【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及计算机体系结构及操作系统领域内存管理方法，尤其是X86体系结构的内 存管理单元(Memory Management Unit,丽U)虚拟化方法。
技术介绍
当前，计算机的处理能力不断快速提升，而根据相关统计，运行于其上的服务软件在 系统空闲时段往往只用到了不到10%的处理能力，在忙时也往往用不到50%。与此同时， 计算机的能耗不断加大，电能的消耗已经逐渐成为IT业的主要开销之一。另外，出于安 全和可靠等方面的考虑，大量的服务提供商必须使用多台服务器以满足数据备份、冗余 容错和服务的安全隔离等方面的需求，这不仅大大增加了设备购置的资金投入、成倍提 高了电能消耗，而且由于大量服务器的利用率较低，造成了性价比严重低下。为了解决这个问题，人们提出了虚拟化(virtualization)的概念，即通过虚拟机监 控器(Virtual Machine Monitor, V画)，对真实计算机的CPU (Central Processing Unit, 中央处理单元)、内存管理单元廳U和外设进行虚拟化，在一台真实的计算机上虚拟出多 台虚拟机(Virtual Mach...
【技术保护点】
一种Ｘ８６体系结构内存管理单元虚拟化方法，其特征在于包括以下步骤： 第一步，为虚拟机分配物理内存：即在Ｘ８６计算机引导时为同时运行于该计算机上的ｎ个虚拟机预留出所需的物理内存，并保证所分配的物理内存的物理地址是连续的，为ｎ个虚拟机预留的内存分别为［０，Ｍ↓［１］），［Ｍ↓［１］，Ｍ↓［２］），…，［Ｍ↓［ｉ－１］，Ｍ↓［ｉ］），…，［Ｍ↓［ｎ－１］，Ｍ↓［ｎ］），其中Ｍ↓［ｎ］＝Ｍ，１≤ｉ≤ｎ，Ｍ为Ｘ８６计算机物理内存的大小，物理内存物理地址区间为［０，Ｍ）； 第ｋ］个影子页表项，则对第ｊ个影子页表项ｓｐｔｅ↓［ｊ］，其中１≤ｊ≤ｎ↓［ｋ］，设ｓｐｔｅ↓［ｊ］中填入的物理地...
【技术特征摘要】
1.一种X86体系结构内存管理单元虚拟化方法，其特征在于包括以下步骤第一步，为虚拟机分配物理内存即在X86计算机引导时为同时运行于该计算机上的n个虚拟机预留出所需的物理内存，并保证所分配的物理内存的物理地址是连续的，为n个虚拟机预留的内存分别为[0，M1)，[M1，M2)，…，[Mi-1，Mi)，…，[Mn-1，Mn)，其中Mn＝M，1≤i≤n，M为X86计算机物理内存的大小，物理内存物理地址区间为[0，M)；第二步，为每个虚拟机创建并修正E820表2.1为每个虚拟机创建E820表每个虚拟机的E820表中的物理地址区间都是[0，M)，第i个虚拟机的E820表中只有物理地址区间为[Mi-1，Mi)的物理内存被标记为可用内存，其它两块物理地址区间[0，Mi-1)和[Mi，M)都被标记为不可用内存；2.2为每个虚拟机修正E820表；第三步，判断虚拟机是否加载了新页表，若加载了，则按如下方法构建影子页表和反向映射，若未加载，转第四步3.1对第i个虚拟机的每个页表页，如果满足如下任意一个条件，则为该页表页创建影子页表页，否则不创建影子页表页条件一，i≠1，且该页表页中存在一个页表项，该页表项中填入的物理地址x满足x∈[0，P)；条件二，该页表页中存在一个页表项pte，pte中填入的物理地址X是下一级页表页的地址，即pte不是最末级页表的页表项，并且物理地址为X的下一级页表页需要创建影子页表页；条件三，该页表页是整套页表中最末级的页表页，且存在某个页表项pte，使得pte中填入的物理地址X是某个页表页的地址；3.2为第i个虚拟机构建影子页表后，检查所创建的每个影子页表页的每个影子页表项spte，按如下方法对影子页表项进行修正3.2.1检查影子页表项spte是否为最末级页表项，如果spte不是最末级页表项，转3.2.2；如果spte是最末级页表项，则若i≠1且spte中填入的物理地址x满足x∈[0，P)时，将spte中填入的物理地址x修正为Mi-1+x，转3.3；若spte中填入的物理地址x是某个页表页的起始物理地址，则将这些spte的R/W位改为0，转3.3；3.2.2检查spte所指向的物理地址为x的页表页是否被创建了影子页表页x′，如果是，则将spte中填入的物理地址x修正为x′，转3.3；3.3创建反向映射backmap，反向映射采用链表的数据结构，链表的每个节点记录如下信息指向该物理页的页表项的物理地址、该页表项的P位与R/W位的值；设修正过的影子页表共有m个影子页表页，分别为X1，…，Xk，…，Xm，其中1≤k≤m，第k个影子页表页Xk共有nk个影子页表项，则对第j个影子页表项sptej，其中1≤j≤nk，设sptej中填入的物理地址为Y，则将sptej的物理地址以及P位与R/W位的值加入到Y的反向映射中，用backmap(Y)表示物理页Y的所有反向映射链表项的集合；3.4为第i个虚拟机的每个页表页都设置一个“页表连续更新计数器”，初始值为0，并将创建的所有影子页表页的所有影子页表项的A位置0；3.5将影子页表装入CPU的CR3寄存器中，通知CPU使用影子页表进行虚拟地址到物理地址的转换，转第四步；第四步，如果没有接收到CPU产生的页故障，或接收到的页故障既不是P位导致的，也不是R/W位导致的，则转第三步；如果接收到CPU产生的页故障，则如果接收的页故障是由P位导致的，转第六步；如果接收的页故障是由R/W位导致的，则更新页表项和“页表连续更新计数器”4.1按如下方法更新页表项4.1.1接收页故障；4.1.2如果pte所在的页表页X没有影子页表页，则根据3.1所示的条件判断是否需要为X创建影子页表页，如果需要为X创建影子页表页，则根据3.1所示的条件考查是否需要为X的上一级页表页创建影子页表页；4.1.3如果pte所在的页表页X在此前或在4.1.2中被创建了影子页表页X’，设pte在X’中对应的影子页表项为spte，则根据3.2所示的方法修正影子页表项s...
【专利技术属性】
技术研发人员：易晓东，谭郁松，刘晓建，张卫华，戴华东，吴庆波，孔金珠，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科学技术大学，
类型：发明
国别省市：43
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