중첩 확장 메모리

중첩 확장 메모리 (Nested Paging 또는 Nested Translation)는 가상화 환경에서 메모리 관리의 효율성을 높이기 위해 사용되는 기술입니다. 전통적인 가상화 방식에서는 하이퍼바이저(Hypervisor)가 게스트 운영체제(Guest OS)의 메모리 접근을 중간에서 관리합니다. 이때 게스트 OS는 자신만의 가상 주소 공간을 가지고 있으며, 이 가상 주소를 물리 주소로 변환하기 위해 페이지 테이블을 사용합니다. 하이퍼바이저는 게스트 OS의 페이지 테이블을 감시하고, 필요한 경우 이를 변경하여 게스트 OS가 실제로 접근하는 물리 메모리 영역을 제어합니다.

중첩 확장 메모리는 이러한 메모리 관리 방식을 개선하여 게스트 OS의 페이지 테이블 관리를 하드웨어적으로 지원합니다. 하드웨어, 특히 CPU는 게스트 OS의 페이지 테이블을 직접 해석하고, 최종적인 물리 주소로의 변환을 가속화합니다. 이를 통해 하이퍼바이저의 개입을 줄여 오버헤드를 감소시키고, 가상 머신의 성능을 향상시킬 수 있습니다.

중첩 확장 메모리는 일반적으로 두 단계의 페이지 테이블 변환 과정을 거칩니다. 첫 번째 단계는 게스트 OS의 가상 주소를 게스트 물리 주소로 변환하는 과정이며, 두 번째 단계는 게스트 물리 주소를 실제 물리 주소로 변환하는 과정입니다. 하드웨어가 이 두 단계를 효율적으로 처리함으로써 전체적인 메모리 접근 속도가 향상됩니다.

대표적인 중첩 확장 메모리 기술로는 Intel의 Extended Page Tables (EPT)와 AMD의 Nested Page Tables (NPT)가 있습니다. 이러한 기술들은 가상화 환경에서 메모리 관리의 효율성을 극대화하고, 더 많은 가상 머신을 동시에 실행할 수 있도록 지원하며, 가상 머신의 성능을 물리적 머신에 더 가깝게 만들어 줍니다.