內存虛擬化技術，具體的實現(xiàn)方法有哪兩種？

作者：佚名 2017-11-16 09:20:20

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虛擬化 操作系統(tǒng)的內存管理單元(Memory Management Unit，MMU)只能完成一次虛擬地址到物理地址的映射，但獲得的物理地址只是虛擬機物理地址而不是機器物理地址，所以需要VMM參與，以獲得總線上可以使用的機器地址為實現(xiàn)虛擬地址到機器地址的高效轉換，目前普遍采用的方法是由VMM根據(jù)映射f和g生成復合映射f·g并直接寫入MMU。

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引入內存虛擬化技術后，內存系統(tǒng)中存在3種地址。

機器地址(Machine Address，MA)：真實硬件的機器地址，在地址總線上可以見到的地址信號。

虛擬機物理地址(Guest Physical Address，GPA)：經過VMM抽象后虛擬機看到的偽物理地址。

虛擬地址(Virtual Address，VA)：Guest OS提供給其應用程序使用的線性地址空間。

虛擬地址到虛擬機物理地址的映射關系，記作g

虛擬機物理地址到機器地址的映射關系，記作f

操作系統(tǒng)的內存管理單元(Memory Management Unit，MMU)只能完成一次虛擬地址到物理地址的映射，但獲得的物理地址只是虛擬機物理地址而不是機器物理地址，所以需要VMM參與，以獲得總線上可以使用的機器地址為實現(xiàn)虛擬地址到機器地址的高效轉換，目前普遍采用的方法是由VMM根據(jù)映射f和g生成復合映射f·g并直接寫入MMU，具體的實現(xiàn)方法有兩種：

MMU半虛擬化(MMU Paravirtualization)

這種方式主要為Xen所用

主要原理是：當Guest OS創(chuàng)建新頁表時，VMM從維護的空閑內存中為其分配頁面并進行注冊，以后，Guest OS對該頁表的寫操作都會陷入VMM進行驗證和轉換;VMM檢查頁表中的每一項，確保它們只映射到屬于該虛擬機的機器頁面，而且不包含對頁表頁面的可寫映射;然后，VMM會根據(jù)其維護的映射關系f，將頁表項中的虛擬機物理地址替換為相應的機器地址;***把修改過的頁表載入MMU，MMU就可以根據(jù)修改過的頁表直接完成虛擬地址到機器地址的轉換。這種方式的本質是將映射關系f·g直接寫入Guest OS的頁表中，以替換原來的映射g。

影子頁表

全虛擬化使用影子頁表技術實現(xiàn)內存虛擬化。其與MMU半虛擬化不同的是，VMM為Guest OS的每個頁表維護一個影子頁表，并將f·g的映射關系寫入影子頁表，Guest OS的頁表內容保持不變，然后，VMM將影子頁表寫入MMU。

影子頁表的維護將帶來時間和空間上的較大開銷。時間開銷主要體現(xiàn)在Guest OS構造頁表時不會主動通知 VMM，VMM 必須等到Guest OS發(fā)生缺頁時才會分析缺頁原因再為其補全影子頁表。而空間的開銷主要體現(xiàn)在VMM需要支持多臺虛擬機同時運行，每臺虛擬機的 Guest OS 通常會為其上運行的每個進程創(chuàng)建一套頁表系統(tǒng)，因此影子頁表的空間開銷會隨著進程數(shù)量的增多而迅速增大。

影子頁表緩存

為權衡時間開銷和空間開銷，現(xiàn)在一般采用影子頁表緩存(Shadow Page Table Cache)技術，即VMM在內存中維護部分最近使用過的影子頁表，只有當影子頁表在緩存中找不到時，才構建一個新的影子頁表。當前主要的虛擬化技術都采用了影子頁表緩存技術。

虛擬機文件系統(tǒng)的虛擬化技術

新聞標題：內存虛擬化技術，具體的實現(xiàn)方法有哪兩種？
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