Parallel virtualized memory translation with nested elastic cuckoo page tables
Parallel virtualized memory translation with nested elastic cuckoo page tables
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使用嵌套弹性布谷鸟页表进行并行虚拟化内存转换
DOI：
10.1145/3503222.3507720
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发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Torrellas, Josep
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Stojkovic, Jovan;Skarlatos, Dimitrios;Kokolis, Apostolos;Xu, Tianyin;Torrellas, Josep
嵌套或虚拟化地址转换缓慢的主要原因是当前系统将页表组织在以顺序方式访问的多级树中。嵌套翻译可能需要多达二十四次连续存储器访问。为了解决这个问题，本文提出了第一个支持并行嵌套地址转换的页表设计。该设计基于对来宾和主机使用散列页表 (HPT)。然而，直接将本机 HPT 设计扩展到嵌套环境会带来较小的收益。相反，我们的设计解决了嵌套环境中出现的一系列新挑战。我们的方案消除了嵌套转换的潜在二十四个连续步骤中的所有步骤，只保留了三个步骤，同时明智地限制发出的并行内存访问的数量，以避免过度消耗缓存带宽。因此，与传统的嵌套基数表相比，我们的设计将一组应用程序的执行速度平均提高了 1.19 倍（对于 4KB 页）和 1.24 倍（使用大页时）。此外，我们还展示了从当前嵌套基数页表到我们的设计的迁移路径。
A major reason why nested or virtualized address translations are slow is because current systems organize page tables in a multi-level tree that is accessed in a sequential manner. A nested translation may potentially require up to twenty-four sequential memory accesses. To address this problem, this paper presents the first page table design that supportsparallelnested address translation. The design is based on using hashed page tables (HPTs) for both guest and host. However, directly extending a native HPT design to a nested environment leads to minor gains. Instead, our design solves a new set of challenges that appear in nested environments. Our scheme eliminates all but three of the potentially twenty-four sequential steps of a nested translation—while judiciously limiting the number of parallel memory accesses issued to avoid over-consuming cache bandwidth. As a result, compared to conventional nested radix tables, our design speeds-up the execution of a set of applications by an average of 1.19x (for 4KB pages) and 1.24x (when huge pages are used). In addition, we also show a migration path from current nested radix page tables to our design.
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