用不同的虚拟地址空间相互隔离, 在实现上：操作系统负责维护进程页表，映射虚拟地址到物理地址的关系;

CPU的内存管理单元(MMU)负责执行地址转换；

CPU提供TLB(Translation lookaside buffer)缓存最近用到的转换结果，加速转换效率;

虚拟化技术引入后，内存地址空间更加复杂了，客户机(Guest)和宿主机(Host)都有自己的地址空间:GVA: Guest虚拟地址

GPA: Guest物理地址

HVA: Host虚拟地址

HPA: Host物理地址

显而易见，Guest负责GVA和GPA之间的转换；Host负责HVA和HPA之间的转换；而GPA和HPA之间的转换，就需要虚拟化层(Hypervisor)辅助了，这个过程一般被称为内存虚拟化。

影子页表

早期的X86 CPU硬件辅助虚拟化能力很不完善，所以Hypervisor需要通过软件实现内存虚拟化。因此，Hypervisor为每个客户机每套页表额外再维护一套页表，通常也称为影子页表。

同时, Hypervisor截获客户机里面任何试图修改客户机页表或者刷新TLB的操作，将GVA到GPA的的修改，转变成GVA到GPA的修改。这些操作包括:写gCR3(Guest CR3)寄存器和原来一样的内容，一般用作刷新TLB;

写gCR3(Guest CR3)寄存器不同的物理地址，一般是发生了进程切换;

修改部分页表，这时候必须调用INVLPG指令失效对应的TLB;

这样，Guest中的页表实际变成了虚拟页表，Hypervisor截获了Guest相关的修改操作并更新到影子页表，而真正装入物理MMU是影子页表; Guest中GVA和GPA之间的转换实际上变成了GVA与HPA的转换，TLB中缓存的也是GVA和HPA的映射，Guest内存访问没有额外的地址转换开销。

当然，影子页表也带来了下面的主要缺点:Hypervisor 需要为每个客户机的每个进程的页表都要维护一套相应的影子页表，这会带来较大内存上的额外开销;

客户在读写CR3、执行INVLPG指令或客户页表不完整等情况下均会导致VM exit，这导致了内存虚拟化效率很低;

客户机页表和和影子页表的同步也比较复杂;

Intel EPT技术

为了简化内存虚拟化的实现，以及提升内存虚拟化的性能，Intel推出了EPT(Enhanced Page Table)技术，即在原有的页表基础上新增了EPT页表实现另一次映射。这样，GVA-GPA-HPA两次地址转换都由CPU硬件自动完成。

通过EPT的GVA和HPA大概翻译的过程:处于非根模式的CPU加载guest进程的gCR3;

gCR3是GPA,cpu需要通过查询EPT页表来实现GPA->HPA；

如果没有，CPU触发EPT Violation, 由Hypervisor截获处理；

假设客户机有m级页表，宿主机EPT有n级，在TLB均miss的最坏情况下，会产生MxN次内存访问，完成一次客户机的地址翻译；

总结

为了解决GVA-GPA-HPA的转换关系，在没有硬件辅助的时代，Hypervisor通过影子页表，很巧妙的将GVA-GPA映射到GVA-HPA, 功能虽然达成，但是在很多实际场景下，如进程频繁切换，内存频繁分配释放等，性能损耗会非常大；

EPT在硬件的帮助下，实现内存虚拟化简单直接，传统页表继续负责GVA-GPA, 而EPT负责GPA-HPA; 虽然内存访问延时可能会增加一些，但是大幅减少了因为页表更新带来的vmexit, 综合性价比提升巨大, 所以现代内存虚拟化，基本都被EPT统一了。

ept技术_速懂X86虚拟化关键概念 - Intel EPT相关推荐

g40-45支持虚拟化技术_速龙II X4 641支持虚拟化技术吗
速龙II X4 641不支持虚拟化技术. 速龙II X4 641是速龙II X4 631的升级版,与AMD 速龙 II X4 631相比,X4 641主频由2.6GHz升级到2.8GHz,带来总体性能 ...
ofdma技术_数字化领航 | Wi-Fi 6 关键技术剖析
随着移动终端和移动应用的普及,我们已经习惯了随时随地接入无线网络.由于数量越来越庞大的移动终端的接入,以及高清视频和VR/AR等高带宽消耗业务的兴起,人们对无线网络的容量和可靠性提出了更高要求. Wi ...
java自带的字节码技术_读懂字节码-还原JAVA源码
已知有两个类: public class Father extends GrandFather { public String name = "father"; public vo ...
虚拟化原理内存虚拟化 Intel EPT
目录内存虚拟化影子页表 Intel EPT技术总结内存虚拟化现代多任务操作系统设计,一般进程之间使用不同的虚拟地址空间相互隔离, 在实现上: 操作系统负责维护进程页表,映射虚拟地址到物理地址 ...
【学习笔记】云计算关键技术_虚拟化
文章目录 1.虚拟化 1.1虚拟化技术是什么? 1.2虚拟化技术的核心思想 1.3采用虚拟化技术的云计算数据中心的物理拓扑结构 1.4虚拟化的好处 1.5虚拟化技术的应用 --12306使用阿里云避免 ...
内存虚拟化EPT技术简介
1. 内存虚拟化现代多任务操作系统设计,一般进程之间使用不同的虚拟地址空间相互隔离, 在实现上: 操作系统负责维护进程页表,映射虚拟地址到物理地址的关系 CPU的内存管理单元(MMU)负责执行地址转 ...
剖析系统虚拟化（2）- X86虚拟化技术
系列目录漫谈虚拟化技术剖析系统虚拟化(1)- 简介剖析系统虚拟化(2)- X86虚拟化技术剖析系统虚拟化(3)- VMware vSphere 的简介剖析系统虚拟化(4)- VMware E ...
云计算之基，一文带你速懂虚拟化KVM和XEN
戳蓝字"CSDN云计算"关注我们哦! 技术头条:干货.简洁.多维全面.更多云计算精华知识尽在眼前,get要点.solve难题,统统不在话下! 作者 :Pasca 来源 :蛋蛋团正 ...
虚拟化关键技术及解决方案
试题二虚拟化关键技术及解决方案虚拟化是一种资源管理技术,是将计算机的各种实体资源,如服务器.网络.内存及存储等,予以抽象.转换后呈现出来,打破实体结构间的不可切割的障碍,使用户可以比原本的组态更好 ...
服务器虚拟化技术实现,服务器虚拟化关键技术及其系统实现
<服务器虚拟化关键技术及其系统实现>由会员分享,可在线阅读,更多相关<服务器虚拟化关键技术及其系统实现(9页珍藏版)>请在人人文库网上搜索. 1.服务器虚拟化关键技术及其系统实 ...

ept技术_速懂X86虚拟化关键概念 - Intel EPT

ept技术_速懂X86虚拟化关键概念 - Intel EPT相关推荐

最新文章

热门文章