轉自：https://blog.csdn.net/m0_37962600/article/details/81448553
一、什麼是缺頁中斷？
進程線性地址空間裏的頁面不必常駐內存，在執行一條指令時，如果發現他要訪問的頁沒有在內存中（即存在位爲0），那麼停止該指令的執行，併產生一個頁不存在的異常，對應的故障處理程序可通過從外存加載該頁的方法來排除故障，之後，原先引起的異常的指令就可以繼續執行，而不再產生異常。
二、頁面調度算法
將新頁面調入內存時，如果內存中所有的物理頁都已經分配出去，就按照某種策略來廢棄整個頁面，將其所佔據的物理頁釋放出來；
三、查看進程發生缺頁中斷的次數
ps -o majflt,minflt -C program查看
majflt和minflt表示一個進程自啓動以來所發生的缺頁中斷的次數；
四、產生缺頁中斷的幾種情況
1、當內存管理單元（MMU）中確實沒有創建虛擬物理頁映射關係，並且在該虛擬地址之後再沒有當前進程的線性區（vma）的時候，可以肯定這是一個編碼錯誤，這將殺掉該進程；
2、當MMU中確實沒有創建虛擬頁物理頁映射關係，並且在該虛擬地址之後存在當前進程的線性區vma的時候，這很可能是缺頁中斷，並且可能是棧溢出導致的缺頁中斷；
3、當使用malloc/mmap等希望訪問物理空間的庫函數/系統調用後，由於linux並未真正給新創建的vma映射物理頁，此時若先進行寫操作，將和2產生缺頁中斷的情況一樣；若先進行讀操作雖然也會產生缺頁異常，將被映射給默認的零頁，等再進行寫操作時，仍會產生缺頁中斷，這次必須分配1物理頁了，進入寫時複製的流程；
4、當使用fork等系統調用創建子進程時，子進程不論有無自己的vma，它的vma都有對於物理頁的映射，但它們共同映射的這些物理頁屬性爲只讀，即linux並未給子進程真正分配物理頁，當父子進程任何一方要寫相應物理頁時，導致缺頁中斷的寫時複製；
五、缺頁中斷的處理
缺頁中斷處理函數爲arch/arm/mm/fault.c文件中的do_page_fault函數
1、當前執行流程在內核態時
（1）通過mm是否存在判斷是否是內核線程，對於內核線程，進程描述符的mm總爲NULL，一旦成立，說明是在內核態中發生的異常，跳到no_context
if (in_atomic() || !mm)
goto no_context;
如果當前執行流程在內核態，不論是在臨界區還是內核進程本身（內核的mm爲NULL），說明在內核態出了問題，跳到標號no_context進入內核態異常處理，由函數_do_kernel_fault完成；
（2）
這個函數首先儘可能的設法解決這個異常，通過查找異常表中和目前的異常對應的解決辦法並調用執行；如果無法通過異常表解決，那麼內核就要在打印其頁表等內容後退出；
（2）用戶進程的缺頁中斷
對於用戶空間的缺頁中斷，則會調用函數_do_page_fault.
首先從CPU的控制寄存器CR2中讀出出錯的地址address，然後調用find_vma(),在進程的虛擬地址空間中找出結束地址大於address的第一個區間，如果找不到的話，則說明中斷是由地址越界引起的，轉到bad_area執行相關錯誤處理；
確定並非地址越界後，控制轉向標號good_area。在這裏，代碼首先對頁面進行例行權限檢查，比如當前的操作是否違反該頁面的Read,Write,Exec權限等。如果通過檢查，則進入虛擬管理例程handle_mm_fault().否則，將與地址越界一樣，轉到bad_area繼續處理。
handle_mm_fault()用於實現頁面分配與交換，它分爲兩個步驟：首先，如果頁表不存在或被交換出，則要首先分配頁面給頁表；然後才真正實施頁面的分配，並在頁表上做記錄。具體如何分配這個頁框是通過調用handle_pte_fault()完成的。
handle_pte_fault()函數根據頁表項pte所描述的物理頁框是否在物理內存中，分爲兩大類：
（1）請求調頁：被訪問的頁框不在主存中，那麼此時必須分配一個頁框，分爲線性映射、非線性映射、swap情況下映射
（2）寫實複製：被訪問的頁存在，但是該頁是隻讀的，內核需要對該頁進行寫操作，此時內核將這個已存在的只讀頁中的數據複製到一個新的頁框中
handle_pte_fault()調用pte_non()檢查表項是否爲空，即全爲0；如果爲空就說明映射尚未建立，此時調用do_no_page()來建立內存頁面與交換文件的映射；反之，如果表項非空，說明頁面已經映射，只要調用do_swap_page()將其換入內存即可；
參考博客：https://blog.csdn.net/u010246947/article/details/10431149
http://www.360doc.com/content/11/0721/17/6580811_135034260.shtml
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