云计算知识第七讲:内存虚拟化

简介: 内存虚拟化的产生源于VMM与客户系统在对物理内存的认识上存在冲突,造成物理内存真正拥有者-VMM必须对系统访问的内存进行一定程度上的虚拟化。

一、内存虚拟化的产生

  内存虚拟化的产生源于VMM与客户系统在对物理内存的认识上存在冲突,造成物理内存真正拥有者-VMM必须对系统访问的内存进行一定程度上的虚拟化。

  先看非虚拟化环境:  

  ·指令对内存的访问通过处理器来转发>>>>处理器将解码后的请求放到总线上>>>>芯片组负责转发。

  为了唯一标示,处理器将采用统一编址的方式将物理内存映射成为一个地址空间(物理地址空间)。

    1)操作系统会假定内存地址从0开始。

    2)内存是连续的或者说在一些大的粒度(比如 256M)上连续。

    在虚拟环境里,VMM就要模拟使的虚拟出来的内存仍符号客户机 OS 对内存的假定和认识,内存虚拟化要解决哪些问题呢?

    a.物理内存要被多个客户OS同时使用,但物理内存只有1个,地址0也只有一个,无法满足同时从0开始的要求。

    b.由于使用内存分区方式,物理内存分给多个系统使用,客户机OS内存连续性可解决但不灵活。

    要解决以上问题引入了一层新的地址空间---客户机物理地址空间来解决让虚拟机OS 看到一个虚拟的物理地址,让VMM 负责转化成物理地址给物理处理器执行。

  image.png

  VMM需要做哪些事情呢?

  1)给定一个虚拟机,维护客户机物理地址到宿主机物理地址之间的映射关系。

  2)截获虚拟机对客户机物理地址的访问,将其转化为物理地址。

  二、内存虚拟化

  ·内存全虚拟化技术

  通过使用影子页表(Shadow Page Table)实现虚拟化。

  VMM 为每个Guest 都维护一个影子页表,影子页表维护虚拟地址(VA)到机器地址(MA)的映射关系。而Guest页表维护VA到客户机物理地址(GPA)的映射关系。

  当VMM捕获到Guest 页表的修改后,VMM 会查找负责GPA 到MA 映射的P2M 页表或者哈希函数,找到与该GPA对应的MA,再将MA填充到真正在硬件上起作用的影子页表,从而形成 VA 到 MA 的映射关系。而 Guest 的页表则无需变动。

  image.png

  ·内存半虚拟化技术

  通过使用页表写入法实现虚拟化

  Guest OS 在创建一个新的页表时,会向VMM注册该页表。之后在 Guest 运行的时候,VMM 将不断的管理和维护这个表,使Guest 上面的程序能直接访问到合适的地址。

 ·内存硬件辅助虚拟化技术

  通过扩展页表EPT(extended page table)实现虚拟化。

  EPT通过使用硬件虚拟化技术,使其能在原有的页表的基础上,增加一个EPT页表,用于记录GPA到MA的映射关系。VMM预先把EPT页表设置到CPU中。

  Guest 修改Guest 页表,无需VMM干预。地址转换时,CPU 自动查找两张页表完成 Guest 虚拟地址到机器地址的转换,从而降低整个内存虚拟化所需的开销。

  image.png

相关文章
|
7月前
|
Linux KVM 虚拟化
云计算——ACA学习 虚拟化技术产品介绍
云计算——ACA学习 虚拟化技术产品介绍
168 0
|
7月前
|
存储 数据管理 云计算
云计算——存储虚拟化功能
云计算——存储虚拟化功能
186 0
|
7月前
|
存储 数据管理 虚拟化
云计算——存储虚拟化简介 与 存储模式及方法
云计算——存储虚拟化简介 与 存储模式及方法
377 0
|
2月前
|
存储 分布式计算 分布式数据库
云计算和虚拟化技术
云计算是指把计算资源、存储资源、网络资源、应用软件等集合起来,采用虚拟化技术,将这些资源池化,组成资源共享池,共享池即是“云”。
147 64
|
2月前
|
存储 Kubernetes 虚拟化
计算机必背单词——云计算和虚拟化
本文介绍了程序员需要掌握的云计算和虚拟化相关技术词汇,包括AWS、Azure、GCP等云服务平台,Docker、Kubernetes等容器技术,以及IaaS、PaaS、SaaS等云服务模型。通过学习这些词汇,希望能拓宽读者的知识面并加深对相关概念的理解。
16 0
|
3月前
|
存储 边缘计算 资源调度
云计算与虚拟化是什么关系
云计算与虚拟化是什么关系
116 2
|
3月前
|
存储 边缘计算 大数据
云计算和虚拟化有什么区别
云计算和虚拟化有什么区别
183 1
|
7月前
|
安全 Devops 虚拟化
【专栏】虚拟化技术与云计算平台 OpenStack:硬件虚拟化、操作系统级虚拟化和容器化
【4月更文挑战第28天】本文探讨虚拟化技术原理,如硬件虚拟化、操作系统级虚拟化和容器化,以及开源云计算平台OpenStack如何利用这些技术提供优势。OpenStack支持多种虚拟化技术,具备开源灵活性、多租户架构、可扩展性、插件式设计和成本效益。未来,OpenStack将在容器化、DevOps、跨云策略和安全合规性方面发挥更大作用,助力企业数字化转型。
623 4
|
7月前
|
存储 Linux 数据库
云计算基础-大页内存
什么是大页内存? 简单来说,就是通过增大操作系统页的大小来减小页表,从而避免快表缺失。
113 1
|
7月前
|
存储 缓存 固态存储
云计算基础-存储虚拟化(深信服aSAN分布式存储)
每秒钟的IOPS数,该指标主要用于评价小块IO性能,体现存储系统的IO延时能力和并发能力。业界一般默认IOPS指的是4K块大小的IO性能,该值越大说明性能越好。
165 1