CSDN趣味图解 | 什么是缺页错误 Page Fault？( 三 )

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缺页异常并不可怕，只要CPU要的虚拟地址经过MMU的一番寻址之后没有找到或者找到后无权限，就会出现缺页异常，因此触发异常后的处理流程将是重点内容。
5.2 缺页错误的分类处理缺页中断会交给PageFaultHandler处理，其根据缺页中断的不同类型会进行不同的处理：

Hard Page Fault也被称为Major Page Fault ，翻译为硬缺页错误/主要缺页错误，这时物理内存中没有对应的页帧，需要CPU打开磁盘设备读取到物理内存中，再让MMU建立VA和PA的映射。
Soft Page Fault也被称为Minor Page Fault ，翻译为软缺页错误/次要缺页错误，这时物理内存中是存在对应页帧的，只不过可能是其他进程调入的，发出缺页异常的进程不知道而已，此时MMU只需要建立映射即可，无需从磁盘读取写入内存，一般出现在多进程共享内存区域。
Invalid Page Fault翻译为无效缺页错误，比如进程访问的内存地址越界访问，又比如对空指针解引用内核就会报segment fault错误中断进程直接挂掉。

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5.3 缺页错误出现的原因不同类型的Page Fault出现的原因也不一样，常见的几种原因包括：

非法操作访问越界这种情况产生的影响也是最大的，也是Coredump的重要来源，比如空指针解引用或者权限问题等都会出现缺页错误。
使用malloc新申请内存malloc机制是延时分配内存，当使用malloc申请内存时并未真实分配物理内存，等到真正开始使用malloc申请的物理内存时发现没有才会启动申请，期间就会出现Page Fault 。
访问数据被swap换出物理内存是有限资源，当运行很多进程时并不是每个进程都活跃，对此OS会启动内存页面置换将长时间未使用的物理内存页帧放到swap分区来腾空资源给其他进程，当存在于swap分区的页面被访问时就会触发Page Fault从而再置换回物理内存。

>>> 敲黑板划重点本段小结：<<<触发Page Fault的原因可能有很多，归根到底也只有几种大类：
1. 如使用共享内存区域，没有存储VA->PA的映射但是存在物理页帧的软缺页错误，在Page Table/TLB中建立映射关系即可。
2. 访问的地址在物理内存中确实不存在，需要从磁盘/swap分区读入才能使用，这种性能影响会比较大，因为磁盘太慢了，尽量使用高性能的SSD来降低延时。
3. 访问的地址内存非法，缺页错误会升级触发SIGSEGV信号结束进程，这种属于可以导致进程挂掉的一种缺页错误。

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全文总结本文粗浅地和大家一起学习了Page Fault的相关知识点，包括Linux虚拟地址和物理地址的关系、CPU获取内存数据的过程、MMU和TLB&页表的协同配合、缺页异常产生的原因和分类处理。
本文并没有对MMU的内部机制、内核态&用户态缺页异常、缺页异常处理函数等内容进行展开，主要是因为这部分内容相对晦涩，还得靠自己深入研究。
本文旨在把火点燃而不是把桶填满，对于文中相关知识点，欢迎交流沟通学习。
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