Μηχανισμός και πολιτικές για επιλογή και δυναμική εναλλαγή μεθόδων σελιδοποίησης σε εικονικοποιημένα περιβάλλοντα

Μαρμάνης, Ιάσων; Marmanis, Iason

dc.contributor.author	Μαρμάνης, Ιάσων	el
dc.contributor.author	Marmanis, Iason	en
dc.date.accessioned	2020-10-13T09:58:30Z
dc.date.available	2020-10-13T09:58:30Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/51424
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.19122
dc.rights	Default License
dc.subject	Εικονική μνήμη	el
dc.subject	Εικονικοποίηση	el
dc.subject	Σελιδοποίηση	el
dc.subject	Virtual memory	en
dc.subject	Virtualization	en
dc.subject	Paging	en
dc.subject	TLB	en
dc.subject	KVM	en
dc.title	Μηχανισμός και πολιτικές για επιλογή και δυναμική εναλλαγή μεθόδων σελιδοποίησης σε εικονικοποιημένα περιβάλλοντα	el
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Computer science	en
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2020-07-02
heal.abstract	Η εικονική μνήμη αποτελεί την θεμελιώδη αφαίρεση για τον ασφαλή διαμοιρασμό της φυ- σικής μνήμης ενός υπολογιστικού συστήματος. Με την εικονική μνήμη οι εφαρμογές χρη- σιμοποιούν εικονικές διευθύνσεις για να αναφερθούν στην μνήμη και το λειτουργικό είναι υπεύθυνο για την παροχή της μετάφρασης από τον εικονικό στον φυσικό χώρο διευθύνσεων. Για την υλοποίηση της συνήθως χρησιμοποιείται ο μηχανισμός της σελιδοποίησης, με τον οποίο το λειτουργικό σύστημα διατηρεί πολυεπίπεδες δομές που περιέχουν τις μεταφράσεις και ονομάζονται Πίνακες Σελίδων (Page Tables). Αυτοί χρησιμοποιούνται κατά την πρό- σβαση από το υλικό (Page Walk) ώστε να γίνει η μετάφραση της εικονική διεύθυνσης και να αποθηκευτεί σε κρυφές μνήμες (Translation Lookaside Buffer - TLB) για την επόμενη φορά που θα χρησιμοποιηθεί. Στην περίπτωση του εικονικού περιβάλλοντος απαιτείται ο συνδυασμός δύο μεταφρά- σεων, αυτή του εικονικού μηχανήματος (Guest) και αυτή του μηχανήματος που το φιλοξενεί (Host). Η αρχική προσέγγιση για την επίτευξη της εικονικοποίησης της μνήμης, τα Shadow Page Tables, απαιτούν συχνές παρεμβάσεις του Host, ειδικά στην περίπτωση εφαρμογών που αλλάζουν συχνά την διάταξη της μνήμης τους. Η δεύτερη λύση που προτάθηκε, και στηρίζεται στον συνδυασμό των μεταφράσεων από το ίδιο το υλικό, αν και μειώνει τις πα- ρεμβάσεις που απαιτούνται από τον Host, αυξάνει σημαντικά το πλήθος των προσβάσεων που γίνονται κατά τα Page Walks και έτσι είναι ιδιαίτερα κοστοβόρα για εφαρμογές που προσπελαύνουν μεγαλύτερο χώρο διευθύνσεων από αυτόν που μπορεί να καλύψει το TLB. Ως αποτέλεσμα, καμία από τις δύο υπάρχουσες τεχνικές δεν υπερτερεί έναντι της άλλης για κάθε φόρτο εργασίας. Για να αντιμετωπίσουμε αυτό το πρόβλημα, έχουμε υλοποιήσει ένα μηχανισμό για τον πυρήνα Linux, χρησιμοποιώντας το KVM module και την εφαρμογή QEMU. Ο μηχανισμός μας επιτρέπει σε διαφορετικά εικονικά μηχανήματα να χρησιμοποιούν διαφορετική μέθοδο σελιδοποίησης, η οποία γίνεται να αλλάξει και κατά την διάρκεια εκτέλεσής τους. Επιπλέον προτείνουμε πολιτικές χρήσης του μηχανισμού ώστε να επιλέγεται η βέλτιστη από τις δύο τεχνικές με βάση τον τρέχοντα φόρτο εργασίας. Η δουλειά μας καταφέρνει να έχει επίδοση κοντά σε αυτή της βέλτιστης στατικής επιλογής μεταξύ των δύο μεθόδων, και σε μερικές περιπτώσεις να την ξεπεράσει.	el
heal.advisorName	Goumas, Georgios	en
heal.committeeMemberName	Goumas, Georgios	en
heal.committeeMemberName	Koziris, Nectarios	en
heal.committeeMemberName	Pnevmatikatos, Dionisios	en
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών. Τομέας Τεχνολογίας Πληροφορικής και Υπολογιστών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	54 σ.	el
heal.fullTextAvailability	false