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
|
4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
142 0
|
4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
150 0
|
4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
331 0
|
4月前
|
Linux KVM 虚拟化
云计算——虚拟化层架构
云计算——虚拟化层架构
240 0
|
4月前
|
网络性能优化 虚拟化 云计算
云计算——CPU虚拟化
云计算——CPU虚拟化
445 0
|
4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。
552 4
|
4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。
61 1
|
4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。
129 1
|
4月前
|
存储 边缘计算 监控
探索未来科技趋势:虚拟化技术与云计算平台OpenStack的概念与实践
在迅猛发展的信息技术时代,企业和组织对于高效、可扩展的计算资源需求日益增长。虚拟化技术和云计算平台OpenStack应运而生,为企业提供了一种灵活、可靠的解决方案。本文将深入探讨虚拟化技术与OpenStack的概念和实践,展示它们在现代科技领域中的重要性和应用前景。
187 3
|
4月前
|
存储 监控 搜索推荐
构建无边界的数字未来:虚拟化技术与云计算平台OpenStack的概念与实践
在当今数字化时代,虚拟化技术和云计算平台已经成为企业和组织实现数字化转型的关键驱动力。本文将介绍虚拟化技术的概念和作用,并重点探讨了开源云计算平台OpenStack在实践中的应用和优势。通过深入了解虚拟化技术和OpenStack平台,读者将能够更好地理解如何利用这些技术构建无边界的数字化未来。

热门文章

最新文章