7-bob Virtualizatsiya va bulut

7.6. Xotirani virtualizatsiya qilish
Hozirgacha markaziy protsessorni virtualizatsiya qilish masalasi ko'rib chiqildi. Ammo kompyuter tizimi protsessordan ko'proq narsani o'z ichiga oladi. Xotira va kiritish-chiqarish qurilmalari ham mavjud. Ular ham virtualizatsiya qilinishi kerak. qilaylik
Keling, bu qanday amalga oshirilganini ko'rib chiqaylik.
Deyarli barcha zamonaviy operatsion tizimlar virtualni qo'llab-quvvatlaydi
xotira va bu asosan virtual manzil maydonidagi sahifalarni jismoniy xotiradagi sahifalarga solishtirishda ifodalanadi. Ushbu xaritalash aniqlangan
Ko'p darajali sahifa jadvallari. Odatda displey boshqariladi
markaziy protsessorda boshqaruv registrining operatsion tizimi tomonidan o'rnatilishi,
yuqori darajadagi sahifa jadvaliga ishora qiladi. Virtualizatsiya buni juda qiyinlashtiradi
xotirani boshqarish. Aslida, hamma narsa ishlab chiqilishidan oldin, uskunalar ishlab chiqaruvchilari tomonidan ikkita urinish amalga oshirildi. Masalan, virtual mashina ishlayapti va unga o'rnatilgan deb faraz qilaylik
mehmon operatsion tizimi 7, 4 virtual sahifalarini ko'rsatishga qaror qildi
va mos ravishda 10, 11 va 12 jismoniy sahifalarda 3. U sahifa jadvallarini yaratadi,
bu xaritalashni o'z ichiga oladi va belgilash uchun apparat registrini yuklaydi
yuqori darajadagi sahifa jadvaliga. Ushbu ko'rsatma xizmat ko'rsatish uchun mo'ljallangan. VT texnologiyasiga ega protsessorda tuzoq paydo bo'ladi. Yordamida
dinamik tarjima gipervisor protsedura chaqiruvini chiqaradi. Paravirtuallashtirilgan operatsion tizimda giperqo'ng'iroq hosil bo'ladi. Yo'q
vazifani murakkablashtirsak, tizim uzilishi transferga olib keldi deb faraz qilaylik
birinchi turdagi gipervisorda boshqarish, lekin vazifa uchta variant uchun mutlaqo bir xil.
Gipervizor hozir nima qilmoqda? Yechimlardan biri bu VM ga 10, 11 va 12 jismoniy sahifalarni ajratish va joriy parametrni sozlashdir.
virtual mashinaning 7, 4 va 3 virtual sahifalarini ko'rsatish uchun sahifa jadvallari
ulardan foydalanish uchun. Hozircha hammasi yaxshi. Aytaylik, ikkinchi virtual mashina ishga tushdi va uni ko'rsatadi
virtual sahifalar 4, 5 va 6 jismoniy sahifalar 10, 11 va 12 va registrni yuklaydi
uning sahifa jadvaliga ko'rsatgich. Gipervisor tizimni ushlab turadi
uzilish, lekin nima qilish kerak? U bu xaritadan foydalana olmaydi,
chunki 10, 11 va 12 jismoniy sahifalar allaqachon ishlatilmoqda. U topa oladi
bepul sahifalar, deylik 20, 21 va 22 va ulardan foydalaning, lekin avval siz kerak
2-virtual mashinaning 4, 5 va 6-sahifalarini 20, 21 va 22-sahifalar bilan taqqoslaydigan yangi sahifalar jadvalini yarating. Agar boshqa virtual mashina ishga tushirilsa
10, 11 va 12 jismoniy sahifalardan foydalanishga harakat qiladigan mashina bunga majbur bo'ladi
ular uchun ham displey yarating. Umuman olganda, har bir virtual mashina uchun gipervizor ko'rsatadigan soya sahifa jadvalini (soya sahifa jadvali) yaratishi kerak.
virtual mashina tomonidan ishlatiladigan virtual sahifalar haqiqiy sahifalarga,
gipervisor tomonidan taqdim etiladi.
Eng yomoni, har safar mehmon operatsion tizimi o'z jadvallarini o'zgartirganda
sahifalarda gipervisor soya sahifalar jadvaliga ham o'zgartirishlar kiritishi kerak. Misol uchun, agar mehmon operatsion tizimi virtual sahifa 7ni qayta ko'rsatsa
u jismoniy sahifa sifatida ko'rgan narsaga 200 (10-sahifa o'rniga), gipervisor
bu o'zgarishdan xabardor bo'lishi kerak. Muammo shundaki, mehmon operatsion tizimi mumkin xotiraga yozish orqali sahifa jadvallariga o'zgartirishlar kiriting. Xizmat
Buning uchun operatsiyalar talab qilinmaydi, shuning uchun gipervisor o'zgarishlardan hatto xabardor emas va, albatta, foydalanadigan soya sahifa jadvallarini yangilay olmaydi.
haqiqiy uskunalar.
Mumkin bo'lgan (lekin to'liq oqlangan emas) yechim gipervisorga ega bo'lishdir
mehmon operatsion tizimi xotirasida qaysi sahifa borligini kuzatib bordi
yuqori darajadagi sahifa jadvali. Ushbu ma'lumotni birinchi navbatda olish mumkin
mehmon operatsion tizimi tomonidan apparat registrini yuklashga urinish
Ushbu jadvalga, chunki bu ko'rsatma xizmat ko'rsatmasi bo'lib, tuzoqqa tushadigan tizim uzilishiga olib keladi. Bu vaqtda gipervisor soya yaratishi mumkin
sahifalar jadvaliga o'ting va yuqori darajadagi sahifalar jadvali va boshqalarni qayd qiling
u ko'rsatgan sahifa jadvallari faqat o'qish uchun. Mehmon operatsion tizimining keyingi urinishlari o'zgartirishlar kiritish
ushbu jadvallarning har biriga sahifa xatosi sabab bo'ladi, shuning uchun o'tadi
ko'rsatmalar oqimini tahlil qila oladigan, mehmon operatsion tizimi aniq nima qilmoqchi ekanligini va shunga mos ravishda aniqlay oladigan gipervizorni boshqarish.
soya sahifa jadvallarini mos ravishda yangilang. Yechim eng yaxshi emas, lekin printsipial jihatdan
ishlashga yaroqli. Boshqa, juda oqlangan bo'lmagan yechim - bu to'g'ridan-to'g'ri qarama-qarshilik
harakatlar. Bunday holda, gipervisor oddiygina mehmon operatsion tizimiga ruxsat beradi
uning sahifa jadvallariga o'zi xohlagancha yangi xarita qo'shing. Bir marta
sodir bo'ladi, soya sahifa jadvallarida hech narsa o'zgarmaydi. Aslida, gipervisor bu haqda hech narsa bilmaydi. Ammo mehmon operatsion tizimi har qanday yangi sahifaga kirishga harakat qilishi bilanoq, sahifa xatosi paydo bo'ladi.
va boshqaruv gipervisorga o'tadi. Mehmon operatsion tizimining sahifa jadvallarini tekshiradi va qaysi xaritalash qo'shilishi kerakligini va agar kerak bo'lsa
bor, uni qo'shadi va qaysi ko'rsatmani qayta bajaradi
muvaffaqiyatsizlik. Mehmon operatsion tizimi displeyni olib tashlaganida nima bo'ladi
sahifangiz jadvallaridanmi? Shubhasiz, gipervisor sahifa xatosi paydo bo'lishini kutmasligi kerak, chunki u bo'lmaydi. Displeyni o'chirish
sahifa jadvali INVLPG ko'rsatmasi shaklida bo'ladi (bu aslida
TLB yozuvini bekor qilish uchun mo'ljallangan). Shuning uchun, gipervisor ushbu ko'rsatmani ushlab turadi va xaritalash va soya sahifa jadvalidan olib tashlaydi. bu
yechim ham eng yaxshi emas, lekin u ishlaydi. Ikkala texnologiya ham ko'plab sahifa xatolariga olib keladi va hokazo
xatolar qimmatga tushadi. Biz odatda "oddiy" etishmayotgan xatolarni ajratamiz
yuklangan sahifaga kiruvchi mehmon dasturi tomonidan chaqirilgan sahifalar
RAMdan tashqarida va ta'minlash bilan bog'liq sahifa xatolar
soyali sahifa jadvallari va mehmon operatsion tizim sahifa jadvallarini sinxronlashtirish
tizimlari. Birinchisi mehmon tomonidan yuzaga kelgan sahifa xatolari deb ataladi
operatsion tizim (mehmon tomonidan qo'zg'atilgan sahifa xatolari) va ular to'xtatilganligi sababli
hypervisor, keyin mehmon operatsion tizimiga qayta kiritilishi kerak. Bu esa
hamma narsa qimmat. Ikkinchisi sahifa xatolari deb ataladi,
gipervisor (gipervisor sabab bo'lgan sahifa xatoliklari) tufayli yuzaga kelgan va ular tomonidan qayta ishlanadi
soya sahifa jadvali yangilanishlari.
Sahifadagi nosozliklar har doim qimmatga tushadi, lekin ular, ayniqsa, virtuallashtirilgan muhitda yaqqol namoyon bo'ladi, chunki ular chiqish deb ataladigan narsaga olib keladi.
virtual mashinadan (VM chiqish), ya'ni boshqaruv gipervisorga qaytariladigan vaziyatga. Buning uchun CPU nima qilishi kerakligini ko'rib chiqing
VM chiqishi. U birinchi navbatda VM chiqish sababini qayd qiladi, shunda gipervisor buni biladi
qil. Shuningdek, u chiqishga sabab bo'lgan mehmon ko'rsatmasining manzilini yozadi.
Keyin saqlashni o'z ichiga olgan kontekstni almashtirish amalga oshiriladi
barcha registrlar. Keyin u gipervisor protsessorining holatini yuklaydi. Va shundan keyingina gipervisor sahifa xatosini, boshlanishini qayta ishlashni boshlashi mumkin
bu juda qimmatga tushdi. Va nihoyat, hamma narsa amalga oshirilganda, protsessor
barcha bosqichlarni teskari tartibda bajarish kerak. Jarayon o'n minglab vaqtni olishi mumkin
yoki undan ham ko'proq tsikllar. Mutaxassislar buni chetlab o'tishga harakat qilishlari ajablanarli emas
chiqishlar sonini kamaytirish uchun. Paravirtuallashtirilgan operatsion tizimda vaziyat boshqacha. Mana bu tizim
mehmon sifatida u ba'zilarining sahifa jadvalini o'zgartirishni tugatgandan keyin biladi
jarayon haqida hipervizorni xabardor qilishi kerak. Shuning uchun, dastlab u
sahifa jadvalini butunlay o'zgartiradi, so'ngra yangi sahifa jadvali haqida aytib, gipervisorga qo'ng'iroq qiladi. Shunday qilib, har biri uchun himoya xatosi o'rniga
sahifa jadvalini yangilash, hamma narsa allaqachon bo'lganda, bitta giperqo'ng'iroq amalga oshiriladi
yangilangan, bu, albatta, ishlarni bajarishning yanada samarali usuli.