在內核虛擬地址空間中分配給用戶進程的頁面的映射

Question

當爲進程創建頁面（將被映射到進程地址空間）時，該頁面將被映射到內核地址空間中嗎？

如果沒有，那麼它將沒有內核虛擬地址。那麼如果需要出現，交換者將如何找到頁面並將其交換出來？

Answer 1

如果我們談論x86或類似的（在頁面轉換方面）體系結構，在任何給定的時間都有一個虛擬地址空間，通常一部分是爲內核保留的，另一部分是爲用戶模式流程。

在兩個進程之間的上下文切換中，只有虛擬地址空間的用戶模式部分發生更改。

對於這樣的組織，內核始終可以完全訪問當前的用戶模式進程，因爲同樣，內核和用戶模式進程在任何時刻都只有一個當前的虛擬地址空間，而不是兩個，這是一個。所以，內核並不一定要爲用戶模式頁面提供另外的額外映射。但這不是主要觀點。

重點是內核爲每個頁面保留一些統計信息，如果需要的話可以保存到磁盤並在別處重新使用。 CPU在第一次讀取或寫入頁面時將每個頁面的page table entry (PTE)標記爲accessed，並在第一次寫入頁面時將其標記爲dirty。

內核將掃描的PTE定期讀取accessed和dirty標記更新所述統計，並清除accessed和dirty因此它可以（如果有的話，當然）後檢測它們的變化。根據這些統計數據，它可以確定哪些頁面很少被使用或長時間未被使用，並且可以重新使用。

如果「swapper」在當前進程的上下文中運行，並且它在內核中運行，那麼理論上它有足夠的來自內核的信息（很少使用或長未使用頁的列表來保存和取消映射if dirty或只是取消映射，如果不是dirty）以及對感興趣頁面的訪問權限。

如果「swapper」本身作爲用戶模式進程運行，事情會變得更加複雜，因爲默認情況下，它無法訪問另一個進程的頁面，必須創建映射或要求內核做一些額外的在感興趣的過程中爲它工作。

因此，在內核中發現很少使用和長未使用的頁面及其地址。 CPU幫助將PTE自動標記爲accessed和dirty。如果它們被保存到磁盤而不是在擁有它們的進程的上下文中，則可能需要額外映射到dirty頁面。