[发明专利]一种缺页异常的处理方法、装置及系统

说明书

技术领域

本发明涉及操作系统技术领域，具体涉及一种缺页异常的处理方法、装置及系统。

背景技术

现在的操作系统，都使用基于分页机制的虚拟内存，虚拟内存一般有4G，虚拟地址(virtual address)就是4G虚拟地址空间中的地址，每个进程有4GB的虚拟地址空间，进程通过访问4GB的虚拟地址进行物理内存的访问。

内存可以视为连续的字节，即内存为字节数组，内存单元的地址编号，可作为字节数组的索引，分页管理时，将4KB个字节视为一页。此时，内存变成了连续的页，即内存为页数组，每一页物理内存叫页帧，以页为单位对内存进行编号，该编号可作为页数组的索引，又称为页帧号。

进程在实际需要某个虚拟内存区(VMA，Virtual Memory Area)的数据之前，虚拟地址和物理内存之间的关联不会建立。如果进程访问的虚拟地址空间尚未与物理内存中的页帧关联，则中央处理器(CPU，Central Processing Unit)自动地引发一个缺页异常。

现有技术中发生缺页异常时，CPU在缺页异常处理函数中做相应处理，找到虚拟地址对应的VMA，如果该虚拟地址属于代码段或者数据段，则申请一个4KB页映射到该VMA，如果该地址属于栈，则扩展栈对应的VMA，并调入一个4KB页以扩展该VMA。

在对现有技术的研究和实践过程中，本发明的发明人发现，无论进程访问代码段数据段还是访问栈地址所引发的缺页异常，针对请求调页方面，都是每次缺页异常申请分配一页，当程序本身的代码段、数据段或者栈都较大时，那么对对应段的访问将导致大量的缺页异常，需要多次请求调页，假设一个程序代码段大小为1M，那么该程序对代码段的访问最多将需要经历256次缺页异常才能完成，需要申请256次调页，降低了系统的性能。

发明内容

本发明实施例提供一种缺页异常处理方法，可以在一次缺页异常中申请分配多个页面，从而减少缺页异常的次数，提高系统性能。本发明实施例还提供相应的装置及系统。

一种缺页异常的处理方法，包括：

当同一进程在同一虚拟内存区VMA中连续发生缺页异常的次数达到预置阈值时，获取第一数值和第二数值，所述第一数值为发生缺页异常的次数达到预置阈值后，每次发生缺页异常时，建立VMA中虚拟地址页与物理页帧关联映射的个数，所述第二数值为所述同一进程所在的VMA中未映射物理页帧的虚拟地址页的个数；

比较所述获取的第一数值和所述第二数值的大小；

当所述第二数值大于等于所述第一数值时，每次发生缺页异常时，按照关联映射的方向，建立连续的第一数值个虚拟地址页与物理页帧的关联映射，以使所述同一进程快速读取物理内存；

当所述第二数值小于第一数值时，每次缺页异常时，按照关联映射的方向，建立连续的第二数值个虚拟地址页与物理页帧的关联映射，以使所述同一进程快速读取物理内存。

一种缺页异常的处理方法，包括：

当同一进程在同一VMA中连续发生缺页异常的次数达到预置阈值时，获取第三数值，所述第三数值为所述VMA中未与物理页帧关联映射的虚拟地址页的个数；

按照关联映射的方向，建立连续的第三数值个虚拟地址页与物理页帧的关联映射。

一种缺页异常的处理装置，包括：

第一获取单元，用于当同一进程在同一虚拟内存区VMA中连续发生缺页异常的次数达到预置阈值时，获取第一数值和第二数值，所述第一数值为发生缺页异常的次数达到预置阈值后，每次发生缺页异常时，建立VMA中虚拟地址页与物理页帧关联映射的个数，所述第二数值为所述同一进程所在的VMA中未映射物理页帧的虚拟地址页的个数；

比较单元，用于比较所述第一获取单元获取的第一数值和第二数值的大小；

第一映射建立单元，用于当所述比较单元比较出所述第二数值大于等于所述第一数值时，每次发生缺页异常时，按照关联映射的方向，建立连续的第一数值个虚拟地址页与物理页帧的关联映射，以使所述同一进程快速读取物理内存；

所述第一映射建立单元，还用于当所述比较单元比较出第二数值小于第一数值时，每次缺页异常时，按照关联映射的方向，建立连续的第二数值个虚拟地址页与物理页帧的关联映射，以使所述同一进程快速读取物理内存。

一种缺页异常的处理装置，包括：

第二获取单元，用于当同一进程在同一VMA中连续发生缺页异常的次数达到预置阈值时，获取第三数值，所述第三数值为所述VMA中未与物理页帧关联映射的虚拟地址页的个数；