虚拟化技术分析：动态地址转换

Posted 2021-05-02 云技术实践

本文转载自：https://www.ibm.com/developerworks/community/blogs/5144904d-5d75-45ed-9d2b-cf1754ee936a/entry/%E8%99%9A%E6%8B%9F%E5%8C%96%E6%8A%80%E6%9C%AF%E5%88%86%E6%9E%90_%E5%8A%A8%E6%80%81%E5%9C%B0%E5%9D%80%E8%BD%AC%E6%8D%A2?lang=en

翻译原  文：http://www.ibmsystemsmag.com/mainframe/administrator/Virtualization/dynamic-address-translation/

 

尽管虚拟化在主机上是很成熟的技术，我们最近还是经常听闻有关该技术的讨论。早在1967年，CP-67虚拟机管理程序就已经支持虚拟机和虚拟化系统镜像。在这个虚拟机管理程序下，整个磁盘可以被虚拟为多个小型磁盘。例如像读卡器、打卡机和打印机等单元记录设备，甚至无需实际物理设备存在就能被虚拟出来。从硬件的角度来看，此时的System/360 Model 67并没有提供虚拟化设备的支持，是CP-67虚拟机管理程序自己提供了所需的虚拟化。然而CP-67并不能虚拟化主内存，它还是需要Model 67的协助来完成。

 

转译后备缓冲区（TLB）提供了实用性

 

 

使用大型的TLB是非常有用的，这样就能最小化内存中表的访问。然而不幸的是，大型电子电路的速度访问会非常缓慢，因为信号必须在更大的结构中传播更远的距离。此外，内容寻址存储器所需的电路数增长是非线性的。所以TLB一般来说都比较小。幸运的是我们已经有一些技术可以提升有效容量，因此无需使用很大的TLB。

图1-01 一级TLB

最大化TLB的容量

 

另外可做的是增加TLB的层级，这些额外增加的层级可以是大容量和低速度的设备，因为它们仅会在小型高速TLB未命中时使用。这种添加层级的方法已被用于处理器高速缓存几十年了。每个次级层次都容量更大，同时需要更多的周期来访问。为此IBM工程师用非线性的方式实现了二级转译后备缓冲区（TLB2）。在内存中的DAT表并不再是线性表，而是更复杂的多层结构（如图2-01所示）。例如在双层表中，第一级表称为段表，它包含内存映射到二级表的入口；二级表称为页面表，它包含256个用于映射4K内存的条目。

图2-01 存储中的DAT表结构

 

图2-02 二级TLB的结构

 

虚拟化的创新还在继续

 

IBM一直致力于这方面的创新，用于维持虚拟内存的开销在一个可接受的水平。这种创新会一直继续下去，因为新技术的产生也带来了高效内存虚拟化的需求，这同时也是所有处理器虚拟化所共同追求的目标。

译者：谢文江

邮箱：xiewjATcn.ibm.com(替换AT为@)

 

内容声明：本文仅代表作者的个人观点，与IBM立场、策略和观点无关。文中专业名词因翻译原因，表述中难免存在差异。如有疑惑，请以英文为准。同时数据来源于实验室环境，仅供参考。如果您对我们的话题感兴趣，请通过电子邮箱联系我们。

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