Definition

Second-Level Address Translation (SLAT)

Second-Level Address Translation (SLAT) ist eine Hardware-Virtualisierungstechnologie zur Reduzierung des Hypervisor-Overheads.

Zu diesem Zweck adressiert SLAT das Problem der Ineffizienzen im Zusammenhang mit Lookups nach virtuellen Speicheradressen in Software Shadow-Volumes. Die Technologie existiert als CPU-Feature, bei dem ein zusätzlicher Translation Lookaside Buffer (TLB) einen in Echtzeit aktualisierten Cache virtualisierter Speicheradressen und deren korrespondierender physischer Adressen enthält.

Virtualisierung ist eine Kerntechnologie für viele Data Center, aber die durch einen Hypervisor neu eingebrachte Software-Ebene erzeugt einen zusätzlichen Berechnungsaufwand, der die für virtuelle Maschinen (VMs) zur Verfügung stehenden Ressourcen reduziert. Physische Ressourcen müssen den VMs als virtualisierte Ressourcen angegeben werden – dies ist die Essenz der Abstraktion, welche die Arbeitslasten von der ausführenden physischen Hardware abschottet. Bei Ermittlung über SLAT statt über die standardmäßigen Lookup-Funktionen steigt die Leistung, weil die Speicheradresse direkt im Prozessor vorgehalten wird. Die Latenz wird reduziert und das System führt nur eine Lookup-Operation.

Da Speicher in einem virtualisierten System adressiert wird, werden referenzierte Werte der SLAT hinzugefügt. Der TLB enthält vom Hypervisor generierte aktuelle Page-Table-Mappings. Wird die Umsetzung einer virtuellen in eine physische Adresse abgerufen, so fragt der Hypervisor den TLB ab. Gibt es einen Treffer, so wird die physische Adresse an den Hypervisor übergeben – ohne Einsatz der Speicher- und CPU-Ressourcen, die sonst für die Adressübersetzung benötigt würden. Dies ist die „zweite Ebene“ der Adressübersetzung. Gibt es keinen Treffer, so prüft der Prozessor die klassische Page-Table und führt die normale Adressumsetzung aus. Für kommende Anfragen legt der Hypervisor das Ergebnis im TLB ab.

Sowohl Intel als auch AMD unterstützen SLAT. Core i3, i5 und i7 unterstützen die von Intel so benannte Extended Page Table (EPT). AMD-Prozessoren unterstützen SLAT seit der Barcelona-Architektur. AMS nennt die Technologie  Rapid Virtualization Indexing (RVI). Beide Varianten können Verbesserungen um bis zu 40 Prozent in Hochlastszenarien bewirken, in Mirco-Benchmarks gehen die Werte sogar bis zu 600 Prozent.

Es gibt auch eine Reihe von Hypervisoren, die SLAT unterstützen, zum Beispiel KVM ab Version 2.6.26, VirtualBox ab Version 2, VMware ESX ab Version 3.5 sowie Xen ab Version 3.2.0. Bhyve- und Windows-8-/Windows-10-basierte Systeme unterstützen SLAT nicht nur, sondern setzen sie sogar voraus.

Artikel wurde zuletzt im Februar 2016 aktualisiert

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