内存

从一次访存动作说起

一次访存

cpu访问一个内存地址开始，导致都经历了什么样的过程？我将尝试阐述我的理解，欢迎讨论/aboutme;

流程为：

cpu发出访存指令

查找tlb

找不到发出tlb refill例外，无效，则发出tlb invalid例外，写但只读则tlb modified例外，让操作系统处理

查找cache

没有则读内存，内存也没有，则发出缺页中断

例外

略，在操作系统方面来处理

缺页中断

这个部分的逻辑处理主要在do_page_fault进入。

首先查找vma，确定权限，是否越界等，然后交付给handle_mm_fault来处理

handle_mm_fault则临时允许用户程序超出cgroup限制，并记录之后交给__handle_mm_fault识别类型，初始化一个struct vm_fault来记录缺页中断的一些信息，并查询页表填充进去，之后把这个结构体作为参数，交给handle_pte_fault进行处理。

handle_pte_fault则是具体根据缺页中断的具体类型，分别调用不同的处理函数。

场景	pte	vm_ops	类型	处理函数
页不在内存中	pte为空	有	文件映射缺页中断	do_fault
		无	匿名页面缺页中断	do_anonymous_page
	存在		页被交换到swap分区	do_swap_page
页在内存中			写时复制	do_wp_page

swap

这里主要讲讲介绍其他资料比较少的swap的操作，

这里就要多介绍一个区域，swapcache。在内存和交换区中间充当缓冲。在因为页面回收的时候把页换出到交换区之前，页会先被记录在这里，直到换出操作执行完，而不是直接换出。换入的时候则是先读入到这里，然后后续需要再更新页表，设置为可用。（因为内核并不知道一个共享页是否被换入，可能会导致重复的读入。这样的话就不必换入的时候全部cpu都通知到，在需要的时候给他们更新信息即可，也不会重复）。

do_swap_page开始进入，首先查找swapcache，如果没有的话，就去swapin_readahead读入。尝试锁定返回的页，如果没有成功则说明读取还没成功，返回值中加入VM_FAULT_RETRY，返回，他会一直返回到do_page_fault中，会因为这个返回值而识别到还没成功而retry，重新走一遍上面的流程，直到读取完毕。锁定之后，对页面进行处理，包括cgroup的限制，页表更新，页面的映射等处理。

swapin_readahead，是主要的换入处理逻辑所在。在上面查找swapcache的时候会在全局有个原子变量记录距离上一次换入命中了多少次，然后swapin_nr_pages根据这个变量调整这次读入的数量。随后read_swap_cache_async来调用读入对其的连续的页。这里会用一个blk_*_plug来合并这些连续请求，以期加速。

交换区的读写

swap_readpage

swap_writepage

检查之后，首先查看frontswap是否使用，使用的话会使用frontswap的接口，失败的话才会进入到访问交换区设备，一般为硬盘设备，当然，最近也有一些使用rdma来做swap的，都是类似重写swap_readpage的，具体可以参考我的其他博客。类似Infiniswap是使用block device interface构建一个块设备做成交换区来实现的，leap和fastswap的则是类似于使用修改的frontswap的接口来实现的。