TLB

TLB 里只缓存页表项 PTE，不缓存中间结构 PSE 等等。PSE 等等结构的缓存请看 Page Structure Cache (PSC^)。

TLB 里存的是从 VPN -> HPN 的映射，注意是都是页号，而不是地址。

EPT TLB / TLB

因为 EPT TLB 情况是单纯 TLB 情况的超集（虚拟化环境是一个更加复杂的环境），所以这里以虚拟化环境为例来解释。

在 SDM Vol. 3C 30.4 Caching Translation Information（注意是 30.4（这个是和 VMX 相关的 Caching），而不是 Section 5.10）一节中，Intel 详细描述了 TLB 和 VMX 的交互方式。在和 VMX 有关的场景下，TLB 可以被分为 3 类：

  • Linear mappings. Linear translations. 存储 HVA 到 HPA 的映射信息，关联的是 Host 的页表。不会存储任何 GVA -> GPA 映射，这点 SDM 写的很清楚：No linear mappings are created while EPT is in use；
  • Guest-physical mappings. Guest-physical translations. 存储的是 GPA 到 HPA 的映射信息，关联的是 EPT 页表；
  • Combined mappings. Combined translations. 则存储 GVA 到 HPA 的映射信息，关联的是 Guest 页表和 EPT 页表。

因此:

  • 当 EPT 关闭时，不存在 GPA 和 HPA 的区别。此时，处理器只会创建和使用 Linear mappings。
  • 当 EPT 开启时，处理器只会创建和使用 Guest-physical mappings 和 Combined mappings。处理器不会在 EPT 开启的时候缓存 GVA 到 GPA 到映射。

See more in PCID^ and VPID^.

PSC (Paging-Structure Cache) / EPT PSC

See SDM: 30.4 CACHING TRANSLATION INFORMATION

In addition to the TLBs, a processor may cache other information about the paging structures in memory.

和 TLB 里从 VPN 映射到 HPN 不同。PSC 里映射的格式一般都是 VPN 的 upper part 到其所对应的 Pysical Address Space 的页表的 HPA。

PSC 里加入了 EPT 之后，也会发生变化。

  • Linear mappings. Linear paging-structure-cache entries. Each of these is a mapping from the upper portion of a linear address to the physical address of the paging structure used to translate the corresponding region of the linear-address space. Linear mappings do not contain information from any EPT paging structure. 看 PSC^ 处说明更好理解。VPN 的 upper part 到其所对应的 Pysical Address Space 的页表的 HPA。不会缓存任何 GVA Upper bits 到对应页表的 GPA 的映射，这点 SDM 写的很清楚：No linear mappings are created while EPT is in use；
  • Guest-physical mappings. Guest-physical paging-structure-cache entries. Each of these is a mapping from the upper portion of a guest-physical address to the physical address of the EPT paging structure used to translate the corresponding region of the GPA space. GPN 的 upper part 到其所对应的 Pysical Address Space 的页表的 HPA。
  • Combined mappings. Combined paging-structure-cache entries. Each of these is a mapping from the upper portion of a linear address to the physical address of the paging structure used to translate the corresponding region of the linear-address space. GVN 的 upper part 到其所对应的 Pysical Address Space 的 combined 之后的页表的 HPA。这个 combined 的页表其实就是根据两个页表组合而成的。