内核态不能发生page fault？

page fault不能发生在内核态么?为什么？
这里有3个问题：
1、为什么会产生page fault？
2、发生缺页的上下文是否可以位于内核态
3、发生缺页的地址是否可以位于内核态地址空间
问题1：为什么会产生page fault？
page fault是硬件提供的特性，本质为一种“异常”(应该了解“异常”和“中断”的概念吧~)，实际由硬件直接触发，触发的条件为：CPU访问某线性地址时，如果没有找到其对应的页表项，则由硬件直接触发page fault。
因此，page fault产生的根源在于线性地址没有对应的页表项，即线性地址还没有分配实际的物理内存，没有进行映射。
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问题2：发生缺页的上下文位于内核态，是否可能？是否正常？
答：有可能在内核态，但这种情况下，发生缺页的地址只能位于用户态地址空间，而且也只能为exceptions table中预先定义好的异常，如果exceptions table中没有预先定义的处理，或者缺页的地址位于内核态地址空间，则表示错误，进入oops流程。通常属于异常，会导致oops。
相关代码如下：

static void __kprobes
__do_page_fault(struct pt_regs *regs, unsigned long error_code)
{
...
if ((error_code & PF_USER) == 0 &&
            !search_exception_tables(regs->ip)) {
            bad_area_nosemaphore(regs, error_code, address);
            return;
...

}

bad_area_nosemaphore()处理流程：
  __bad_area_nosemaphore
    no_context
      oops_begin
        __die
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问题3：发生缺页的地址位于内核态地址空间是否可能？是否正常？
答：有可能，发生缺页的内核态地址仅可能位于vmalloc区。对内核来说(以32位为例)，线性映射(直接通过TASK_SIZE偏移映射)的内存(对32位系统来说，就是前896M，即Zone_Normal)相应的页表在内核初始化时就已经建立，所以这部分内存对应的虚拟地址不可能产生page fault。
那么Vmalloc区为什么会产生page fault呢？内核使用Vmalloc分配内存时，不是已经分配了相应的物理内存，并创建了相应的页表项进行了映射吗？
答：的确，在使用Vmalloc分配物理内存时，确实进行了映射，创建了页表项。但是，其修改的仅为内核的主内核页表，并没有更新相关进程的页表。在Vmalloc分配内存后，第一次访问相关的线性地址时，由于相关进程的页表中并没有Vmalloc分配内存相应的页表项，所以会触发page fault，而这个page fault的处理过程其实就是：从内核主页表中同步相应的页表项到进程的页表中，完成这次同步后，进程中相关的页表项建立，后续再次访问相关线性地址时，就不会再产生缺页异常了。Vmalloc区的page fault处理相关代码如下：

/*
     * 缺页地址位于内核空间。并不代表异常发生于内核空间，有可能是用户
     * 态访问了内核空间的地址。
     */
    if (unlikely(fault_in_kernel_space(address))) {
        if (!(error_code & (PF_RSVD | PF_USER | PF_PROT))) {
            //检查发生缺页的地址是否在vmalloc区，是则进行相应的处理
            if (vmalloc_fault(address) >= 0)
                return;

/*
  * 对于发生缺页异常的指针位于vmalloc区情况的处理，主要是将
  * 主内核页表向当前进程的内核页表同步。
  */
static noinline __kprobes int vmalloc_fault(unsigned long address)
{
    unsigned long pgd_paddr;
    pmd_t *pmd_k;
    pte_t *pte_k;

    /* Make sure we are in vmalloc area: */
    /* 区域检查 */
    if (!(address >= VMALLOC_START && address < VMALLOC_END))
        return -1;

    WARN_ON_ONCE(in_nmi());

    /*
     * Synchronize this task's top level page-table
     * with the 'reference' page table.
     *
     * Do _not_ use "current" here. We might be inside
     * an interrupt in the middle of a task switch..
     */
     /*获取pgd(最顶级页目录)地址，直接从CR3寄存器中读取。
     *不要通过current获取，因为缺页异常可能在上下文切换的过程中发生，
     *此时如果通过current获取，则可能会出问题*/
    pgd_paddr = read_cr3();
    //从主内核页表中，同步vmalloc区发生缺页异常地址对应的页表
    pmd_k = vmalloc_sync_one(__va(pgd_paddr), address);
    if (!pmd_k)
        return -1;
    //如果同步后，相应的PTE还不存在，则说明该地址有问题了
    pte_k = pte_offset_kernel(pmd_k, address);
    if (!pte_present(*pte_k))
        return -1;

    return 0;
}