[發(fā)明專利]虛擬機(jī)的TLB填寫方法、裝置及存儲介質(zhì)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910473311.2
• 申請日: 2019-05-31
• 公開（公告）號: CN110196757B
• 公開（公告）日: 2021-08-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王俊儒;毛碧波;高翔
• 申請（專利權(quán)）人: 龍芯中科技術(shù)股份有限公司
• 主分類號: G06F9/455
• 分類號: G06F9/455;G06F12/1036
• 代理公司: 北京同立鈞成知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11205
• 代理人: 榮甜甜;劉芳

本發(fā)明提供一種虛擬機(jī)的TLB填寫方法、裝置及存儲介質(zhì)，該方法包括：獲取待填入轉(zhuǎn)換檢測緩沖區(qū)TLB的目標(biāo)虛擬地址，以及，訪問目標(biāo)虛擬地址的目標(biāo)進(jìn)程的標(biāo)識；根據(jù)目標(biāo)虛擬地址和目標(biāo)進(jìn)程的標(biāo)識，從虛擬機(jī)的影子頁表中獲取與目標(biāo)虛擬地址和目標(biāo)進(jìn)程的標(biāo)識對應(yīng)的目標(biāo)機(jī)器地址，影子頁表包括至少一個(gè)虛擬地址的至少一個(gè)映射關(guān)系，虛擬地址的每個(gè)映射關(guān)系用于指示虛擬地址對應(yīng)的一種組合，組合包括：機(jī)器地址和進(jìn)程的標(biāo)識；將目標(biāo)進(jìn)程的標(biāo)識、目標(biāo)虛擬地址、目標(biāo)機(jī)器地址之間的映射關(guān)系填入TLB中。本發(fā)明能夠解決現(xiàn)有技術(shù)中如何在不支持頁表基址寄存器的計(jì)算機(jī)架構(gòu)上實(shí)現(xiàn)虛擬機(jī)的TLB填寫的技術(shù)問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)技術(shù)，尤其涉及一種虛擬機(jī)的TLB填寫方法、裝置及存儲介質(zhì)。

背景技術(shù)

Xen是一個(gè)開放源代碼虛擬機(jī)監(jiān)視器。為了讓物理存在的計(jì)算機(jī)(HOST)的內(nèi)存可以為HOST上運(yùn)行不同的虛擬機(jī)共享，Xen在虛擬地址到物理地址之間引入了一層中間地址，稱為虛擬機(jī)的“物理”地址。這樣，運(yùn)行在虛擬機(jī)上的操作系統(tǒng)Guest OS可以看到虛擬機(jī)的“物理”地址，但看不到HOST的機(jī)器地址。

在Guest OS中維護(hù)有每個(gè)進(jìn)程的GVA(虛擬地址)與GPA(虛擬機(jī)的“物理”地址)之間的映射關(guān)系的Guest頁表，在HOST中維護(hù)有每個(gè)進(jìn)程的GPA(虛擬機(jī)的“物理”地址)與HPA(HOST的機(jī)器地址)之間的映射關(guān)系的HOST頁表。因此，MMU通過頁表查找，獲取虛擬地址對應(yīng)的機(jī)器地址。為了提高數(shù)據(jù)訪存效率、減少重復(fù)的頁表查找，引入了轉(zhuǎn)換檢測緩沖區(qū)(Translation Lookaside Buffer，TLB)緩存最近使用過的頁表項(xiàng)(即，GVA到HPA的映射關(guān)系)。這樣，當(dāng)需要訪問內(nèi)存中的一個(gè)數(shù)據(jù)，CPU可以基于訪問這個(gè)數(shù)據(jù)的GVA，查詢TLB。若在TLB中發(fā)現(xiàn)有該GVA(即TLB hit)，則可以基于TLB中所保存的該GVA對應(yīng)的HPA，訪問內(nèi)存以訪存該數(shù)據(jù)。若在TLB中沒有查找到該GVA(即TLB miss)，則由MMU查找頁表，獲取該GVA對應(yīng)的HPA。

為了提高TLB miss時(shí)TLB填寫的效率，在x86的虛擬化環(huán)境中，在VMM(VirtualMachine Monitor，虛擬機(jī)監(jiān)控器)中創(chuàng)建一個(gè)虛擬機(jī)頁表的影子頁表，用于維護(hù)GVA至HPA之間的映射關(guān)系。這樣，當(dāng)發(fā)生TLB miss時(shí)，頁表基址寄存器已經(jīng)不指向進(jìn)程本身的GVA-GPA的頁表，而是被替換為影子頁表的pgd。由于影子頁表自身即保存了GVA-HPA的關(guān)系，因此，可以在不退出虛擬機(jī)的情況下自身即可完成地址翻譯，并完成TLB的填寫。

上述影子頁表，需要在支持頁表基址寄存器寄存器的架構(gòu)上使用，無法應(yīng)用在不支持頁表基址寄存器寄存器的計(jì)算機(jī)架構(gòu)上。因此，如何在不支持頁表基址寄存器的計(jì)算機(jī)架構(gòu)上實(shí)現(xiàn)TLB填寫，是一個(gè)亟待解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種虛擬機(jī)的TLB填寫方法、裝置及存儲介質(zhì)，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中如何在不支持頁表基址寄存器的計(jì)算機(jī)架構(gòu)上實(shí)現(xiàn)虛擬機(jī)的TLB填寫的技術(shù)問題。

本發(fā)明第一方面提供一種虛擬機(jī)的TLB填寫方法，所述方法包括：

獲取待填入轉(zhuǎn)換檢測緩沖區(qū)TLB的目標(biāo)虛擬地址，以及，訪問所述目標(biāo)虛擬地址的目標(biāo)進(jìn)程的標(biāo)識；

根據(jù)所述目標(biāo)虛擬地址和所述目標(biāo)進(jìn)程的標(biāo)識，從虛擬機(jī)的影子頁表中獲取與所述目標(biāo)虛擬地址和所述目標(biāo)進(jìn)程的標(biāo)識對應(yīng)的目標(biāo)機(jī)器地址，所述影子頁表包括至少一個(gè)虛擬地址的至少一個(gè)映射關(guān)系，所述虛擬地址的每個(gè)映射關(guān)系用于指示所述虛擬地址對應(yīng)的一種組合，所述組合包括：機(jī)器地址和進(jìn)程的標(biāo)識；

將所述目標(biāo)進(jìn)程的標(biāo)識、所述目標(biāo)虛擬地址、所述目標(biāo)機(jī)器地址之間的映射關(guān)系填入TLB中。

在一種可能的實(shí)施方式中，所述根據(jù)所述目標(biāo)虛擬地址和所述目標(biāo)進(jìn)程的標(biāo)識，從影子頁表中獲取與所述目標(biāo)虛擬地址和所述目標(biāo)進(jìn)程的標(biāo)識對應(yīng)的目標(biāo)機(jī)器地址，包括：