Methode waarbij de hardware achtereenvolgens twee niveaus van paginatabellen doorloopt: de vertaling die door het besturingssysteem van de virtuele machine wordt beheerd en die van de hypervisor. Verlaagt de tussenkomst van de hypervisor en versnelt virtualisatie.
Japanse benaming: 入れ子ページング
“Geneste paginering (nested paging)” komt voor in 3 oefenvragen uit 1 onderwerpen, bijv. Besturingssysteem en hardware.
Vakgebied: Besturingssysteem en hardware
Een gastbesturingssysteem in een virtuele machine beheert paginatabellen die virtuele adressen van de gast afbeelden op wat het voor fysieke adressen houdt, de zogeheten guest-physical adressen. Dat geheugen staat in werkelijkheid waar de hypervisor het heeft geplaatst. Met geneste paginering, ook wel vertaling in twee fasen genoemd, doorloopt de hardware de paginatabellen van de gast en daarna de eigen tabellen van de hypervisor, en vertaalt zo automatisch van guest-virtual naar guest-physical naar host-physical. De gangbare implementaties zijn Extended Page Tables (EPT) van Intel, Nested Page Tables (NPT) van AMD en de stage-2-vertaling van Arm.
Vóór de hardwareondersteuning gebruikten hypervisors shadow page tables: door software bijgehouden tabellen die guest-virtual adressen direct op host-physical adressen afbeeldden en die de echte MMU gebruikte. Om ze correct te houden, moest de hypervisor schrijfacties van de gast naar paginatabellen en wisselingen van adresruimte onderscheppen, wat frequente en dure exits uit de virtuele machine veroorzaakte. Met geneste paginering kan de gast zijn eigen tabellen vrij bewerken, wat de meeste van die exits wegneemt en de hypervisor vereenvoudigt. De prijs verschuift naar de kosten van een TLB-miss.
Elke entry die de walker van de gast nodig heeft, wordt gevonden via een guest-physical adres, dat zelf eerst via de tabellen van de host moet worden vertaald voordat het kan worden gelezen. Met tabellen van vier niveaus aan beide kanten kost elk gastniveau vier hostleesacties plus één leesactie in de gasttabel, vijf in totaal, dus 20 over vier niveaus, en het vertalen van het uiteindelijke data-adres via de host voegt er nog vier toe: (4 + 1) × (4 + 1) − 1 = 24, tegenover vier bij een native walk. Page-walk caches, TLB's die de uiteindelijke gecombineerde vertaling cachen en grote pagina's aan de hostkant houden de gemiddelde kosten veel lager.
Antwoord: B. Er wordt in twee trappen vertaald: gast-virtueel naar gast-fysiek naar host-fysiek
Het besturingssysteem van een virtuele machine denkt dat de fysieke adressen die het beheert (gast-fysieke adressen) het echte geheugen zijn, maar in werkelijkheid liggen ze op een andere, door de hypervisor toegewezen plaats. Bij geneste paginering vertaalt de hardware met de paginatabel van de gast tot het gast-fysieke adres en vervolgens met de tabel van de hypervisor tot het fysieke adres van de host. De hypervisor hoeft dan niet meer in te grijpen telkens wanneer de gast zijn paginatabel wijzigt. Alle toegangen in software vertalen zou veel te traag zijn.
Antwoord: C. 24
De plaats van elke tabel van de 4 trappen van de gastpaginatabel staat in gast-fysieke adressen, dus vóór het lezen ervan moet met de 4-traps tabel van de host worden vertaald. Per gasttrap zijn dat 5 toegangen (4 van de host + 1 van de gasttabel), bij 4 trappen 20, en daar komen de 4 bij voor het vertalen van het uiteindelijk verkregen gast-fysieke adres van de gegevens zelf met de 4 trappen van de host, samen 24. Als formule: (4 + 1) × (4 + 1) − 1 = 24. 8 is de waarde als men denkt dat 4 trappen twee keer worden doorlopen, waarbij de vertaling van de plaats van de tabellen is vergeten.
Bij shadow paging houdt de hypervisor in software gecombineerde tabellen van guest-virtual naar host-physical bij en onderschept hij updates van de paginatabellen van de gast. Bij geneste paginering doorloopt de hardware de tabellen van gast en host na elkaar, zodat de gast zijn eigen tabellen bijwerkt zonder tussenkomst van de hypervisor.
Met paginatabellen van vier niveaus in zowel gast als host kan een TLB-miss in het slechtste geval tot 24 geheugentoegangen vragen, tegenover vier bij een niet-gevirtualiseerde walk.
Nee. Geneste paginering is adresvertaling in twee fasen voor gewone virtuele machines, terwijl geneste virtualisatie betekent dat er een hypervisor binnen een virtuele machine draait.
Bij geneste paginering vertaalt de hardware met de paginatabel van de gast tot het gast-fysieke adres en vervolgens met de tabel van de hypervisor tot het fysieke adres van de host.
Welke uitleg over de adresvertaling door hardware is juist …CPU-virtualisatieondersteuning en geneste paginering ondersteunen de prestaties.
Hoe heet de software waarmee op één computer meerdere bestu…Hypervisor Paginatabel TLB (translation lookaside buffer) Apparaatstuurprogramma (device driver) ASID (address space identifier) Bevoorrechte modus (privileged mode) Contextwissel (context switch) Copy-on-write Demand paging Interrupt handler