页缺失

✍ dations ◷ 2025-10-30 15:36:34 #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

  • 王国王国,是一种实行君主制的主权国家,通常指统治者称号为“国王”或“女王”的国家。现代实行君主制的国家多称为王国或君主国,汉语多对应到英语的Kingdom,按照中文的概念,多指国家
  • 纽波特纽波特或新港(英语:Newport)是英国威尔士的第三大城,仅次于卡迪夫和斯旺西,位于威尔士东南,靠近英格兰。整个城市由阿斯克河(Usk)流经市中心。纽波特市区整体以低地为主,甚少山脉,尤以
  • 郭光灿郭光灿(1942年12月-),男,汉族,福建省惠安县百崎回族乡加坑村人。中国科学院院士、中国科学技术大学教授、北京大学物理学院教授,主要从事量子信息的理论与实验研究。。1965年,毕业于
  • 蚤蝇科蚤蝇又名为驼背蝇,为一类小型的苍蝇,常出现在尸体腐败后期。属于双翅目蚤蝇科(学名:Phoridae),估计有超过4000个物种,分成4个亚科230个属。最常见的是别名棺材蝇的蛆症异蚤蝇(Megase
  • 台湾省城儒考棚台湾府儒考棚(又称台湾省城儒考棚)原为清光绪十七年新建省会台湾府小北门街内建筑群之一,俗称“考棚”,为台湾仅存的考棚建物以及现存少有的清朝官署建筑,尺度、工法及用材均极为
  • 孙立军孙立军(1964年-),河北保定人,中国动画研究家、教育家。毕业于北京电影学院动画专业,1988年起开始从事教师工作。目前是北京电影学院副院长、北京电影学院动画学院院长、教授、硕士
  • 清真清真(阿拉伯语:حلال‎;拉丁字母转写:ḥalāl 或 halal 或 halaal),阿拉伯语原意为“合法的”。在非穆斯林国家,“清真”指的是符合伊斯兰教规条可食用的食物,与符合犹太教教规的
  • 江义雄江义雄(1944年1月13日-)中国国民党籍嘉义市政治人物,曾任立法委员、国大代表,法律学者。平地原住民(4席) 台湾团结联盟(4席) 台湾团结联盟(1席) 中国国民党(20席)平地原住民(3席)
  • 粘核光桃粘核光桃(学名: var. )为蔷薇科李属下的一个变种。
  • 爱德蒙多·德·亚米契斯爱德蒙多·德·亚米契斯(Edmondo De Amicis,(1846年10月21日─1908年),意大利小说家,其最受欢迎的作品是儿童小说《爱的教育》(直译为《心》)亚米契斯生于意大利因佩里亚城的奥奈