TLB (转译后备缓冲器)

定义

TLB(Translation Lookaside Buffer)是 CPU 内部缓存页表项的高速缓冲器。每次访存都需要把虚拟地址翻译成物理地址,若每次都逐级查页表代价极高,TLB 缓存最近使用的映射,命中时翻译几乎零开销。

工作机制

TLB 未命中时由硬件(x86)或软件(部分 RISC 架构)遍历页表并回填。进程切换会更换页表,传统上需要冲刷 TLB;现代 CPU 通过 ASID/PCID 给表项打上地址空间标签,避免全量清空。多核间修改页表还需 TLB 击落(shootdown),通过处理器间中断通知其他核失效相应表项。

与大页的关系

TLB 条目有限,使用 2MB/1GB 大页(HugePages)可让单条目覆盖更大地址范围,显著降低未命中率,是数据库与虚拟化场景的常见优化。

意义

TLB 是虚拟内存性能可行的关键,理解它有助于解释大页、上下文切换开销等现象。