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

Nella tecnica write-protecting, l’hypervisor scrive e protegge tutte le pagine fisiche che
costituiscono una gPT, e ogni modifica da parte del guest di aggiungere o rimuovere una
traduzione provoca un’eccezione di page fault; ad ogni page fault il controllo del processore
viene trasferito all'hypervisor cosicché questo possa emulare l’operazione opportuna.
Nell’altra tecnica l’hypervisor permette al guest di aggiungere o rimuovere nuove traduzioni
nella gPT senza intervenire; quando poi il guest accede, attraverso quella traduzione, a
un’istruzione o a un dato che si trova nella memoria di riferimento del processore, avviene un
page fault perché la traduzione non è presente nella sPT. Il page fault permette l’intervento
dell’hypervisor, che controlla la gPT per aggiungere la traduzione mancante nella sPT ed
esegue le istruzioni opportune.
Entrambe le tecniche provocano un gran numero di eccezioni di page fault, che possono
essere guest-induced oppure hypervisor-induced: in ogni caso l’hypervisor deve intercettare
tutti i faults ed emulare le corrette operazioni per gestirle, e questo provoca significativi
overhead nel meccanismo di address translation. Inoltre ogni volta che il guest tenta di
programmare un nuovo processo nella CPU, aggiorna il registro CR3 per stabilire la gPT
corrispondente al nuovo processo; l’hypervisor deve intercettare quest’operazione, invalidare
gli ingressi della TLB associati al valore precedente di CR3 e assegnare a CR3 il valore reale
basato sulla corrispondente sPT del nuovo processo. I frequenti context switch all’interno del
guest provocano ulteriori sovraccarichi dell’hypervisor.
Gli overhead dello shadow paging sono ancora più rilevanti nei sistemi con più processori
(SMP): infatti, in questo caso una stessa istanza dell gPT può essere utilizzata per l’address
translation di più processori. In questo caso l’hypervisor deve o mantenere le istanze della sPT
che possono essere usate da ogni processore, o condividere la sPT tra più processori virtuali:
nel primo caso si avranno sovraccarichi di memoria elevati, nel secondo ci saranno elevati
sovraccarichi dovuti alla sincronizzazione [21].
Si comprende, quindi, che l’address translation effettuata in questo modo richiede molti cicli
di CPU: ciò può arrivare a impiegare un tempo fino a 400 volte superiore di un sistema
nativo. Il risultato è che nelle applicazioni in cui si richiede un utilizzo frequente della
memoria, il memory management causa la maggior parte dei problemi di prestazione dovuti
alla virtualizzazione.
Per migliorare le cose si può ricorrere alla Paravirtualization, che, come la binary translation,
traduce il codice, ma non lo fa di volta in volta con l’hypervisor, dal momento che la
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