在内核虚拟地址空间中分配给用户进程的页面的映射

Question

当为进程创建页面（将被映射到进程地址空间）时，该页面将被映射到内核地址空间中吗？

如果没有，那么它将没有内核虚拟地址。那么如果需要出现，交换者将如何找到页面并将其交换出来？

Answer 1

如果我们谈论x86或类似的（在页面转换方面）体系结构，在任何给定的时间都有一个虚拟地址空间，通常一部分是为内核保留的，另一部分是为用户模式流程。

在两个进程之间的上下文切换中，只有虚拟地址空间的用户模式部分发生更改。

对于这样的组织，内核始终可以完全访问当前的用户模式进程，因为同样，内核和用户模式进程在任何时刻都只有一个当前的虚拟地址空间，而不是两个，这是一个。所以，内核并不一定要为用户模式页面提供另外的额外映射。但这不是主要观点。

重点是内核为每个页面保留一些统计信息，如果需要的话可以保存到磁盘并在别处重新使用。 CPU在第一次读取或写入页面时将每个页面的page table entry (PTE)标记为accessed，并在第一次写入页面时将其标记为dirty。

内核将扫描的PTE定期读取accessed和dirty标记更新所述统计，并清除accessed和dirty因此它可以（如果有的话，当然）后检测它们的变化。根据这些统计数据，它可以确定哪些页面很少被使用或长时间未被使用，并且可以重新使用。

如果“swapper”在当前进程的上下文中运行，并且它在内核中运行，那么理论上它有足够的来自内核的信息（很少使用或长未使用页的列表来保存和取消映射if dirty或只是取消映射，如果不是dirty）以及对感兴趣页面的访问权限。

如果“swapper”本身作为用户模式进程运行，事情会变得更加复杂，因为默认情况下，它无法访问另一个进程的页面，必须创建映射或要求内核做一些额外的在感兴趣的过程中为它工作。

因此，在内核中发现很少使用和长未使用的页面及其地址。 CPU帮助将PTE自动标记为accessed和dirty。如果它们被保存到磁盘而不是在拥有它们的进程的上下文中，则可能需要额外映射到dirty页面。