操作系统

缺页异常:用到时才分配

Linux 不会提前把内存给足,等程序真正用到时再补上,内存紧张时还可能“超卖”。

概况

以程序 malloc 一大块内存、之后第一次写入为例。

一句话总结
访问还没准备好的页 → 陷入内核 → 内核补上 → 重新执行那条指令
核心思想
按需分配:不用就不花
超额承诺
Linux 默认允许申请超过实际可用的内存
OOM killer
内存真的不够时,内核挑一个进程杀掉
类比
前端的图片懒加载、路由按需加载代码
三种结果
次要缺页(补一页)、主要缺页(读磁盘)、非法访问(段错误)
其他用途
写时复制、文件映射 mmap、换出页读回

步骤 5 / 6

缺页的其他用途:写时复制和文件映射

缺页不只用来按需分配,内核还靠它实现写时复制和按需读文件。

fork 之后父子共享只读页,子进程一写就触发缺页,内核复制出一份私有页,再让它重做写入。 mmap 映射一个文件,也不是立刻读进来,而是访问到哪一页才从磁盘读哪一页;程序本身的代码也是这样按需加载的。 所以“缺页”是内核偷懒和省内存的通用开关,不是错误。

程序
内核
物理内存
程序
内核
物理内存
复制出私有页 / 从文件读入
事件日志(5)
当前状态发生了什么
用户态内核只记账,不分配真实内存
进入内核态访问未映射的页,陷入内核
内核态确认地址合法,只是尚未分配
内核态 → 用户态新页映射进页表,重试成功
缺页写时复制或文件页读入