内存管理-缺页异常

内存管理-缺页异常

首先解释一下什么叫做异常：
x86 将中断分成两个部分，外部中断叫做中断，内部中断叫做异常；中断是由异步的外部事件引起的，异常是由CPU内部发起的，在执行指令期间检测到不正常的或者非法的条件引起的，比如除0操作。
根据引起异常的程序是否可以被恢复和恢复点不同，把异常分为fault, trap, abort; 缺页异常就属于trap；

缺页异常的初始化是在内核启动时就开始的，
start_kernel->setup_arch->early_trap_init->set_intr_gate(X86_TRAP_PF, &page_fault)
在中断向量表中注册page_fault服务例程；X86_TRAP_PF值为14，

在entry_32.S 汇编代码中有page_fault服务例程，获取当前进程堆栈，获取错误码，然后调用do_page_fault进行处理；

CPU通过地址总线可以访问连接在地址总线上的外设，包括物理内存，IO设备等，从CPU发出的访问地址是虚拟地址，由MMU将虚拟地址转换成物理地址，再从地址总线上发出，MMU上没有一个虚拟地址和物理地址的映射时（还有其他情况），MMU通知CPU产生一个缺页异常。

缺页异常的基本处理逻辑：
1、address = read_cr2(); 获取缺页异常的虚拟地址；
2、unlikely(fault_in_kernel_space(address)) (缺页一般不会发生在内核地址空间，所以用unlikely)
    执行vmalloc_fault ->如果是非连续内存区地址，进行内核页表修正
    如果是连续内存区，地址是错误的参数，向应用层进程发送SEGV信号，否则产生Oops
3、如果缺页发生在用户空间，内核通过address获取线性地址所在的线性区
    vma = find_vma(tsk->mm, address)
    如果vma为NULL，说明这个地址是错误地址，那么内核发送SEGV信号给当前进程，如果是正确的地址会进行写权限的检查，如果都匹配，则进行handle_mm_fault,分配一个页框
4、handle_mm_fault 分配新的页目录和页表，然后通过handle_pte_fault处理页框
5、对没有被进程访问过的而且不是文件映射的页，执行do_no_page,对文件映射执行do_file_page,对交换出去的页执行do_swap_page
6、do_no_page 调用do_anonymous_page获得一个新页框