作業系統中記憶體管理之請求調頁

我們知道當我們使用記憶體管理策略時，我們程式設計中使用的位址在0-4g之間（對於32位機器來說），但是往往實際的記憶體沒有那麼大，可能只有1g左右。當pc指標移動取址時，發現取出的虛擬位址無法對映到實際的記憶體頁上，這種情況就稱為缺頁。發生缺頁的原因通常是乙個程式的程式段在虛擬記憶體上排列的較為分散，起始範圍與末梢範圍太大，這種情況下，每次執行到不同的段時容易發生缺頁。

// linux-0.11/kernel/traps.c
void
trap_init
(void
)

上面的初始化**就是設定頁錯誤中斷入口的。

2、page_fault是也錯誤中斷入口，這中斷函式就是實現了調頁換入的功能：

// linux-0.11/mm/page.s page_fault: xchgl %eax, (%esp) pushl %ecx pushl %edx push %ds push %es push %fs movl $0x10 ,%edx // 進入核心 mov %dx, %ds mov %dx, %es mov %dx, %fs movl %cr2, %edx // 將對映失敗的虛擬位址儲存到edx暫存器中 pushl %edx // 壓棧edx中的內容，為了後面呼叫do_no_page提供引數 pushl %eax testl $1 ,%eax jne 1f call do_no_page // 開始呼叫這個函式，這個函式會實現調頁功能 jmp 2f 1: call do_wp_page 2: addl $8 ,%esp pop %fs pop %es pop %ds popl %edx popl %ecx popl %eax

iret

上面一段**是彙編**，主要之後進入了 do_no_page這個c函式，並且提供了那個對映失敗的虛擬位址引數，提供這個引數也是為了之後將換入的頁重新與該位址建立對映。

3、do_no_page的實現：

// linux-0.11/mm/memory.c
void
do_no_page
(unsigned
long error_code,
unsigned
long address)if(
share_page
(tmp)
)return;if
(!(page =
get_free_page()
))// 申請空閒頁，此頁是要拷貝磁碟中的程式段的
oom();
/* remember that 1 block is used for header */
block =
1+ tmp/block_size;
for(i=
0; i<
4; block++
,i++
) nr[i]
=bmap
(current->executable,block)
;bread_page
(page,current->executable->i_dev,nr)
;// 從磁碟拷貝程式段到page
i = tmp +
4096
- current->end_data;
tmp = page +
4096
;while
(i--
>0)
if(put_page
(page,address)
)// 將物理page與虛擬位址建立對映關係
return
;free_page
(page)
;oom()
;}

從上面的注釋可以發現put_page是建立對映關係的。

4、put_page的**實現分析：

// linux-0.11/mm/memroy.c
unsigned
long
put_page
(unsigned
long page,
unsigned
long address)
page_table[
(address>>12)
&0x3ff
]= page |7;
// 將物理頁框號對映到虛擬位址中
/* no need for invalidate */
return page;
}

上面的**就是重新將換入的物理頁的頁框號與虛擬位址建立對映關係的，到此時請求換頁已完成。

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