[发明专利]低开销的转换后备缓冲器下拉

说明书

公开了低开销的转换后备缓冲器下拉。本公开的各方面涉及在硬件内引导和跟踪转换后备缓冲器(TLB)下拉。包括一个或多个处理器核的一个或多个处理器可以确定在处理器核上执行的进程导致一个或多个虚拟存储器页面与一个或多个先前关联的物理存储器地址解除关联。正在执行引起解除关联的处理的处理器核可以生成TLB下拉请求。处理器核可以将TLB下拉请求发送到其它核。TLB下拉请求可以包括标识信息、指示需要从其它核的相应TLB刷新的解除关联的虚拟存储器页面的下拉地址以及指示其它核可以在何处确认TLB下拉请求的完成的通知地址。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2016年6月8日提交的美国临时专利申请No.62/347,495和2016年10月14日提交的美国专利申请No.15/293,627的申请日的权益，其公开内容通过引用并入本文。

背景技术

多核处理器和虚拟处理器的激增导致虚拟存储器的使用的增加。虚拟存储器向在系统的处理器上操作的每个进程提供存储器的连续部分的错觉，但是每个进程使用的实际物理存储器可以散布在系统的物理存储器上。在这点上，虚拟存储器通常被分割成页面，其中每个页面被映射到系统的物理存储器的位置。页表可以用于将一段数据的虚拟存储器页面映射到存储数据的对应物理地址。为了提高将虚拟存储器页面转换为相应物理地址的速度，处理器的每个核可以实现存储虚拟存储器页面到物理存储器地址的最近转换的转换后备缓冲器(translation lookaside buffer,TLB)。

当在页表中修改虚拟存储器页面映射时，或者当管理程序从虚拟机的虚拟存储器去映射或以其它方式修改客户页面时，需要相应地更新每个处理器核的转换后备缓冲器(TLB)。在一些情况下，这是通过发送称为TLB下拉(shootdown)中断的中断来实现的，该中断指示每个目标处理器核查看未映射的虚拟存储器页面条目的软件定义的列表，并且从它们各自的TLB中移除这些条目。目标处理器核可以从它们各自的TLB表中移除未映射的条目，并且向TLB下拉的发起处理器发信号通知它们完成以上步骤。在发起处理器上的OS软件必须等到所有响应都返回，然后可以重新开始进一步处理。类似地，接收处理器核必须在恢复进一步处理之前完成TLB下拉请求。

在虚拟化环境中，发送和接收中断(例如TLB下拉请求)可能是耗时的，因为物理处理器和虚拟处理器之间的通信需要管理程序的介入。此外，虚拟处理器可以离线(例如，由管理程序进行预排序或者物理CPU可以被停止)，从而导致来自那些虚拟处理器的TLB下拉确认被延迟。在具有大量虚拟处理器的系统中，这些延迟可能增加，有时是超线性地增加，导致显著的性能降低。

发明内容

本公开内的各种实施例基本涉及处理TLB下拉请求。一个方面包括一种用于在硬件内引导和跟踪TLB下拉的方法。在这点上，包括一个或多个处理器核的一个或多个处理器可以确定在处理器核上执行的进程导致一个或多个虚拟存储器页面与一个或多个先前关联的物理存储器地址解除关联。正在执行引起解除关联的进程的处理器核可以生成TLB下拉请求。处理器核可以将TLB下拉请求发送到其它核。TLB下拉请求可以包括标识信息、指示需要从其它核的相应TLB刷新的解除关联的虚拟存储器页的页面的下拉地址以及指示其它核可以在何处确认TLB下拉请求完成的通知地址。

在一些示例中，该方法还可以包括在处理器核完成TLB下拉请求时从其它核接收确认。可以在通知地址处接收确认。所述一个或多个处理器可以执行一个或多个虚拟机，其中所述虚拟机包括一个或多个虚拟计算机处理器。该进程可以是在一个或多个虚拟机中执行的第一进程。

在一些示例中，该方法还可以包括：由电力管理单元确定接收到TLB下拉请求的第一核是否处于低电力状态，以及在第一核处于低电力状态的情况下通过电力管理单元确认TLB下拉请求。