Facoltà di Ingegneria Tesi di laurea ANALISI DELLE TECNOLOGIE ...

l’overhead associato a questo tipo di virtualizzazione sia sempre basso, e inoltre il BT non
può decifrare completamente molte funzioni, come le system calls, interruzioni, accessi all’
I/O , gestione della memoria.
Come detto in precedenza, il kernel ha l’accesso privilegiato alle istruzioni di CPU che gli
altri processi non hanno; quindi i normali processi utenti devono richiedere al kernel di
svolgere un’operazione privilegiata, e, se non lo fanno, la CPU causa un’eccezione e il kernel
subentra lo stesso. Nello stesso tempo lo scheduler del kernel (che è un programma che
stabilisce un ordinamento temporale delle richieste al kernel) usa l’interruzione “timer” per
intervenire di tanto in tanto, per assicurarsi che nessun processo tenti di avere il controllo
della CPU per troppo tempo.
Una system call, così, si ha quando un’applicazione utente richiede un servizio dal kernel; il
x86 fornisce una latenza molto bassa per l’esecuzione di una system call atttraverso le due
istruzioni SYSENTER e SYSEXIT. Una chiamata a sistema dà all’hypervisor, specialmente
con la Binary Translation, un bel po’ di lavoro extra: infatti, le tecniche di virtualizzazione
software mettono il sistema operativo in un ring leggermente meno privilegiato di quello
normale (ring 1 invece che ring 0), tecnica chiamata ring deprivileging. Il problema è che una
SYSENTER è inviata a una pagina con privilegio 0 e si aspetta di trovare il sistema operativo,
ma invece trova l’hypervisor: quindi quest’ultimo deve emulare ogni system call, tradurre il
codice e infine cedere il controllo al codice kernel tradotto che gira nel ring 1. Una volta che il
codice traslato dell’OS guest è stato eseguito, questo usa una SYSEXIT per ritornare
all’applicazione utente; però l’OS guest si trova al ring 1 e non ha i privilegi necessari per
eseguire SYSEXIT, e si genera un errore. Da questo discorso risulta chiaro che una sistem call
provoca molto overhead (una system call su una macchina virtuale ha un impatto fino a 10
volte maggiore di una su una macchina fisica): da un esperimento degli ingegneri di Wmware
su un Pentium 4 a 3.8 GHz risulta che una system call nativa occupa 242 cicli, mentre una
“binary translated” 2308 cicli [18]. Se in un sistema ci sono diverse macchine virtuali in
esecuzione, si comprende come questo metodo sia inefficiente.
Per quanto concerne la gestione della memoria, altro aspetto cruciale nella virtualizzazione,
l’OS guest eseguito sulla macchina virtuale, ovviamente, non ha accesso alle page tables reali,
ma vede page tables che si trovano su una MMU emulata (shadow page tables). Queste
tabelle danno all’OS guest l’illusione di poter tradurre i suoi indirizzi virtuali in indirizzi
fisici, ma in realtà questo è fatto dall’hypervisor “in the shadow”, cioè di nascosto al sistema
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