为了避免这些问题，就提出了虚拟内存的概念，其抽象了物理内存，相当于对物理内存进行了虚拟化，保证每个进程都被赋予一块连续的，超大的（根据系统结构来定，32 位系统寻址空间为 2^32，64 位系统为 2^...这种机制正是虚拟化软件做的事，也就是 MMU 内存管理单元。 ? 本文要说的不是这种虚拟内存，而是基于虚拟机的内存虚拟化，它们本质上是一样的，通过对虚拟内存的理解，再去理解内存虚拟化就比较容易了。...内存虚拟化也分为基于软件的内存虚拟化和硬件辅助的内存虚拟化，其中，常用的基于软件的内存虚拟化技术为「影子页表」技术，硬件辅助内存虚拟化技术为 Intel 的 EPT（Extend Page Table，...常规软件内存虚拟化 虚拟机本质上是 Host 机上的一个进程，按理说应该可以使用 Host 机的虚拟地址空间，但由于在虚拟化模式下，虚拟机处于非 Root 模式，无法直接访问 Root 模式下的 Host...总结 内存虚拟化经历从虚拟内存，到传统软件辅助虚拟化，影子页表，再到硬件辅助虚拟化，EPT 技术的进化，效率越来越高。
内存虚拟化 除了 CPU 虚拟化，另一个关键是内存虚拟化，通过内存虚拟化共享物理系统内存，动态分配给虚拟机。...虚拟机的内存虚拟化很象现在的操作系统支持的虚拟内存方式，应用程序看到邻近的内存地址空间，这个地址空间无需和下面的物理机器内存直接对应，操作系统保持着虚拟页到物理页的映射。 ?...可见，KVM 为了在一台机器上运行多个虚拟机，需要增加一个新的内存虚拟化层，也就是说，必须虚拟 MMU 来支持客户操作系统，来实现 VA -> PA -> MA 的翻译。...VMM 内存虚拟化的实现方式： 软件方式：通过软件实现内存地址的翻译，比如 Shadow page table （影子页表）技术 硬件实现：基于 CPU 的辅助虚拟化功能，比如 AMD 的 NPT 和...除了降低各部虚拟机器在切换时所造成的效能损耗外，硬体指令集也比虚拟化软体处理来得可靠与稳定。
座右铭：低头赶路，敬事如仪 个人主页：网络豆的主页 前言 本章将会讲解云计算，内存虚拟化的知识 一.内存虚拟化 内存虚拟化抽象了物理内存，虚拟机每个进程都被赋予一块连续的，超大的虚拟内存空间...1.内存虚拟化类型 全虚拟化 半虚拟化 硬件辅助内存虚拟化 ---- 全虚拟化 为每个VM维护一个影子页表记录虚拟化内有与物理内存的映射关系。...---- 2.内存复用技术 内存复用是指在服务器物理内存一定的情况下，通过综合运用内存复用技术对内存进行分时复用。 内存复用技术有： 内存气泡：虚拟化层将较空闲VM内存，分配给内存使用较高的虚拟机。...内存的回收和分配由虚拟化层实现，虚拟机上的应用无感知，提高物理内存利用率。 内存交换：将外部存储虚拟成内存给VM使用，将VM上长时间未访问的数据存放到外部存储上，建立映射关系。...开启了内存虚拟化（这里以物理内存150%）物理内存由6G变为逻辑上的9G（虚拟上的9G）则每台虚拟机内存为3G. ---- 二.I/O虚拟化 1.I/O虚拟化类型 ---- 全虚拟化 通过软件模拟的形式模拟
3、内存虚拟化 大型操作系统（比如 Linux）的都是通过虚拟内存进行内存管理，内存虚拟化需要对虚拟内存再进行虚拟化。 内存虚拟化技术主要包含两个方面：内存地址转换和内存虚拟化管理。...3.2 内存虚拟化管理技术 ---- 在虚拟化环境中，内存是保证虚拟机工作性能的关键因素。...如何尽可能提高虚拟机的性能、提高内存利用率、降低虚拟机上下文切换的内存开销，依然非常复杂，这就引入了内存虚拟化管理的问题。...3.2.1 内存复用技术 ---- 在虚拟化内存管理 上，ESXi实现了主机内存超分配的目标：即多个虚拟机总的内存分配量大于物理机的实际内存容量。...在虚拟化环境中，VMM 会一次性在虚拟机启动后分配给虚拟机内存，由于虚拟机并没有意识到自己运行于虚拟化平台上，之后它会一直运行在分配好的内存空间，而不主动释放分配的物理内存给其他虚拟机。
内存虚拟化是一个很大的话题，最近安全部门发现了一个qemu内存虚拟化的安全漏洞，反馈给云平台让解决，感觉很棘手，引起了我对内存虚拟化的思考，想到什么问题就把思考记录下来。...用户态malloc一块内核，用虚拟地址访问发生pagefault，内核找一个page然后对应起来，那内核分配一个page的内存，内核先得到的是这个page的物理地址，然后把物理地址转换成内核虚拟地址，总之内核管理物理内存...，如果不这样实模式时就没法操作了，要理解虚拟内存肯定得看懂实模式时代码干的活，否则还是有点虚。...qemu内存虚拟化 host的内存物理内存是bios拼凑出来的，guest的物理内存是qemu用MemoryRegion拼凑出来的，guest物理内存也包含内存条内存和设备内存，只是guest内存条内存和设备内存都是由...host的的内存虚拟出来的，guest访问内存条内存和设备内存触发kvm执行的动作是不一样的。
前言 虚拟化的目的是为了提升硬件的资源利用率，包括CPU，内存、IO等。在各种虚拟化中，都有内存压缩、内存去重等技术。...本文通过介绍PowerVM的内存去重技术，有助于读者了解其他虚拟化技术内存区中底层原理。vSphere中的透明页面共享与PowerVM的内存去重技术原理基本是一致的。...一个分区启动时，能够获取到的内存资源，处于其设置最小内存和期望内存之前闭区间的数值。 AMS 提高内存利用率的方法是通过降低物理内存的闲置率来实现的。这就要允许共享内存池过度使用。...具体而言，就是让所有分区设置的逻辑内存总和大于共享内存池中定义的内存量。...AMD 通过释放服务器的一个分区内或者分区之间重复内存页，来减少共享内存的过量使用，从而使主内存空间相同内存页面的数量最小化。为了优化内存利用率，AMD 避免在多个不同的物理内存空间之间做数据复制。
前言 在CPU虚拟化中我们采用的是分时复用的机制——在不同的时刻运行不同的进程；而在内存虚拟化中需要用到另一种复用技术——空间复用，即把物理内存的不同部分划分给不同的进程。...我们需要更精细的内存分配手段。 Pagetable 解决这个问题的思路是每次只分配一小片内存，按需分配，这一小片内存的大小通常为4KB，称之为一页（page）。...对于16K的逻辑地址空间，每个进程只需要一个大小为4的页表就足够记录其逻辑地址和虚拟地址的对应关系，例如： ? 图4-页表 ?...地址翻译 操作系统在创建进程的时候需要把这个进程的页表放置到物理内存的某个位置（为简单起见，我们假设它存在内核中），然后把这个页表的内存地址写入到CPU中的页表基址寄存器（Page Table Base...如果preset bit为1，说明对应的页在物理内存中，PTE的内容表示对应的物理页（PFN）；如果为0,说明这个页不在内存中，操作系统可以使用PTE来保存这个页在swap分区中的位置。
程序自身并不需要关心自己的数据及代码存在哪，并且对程序来说，内存看上去是连续且独占的。当然事实肯定不是如此，而这背后就是操作系统的功劳 —— 内存虚拟化。...操作系统的工作 操作系统和硬件支持结合，实现了虚拟内存，而为了实现虚拟内存，操作系统所需要做的工作如下： 在进程创建时，操作系统必须为进程的地址空间找到内存空间。...分段机制使得操作系统能够将不同的段放入不同的物理内存区域，从而避免了虚拟地址空间中的未使用部分占用物理内存。...分页虽然看起来是内存虚拟化需求的一个很好的解决方案，但这两个关键问题必须先克服。 分页和分段结合 为了解决页表内存开销过多的问题，Multics 的创造者提出了分页和分段结合的想法。...因此，一些虚拟系统更倾向于踢出干净页，而不是脏页。 总结 本文就操作系统的内存虚拟化部分做了简单总结，包括分段、分页、TLB 以及交换空间。
一句话总结 内存虚拟化解决虚拟机里面的进程如何访问物理机上的内存这一问题。 GuestOS本身有虚拟地址空间，用GVA表示。虚拟机认为自己独占整个内存空间，用GPA表示。...HostOS本身有虚拟机地址空间，用HVA表示。宿主机本身有物理内存空间，用HPA表示。 好，内存虚拟化的问题变成了GVA->HPA的映射问题。 GVA->GPA通过GuestOS页表映射。...因此，只要建立GPA->HVA的映射关系，即可解决内存虚拟化的问题。但，这样三段逐次映射，效率低下。 引入软件模拟的影子页表和硬件辅助的EPT页表。...它必须借助于内存虚拟化映射到宿主机的物理地址上才能访问内存 ③主机虚拟机地址（Host virtul Address,HVA） 宿主机中的虚拟地址，宿主机进程使用的虚拟地址空间。...④主机物理地址（Host Physical Address,HPA） 宿主机真实内存地址，真实可以访问的物理内存空间。 至此，在虚拟机场景下，如何由GVA->HPA就是内存虚拟化的工作。
在计算虚拟化大致可分为CPU虚拟化、内存虚拟化、I/O虚拟化，本期我们来聊聊内存虚拟化技术。在物理服务器中可以根据不同的计算需求配置不同容量的内存，如最常见的是配置256G以及512G。...在虚拟化环境中这些内存会分配给不同的虚机使用。 说到内存有3个术语：主机物理内存、虚机物理内存、虚机虚拟内存在正式讲解内存复用技术之前我们先来看看以上3类内存的区别与联系。...，虚拟化OS把闲置的内存拿出来形成一个大块的内存，给更多的虚机使用，从而提升了内存的利用率，如果虚机需要既定的内存了，此时在别的内存空间里（找气泡）再挤，若实在找不到，可采用内存置换技术可解决虚机存储空间的问题...现实中有可能多个虚机的内容是相同的，那读出来的结果也相同，可以把内容一样的数据用同一块内存空间来存取，虚拟化OS可以让虚机无感知即3个虚机在公有一个物理内存，通过该方式可节约主机部分物理内存。...以上3种内存复用技术均可被虚拟化OS灵活使用，大多数情况下内存气泡和内存共享更容易共存，因为均在用主机物理内存，而内存置换会增加成本（存在搬移开销）。
image.png image.png 1.1 基本参数 image.png 1.2 虚拟地址（VA） 符号 描述 VPO 虚拟页面偏移量（字节） V** 虚拟页号 TLBI TLB 索引 TLBT...TLB 标记 image.png TLB(Translation Lookaside Buffer)：翻译后背缓冲区/快表，是一个小的虚拟内存地址 VP 的缓存。...按需调度和独立的虚拟地址空间（即每个进程拥有独立的虚拟地址空间）的结合，对系统中内存的使用和管理造成了深远的影响。 VM 简化了链接和加载、代码和数据共享，以及应用程序的内存分配。...简化链接：独立的地址空间允许每个进程的内存映像使用相同的基本格式，而不管代码和数据实际存放在物理内存的何处。 简化加载：虚拟内存还使得容易向内存中加载可执行文件和共享对象文件。...即通过将不同进程中适当的虚拟页面映射到相同的物理页面，从而实现多个进程共享这部分代码。 简化内存分配：虚拟内存为向用户进程提供一个简单的分配额外内存的机制。
不可同时运行总内存超出128m 的程序. 等等吧 于是衍生成了虚拟内存的技术, 虚拟内存将内存存储在磁盘中, 待到需要的时候再读取到物理内存中....进程能够看到的仍然只有虚拟内存, 不过, 操作系统将虚拟内存按照4k(比如) 的大小分成了很多块, 每一块称为一页....其维护了虚拟内存中每一页到物理内存的映射关系, 这样就可以做到, 只将目前需要的部分内容读取到内存中....另外这种虚拟内存到物理内存转换, 是可以通过硬件支持的, 及内存管理单元MMU. CPU 将虚拟地址, 通过MMU转换后, 得到物理地址进行访问....因为有了虚拟内存的存在, 才可以在一个物理内存128m 的机器上, 运行需要内存200m 的进程, 虽然相比直接运行在物理内存上, 速度上要有一些牺牲. 在32位机器上, 虚拟内存最大为4G.
比如说当电脑要读取一个比物理内存还要大的文件时，就要用到虚拟内存，文件被内存读取之后就会先储存到虚拟内存，等待内存把文件全部储存到虚拟内存之后，就把虚拟内里储存的文件释放到原来的目录里了。...而虚拟内存是系统利用硬盘分出来的具有辅助内存工作的虚拟RAM，不是硬件，但又依靠硬盘。 内存就是RAM。虚拟内存并不是把硬盘当作内存，而是在硬盘上创建的交换文件。...所以，虚拟内存是进程运行时所有内存空间的总和，并且可能有一部分不在物理内存中，而物理内存就是我们平时所了解的内存条。有的地方呢，也叫这个虚拟内存为内存交换区。...关键的是不要把虚拟内存跟真实的插在主板上的内存条相挂钩，虚拟内存它是“虚拟的”不存在，假的啦，它只是内存管理的一种抽象！ 什么是虚拟内存地址和物理内存地址呢。...这就是处理虚拟内存地址到物理内存的步骤。 什么是虚拟内存地址和物理内存地址? 虚拟内存地址由页号（与页表中的页号关联）和偏移量组成。页号就不必解释了，上面已经说了，页号对应的映射到一个页帧。
虚拟内存简介 在虚拟内存中程序并不直接访问物理内存，而是和虚拟内存地址空间交互。操作系统和处理器将虚拟内存地址转化为物理内存地址。...进程每次的内存的读写都是在虚拟内存地址之上的，虚拟地址并不执行特定的物理地址，所以每次内存访问时程序并不知道硬件层面发生了什么。 ?...虚拟内存机制也解决了内存有限的问题，因为操作系统可以给每个进程分配比实际内存大的多的虚拟内存空间。...分页 虚拟内存机制需要一个地方来存储虚拟地址和物理地址之间的映射关系，因为我们需要将虚拟地址X转化为物理地址Y，当然你不能用1:1的映射，因为这样的映射关系数据将和实际内存一样大。...这时候程序就有了一个实际可读写的物理内存地址。 虚拟内存的背后 当程序有了连续、整洁的虚拟内存空间后，操作系统和硬件在后台对物理内存做一些很疯狂的事了。
选择虚拟内存文件存放的驱动器，单击自定义大小，输入初始大小与最大值，单击设置，然后单击确定完成配置。建议不要选择系统盘来存放虚拟内存，请根据服务器的硬盘情况来选择。
虚拟内存是什么？...它是对主存和I/O设备的抽象，这一点在漫谈进程和线程中已经提及过，也就是说，虚拟内存是将内存看做硬盘的高速缓存，内存中只保存程序的活动区域，根据需要在硬盘和内存之间传输数据；同时，虚拟内存为每个进程提供一个一致的地址空间...应对方法就是分页，就是说每个程序开始运行时只会加载部分数据到内存中，操作系统会为每个进程维护一个页表，页表是维护虚拟页和物理页的映射关系，当页表中的虚拟页对应的物理页是空白时，操作系统会发生缺页中断。...[段页结合] 虚拟内存具体实现 这里介绍Linux中的虚拟内存的具体实现，如下图，task_struct结构体是进程描述符，属于进程管理（PCB），其中，mm（memory manage）表示内存管理，...] Linux缺页中断：MMU（内存管理单元）试图翻译一个虚拟地址A，当这个虚拟地址对应的物理地址不在内存中是，触发一个缺页中断。
问题又来了，什么是虚拟内存？他有什么作用？他和“实际”内存有什么关系？且听娓娓道来。 计算机内存分为物理内存与虚拟内存。物理内存是计算机的实际内存大小，由RAM芯片组成。...虚拟内存则是虚拟出来的、使用磁盘代替内存。虚拟内存的出现，让机器内存不够的情况得到部分解决。当程序运行起来由操作系统做具体虚拟内存到物理内存的替换和加载(相应的页与段的虚拟内存管理)。...虚拟内存是操作系统里的概念，对操作系统来说，虚拟内存就是一张张的对照表，P1获取A内存里的数据时应该去物理内存的A地址找，而找B内存里的数据应该去物理内存的C地址。...根据虚拟内存的概念，在32位系统上运行64位软件也并无不可，但由于系统对虚拟内存地址的结构设计，64位的虚拟地址在32位系统内并不能使用。 2....导致这种问题的原因是Java使用Glibc的Arena内存池分配了大量的虚拟内存并没有使用。此外，Java读取的文件也会被映射为虚拟内存，在虚拟机默认配置下Java每个线程栈会占用1M的虚拟内存。
Java虚拟机内存区域 Java程序在JVM虚拟机中运行，当我们一个类被加载到虚拟机中时，JVM会给该类分配具体的内存空间/内存地址，而这被分配的区域就是Java虚拟机运行时内存区域。...虚拟机内存。...Java虚拟机堆 在Java虚拟机中，Java虚拟机堆是各个线程中共享的内存区域，也是我们Java程序中新建的对象数数组锁分配内存的区域。...Java虚拟机为了节省性能和内存的开销，在实例化字符串时进行了一些优化，首先为字符串开辟一个字符串常量池，可以理解为缓存区。在创建字符串常量时，首先坚持字符串常量池是否存在该字符串。...若不存在，则实例化该字符串并放入池中。 在Java虚拟机中，字符串常量池的实现基于一个String Table，它是一个hash表结构，默认长度是1009。
根据在I/O路径中实现虚拟化的位置不同，虚拟化存储可以分为主机的虚拟存储、网络的虚拟存储、存储设备的虚拟存储。根据控制路径和数据路径的不同，虚拟化存储分为对称虚拟化与不对称虚拟化。...通过存储虚拟化，应用程序就不会再与某个物理性的存储程序相联系了。 存储虚拟化可能帮助帮助存储容量扩增自动化。不需要手动的配置，存储虚拟化能够运用策略，分配更多的存储容量给所需的应用。...三层模型 根据云存储系统的构成和特点，可将虚拟化存储的模型分为三层：物理设备虚拟化层、存储节点虚拟化层、存储区域网络虚拟化层。...这个虚拟化层由虚拟存储管理模块在虚拟存储管理服务器上实现，以带外虚拟化方式管理虚拟存储系统的资源分配，为虚拟磁盘管理提供地址映射、查询等服务。...特征：带外/非对称存储虚拟化技术可以减少带内存储所存在的性能问题。但是，带外存储需要依靠代理主机和元数据控制器访问存储设备，这样就使存储虚拟化变复杂了。 优点：扩展性能较好。
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