页缺失

✍ dations ◷ 2025-02-24 02:26:39 #计算机错误,虚拟内存

页缺失(英语:Page fault,又名硬错误、硬中断、分页错误、寻页缺失、缺页中断、页故障等)指的是当软件试图访问已映射在虚拟地址空间中,但是目前并未被加载在物理内存中的一个分页时,由中央处理器的内存管理单元所发出的中断。

通常情况下,用于处理此中断的程序是操作系统的一部分。如果操作系统判断此次访问是有效的,那么操作系统会尝试将相关的分页从硬盘上的虚拟内存文件中调入内存。而如果访问是不被允许的,那么操作系统通常会结束相关的进程。

虽然其名为“页缺失”错误,但实际上这并不一定是一种错误。而且这一机制对于利用虚拟内存来增加程序可用内存空间的操作系统(比如Microsoft Windows和各种类Unix系统)中都是常见且有必要的。

微软在较新版Windows的资源监视器中使用“硬错误”(Windows Vista及以上)、“硬中断”(Windows 8及以上)这一术语来指代“页缺失”。

软性页缺失指页缺失发生时,相关的页已经被加载进内存,但是没有向MMU注册的情况。操作系统只需要在MMU中注册相关页对应的物理地址即可。

发生这种情况的可能性之一,是一块物理内存被两个或多个程序共享,操作系统已经为其中的一个装载并注册了相应的页,但是没有为另一个程序注册。

可能性之二,是该页已被从CPU的工作集中移除,但是尚未被交换到磁盘上。比如OpenVMS这样的使用次级页缓存的系统,就有可能会在工作集过大的情况下,将某页从工作集中去除,但是不写入硬盘也不擦除(比如说这一页被读出硬盘后没被修改过),只是放入空闲页表。除非有其他程序需要,导致这一页被分配出去了,不然这一页的内容不会被修改。当原程序再次需要该页内的数据时,如果这一页确实没有被分配出去,那么系统只需要重新为该页在MMU内注册映射即可。

与软性页缺失相反,硬性页缺失是指相关的页在页缺失发生时未被加载进内存的情况。这时操作系统需要:

硬性页缺失导致的性能损失是很大的。以一块7200rpm的主流机械硬盘为例,其平均寻道时间为8.5毫秒,读入内存需要0.05毫秒。相对的,DDR3内存的访问延迟通常在数十到100纳秒之间,性能差距可能会达到8万到22万倍。

另外,有些操作系统会将程序的一部分延迟到需要使用的时候再加载入内存执行,以此来提升性能。这一特性也是通过捕获硬性页缺失达到的。

当硬性页缺失过于频繁的发生时,称发生系统颠簸。

当程序访问的虚拟地址是不存在于虚拟地址空间内的时候,则发生无效页缺失。一般来说这是个软件问题,但是也不排除硬件可能,比如因为内存故障而损坏了一个正确的指针。

具体动作与所使用的操作系统有关,比如Windows会使用异常机制向程序报告,而类Unix系统则会使用信号机制。如果程序未处理相关问题,那么操作系统会执行默认处理方式,通常是转储内存、终止相关的程序,然后向用户报告。

相关

  • 村镇村镇,汉语中指介于乡村和集镇之间的一种聚落,通常是农村社区中居民建筑集中和成片分布地区,具备一定的商业基础,居住人口相对农村一般地区密度大。英文之hamlet在汉译时,多译作“
  • 内布卡一世内布卡一世(英语:Sanakht)古埃及古王国时期第三王朝的首任国王。(约公元前2661年—公元前2643年在位),作为第三王朝的建立者,他定都孟斐斯。建立孟斐斯帝国。因年代久远,其余具体事
  • Hypatia希帕提娅(古希腊语:Ὑπατία,生于约350年-370年之间,死于415年3月),又译作海芭夏、海帕西娅,著名的希腊化古埃及新柏拉图主义学者,是当时名重一时、广受欢迎的女性哲学家、数学家
  • 结构色结构色(英语:structural color)是光入射到空间周期与波长相近的物体上时,由光的散射、干涉或衍射作用而产生的颜色。通常见于CD和肥皂泡等物品。结构色,顾名思义,与结构有关的色,即
  • span style=color: white;公民权/span本文是 欧洲联盟的政治与政府 系列条目之一欧盟公民概念是由马斯特里赫特条约提出的。欧盟公民是对主权国家公民的一种补充,给予他们诸如选举欧洲议会成员,在欧盟境内自由迁徙
  • 钨酸钨酸,是三氧化钨(WO3)各种水合物形态的总称。其最简单的形态是一水合物,化学式为H2WO4·H2O,另一个常见形态是二水合物,H2WO4·2H2O。黄色粉末。加热至100°C时失去一分子水而转变
  • 普卢默斯国家森林普卢默斯国家森林(英语:Plumas National Forest)是一座占地1,146,000英亩(464,000公顷)的美国国家森林,位于加利福尼亚州北部的内华达山脉,最近的城市是昆西。
  • 食品容器食品容器(英文:Food contact materials、日文:食品用器具材料)为用来装载并会与食物直接接触的容器。例如:玻璃、装饮料的罐子;也包括工厂中生产食物的机械和咖啡机。食品与容器接
  • 李安梅http://weibo.com/u/5261603002 李安梅 新浪微博李安梅(1999年10月3日-),英文名“Emily”,美籍华裔歌手。祖籍中国安徽合肥市,2014年获得东方卫视《中国梦之声》全国年度总决赛季
  • 保罗·贝蒂保罗·贝蒂(Paul Beatty,1962年6月9日-)是一位美国小说家及诗人。贝蒂1980年毕业于加利福尼亚州的高校,及后分别在布鲁克林学院取得创意写作硕士学位及在波士顿大学取得心理学文