转：影子页表

转&＃xff1a;http://blog.csdn.net/sicofield/article/details/54863202

小结&＃xff1a;全虚拟化采用三级地址映射&＃xff08;VA->PA->MA&＃xff09;,VA-PA是虚拟地址到虚拟机物理地址的映射&＃xff0c;通过虚拟机自己页表来实现;

           PA-MA是虚拟机物理地址到主机机器地址的映射&＃xff0c;通过影子页表来实现。

在真实的物理机器里&＃xff0c;我们可以将地址层次抽象成两层&＃xff0c;一层是虚拟地址&＃xff0c;另一层是物理地址。而虚拟地址到物理地址的映射&＃xff08;PA->MA&＃xff09;参考&＃xff1a;地址管理

而在虚拟化的环境中&＃xff08;如右图&＃xff09;&＃xff0c;GuestOS之中的地址映射是&＃xff1a; PA&＃xff08;进程地址&＃xff09;->HA 。问题就在于HA向真实的物理地址MA的转换&＃xff08;HA -> MA&＃xff0c;通过影子页表来实现&＃xff09;。

• 以Xen为例子来说明&＃xff1a;

          Xen是支持全虚拟化和半虚拟化的&＃xff0c;所以Xen提供了两种地址转换模式:直接模式&＃xff08;同直接运行类似&＃xff09;和影子模式。

半虚拟化方式是需要修改GuestOS内核的&＃xff0c;所以可以通过修改GuestOS的页表&＃xff0c;让页表维护PA->MA之间的映射&＃xff0c;中间跳过HA&＃xff0c;这个就是直接模式。&＃xff08;半虚拟化方式下客户机操作系统知道自己运行在虚拟环境之中&＃xff09;。

全虚拟化时&＃xff0c;客户机操作系统是不能修改的&＃xff0c;那原客户机页表维护的映射就不一定能正确找到真实的宿主机物理地址&＃xff0c;于是就采用影子模式。

影子模式&＃xff0c;也就是影子页表机制&＃xff0c;是在原来的两层地址层次基础上加了一层伪物理地址层次&＃xff08;如第一幅图的右图&＃xff09;。

新建并维护着一张页表&＃xff0c;就是影子页表&＃xff0c;进行客户机虚拟地址和宿主机物理地址&＃xff08;机器地址&＃xff09;之间的映射。

       客户OS创建之后&＃xff0c;VMM创建其对应影子页表。刚开始影子页表是空的&＃xff0c;此时任何客户OS的访存操作都会发生缺页中断&＃xff0c;然后VMM捕获缺页异常&＃xff0c;根据VFN在客户机页表中得到PFN&＃xff0c;然后在P2M表中得到MFN&＃xff0c;写入影子页表。这样逐步完成客户机所有虚拟地址到宿主机机器地址的映射。

       影子页表与客户机页表的同步&＃xff08;注意是同步&＃xff0c;不是相同&＃xff09;。基本原理是对客户机页表进行写保护&＃xff0c;VMM就会捕获到客户机页表项的修改&＃xff0c;然后陷入到VMM中对影子页表进行相应修改以保持同步。