Linux kernel 分析之二十二：内存管理-page fault处理流程
page&fault是Linux内存管理中比较关键的部分。理解了page&fault的处理流程，有助于对Linux内核的内存管理机制的全面理解。因为要考虑到各种异常情况，并且为了使内核健壮高效，所以page&fault的处理流程是比较复杂的。我把这个繁琐的处理流程放在最后。在page&fault处理函数中使用了很多lazy&algorithm。它的核心思想是，由于磁盘IO非常耗时，所以把这些操作尽可能的延迟，从而省略不必要的操作。
以下是几种会导致page&fault的情景：1.用户态按需调页:
为了提高效率，Linux实现了按需调页。应用程序在装载时，并不立即把所有内容读到内存里，而仅仅是设置一下mm_struct，直到产生page&fault时，才真正地分配物理内存。如果没有分配对应的页表，首先分配页表。这种情况下的缺页可能是匿名页(调用do_no_page)，可能是映射到文件中的页(调用do_file_page)，也可能是交换分区的页(调用do_swap_page)。此外，还可以判断是不是COW（写时复制）。2.主内核页目录的同步：
内核页表信息保存在主内核页全局目录中，虚存段信息放在vm_struct中。进程页表的内核部分要保持与主内核页全局目录的同步。当内核调用vmalloc等函数，对内核态虚拟地址进行非线性映射时，修改主内核页全局目录，但是不修改进程页表的内核部分。这会引起page&fault。page&fault&处理函数会执行vmalloc_fault里的代码，对进程的页表进行同步。
3.对exception&table中的异常操作的处理
内核函数通过系统调用等方式访问用户态的buffer，可能会在内核态导致page&fault。这一类page&fault是可以被fixup的，所有这些代码的地址都放在exception&table中。并且这些代码有异常处理函数，被称为fixup&code。page&fault&处理函数查找对应的fixup&code，并且把返回时的rip设置为fixup&code。当page&fault处理完毕，内核会调用fixup&code，对异常进行处理。典型的例子是copy_from_user。4.堆栈自动扩展
并不是所有的指针越界都会导致SEGV段错误。当指针越界的量很小，并且正好在当前堆栈的下方时，内核会认为这是正常的堆栈扩展，为堆栈分配更多物理内存。5.对用户态指针越界的检查
如果指针越界，并且不是堆栈扩展，那么内核认为是应用程序的段错误，向应用程序强制发送SEGV信号。6.oops
如果page&fault不是应用程序引起，并且不是内核中正常的缺页，那么内核认为是内核自己的错误。page&fault会调用__die()打印这时的内核状态，包括寄存器，堆栈等等。
Page&fault的处理流程如下：1.对参数有效性的检查：
a)如果出错地址在内核态，并且不是vmallloc引起的，那么oops，内核bug
b)如果内核在执行内核线程或者进行不容打断的操作（中断处理程序，延迟函数，禁止抢占的代码），oops
c)如果出错地址在用户态，并且可以在exception&table中找到，那么执行exception的处理函数，正常返回，否则，oops2.如果在进程的地址空间vma找不到对应的vma，
a)判断是不是堆栈扩展，如果是，扩展堆栈。
b)如果错误在内核态发生，在exception&table寻找异常处理函数：fixupc)如果在用户态，向当前进程发送一个SIGV的信号。
3.如果在进程的地址空间内
a)如果是写访问
i.如果没有写权限，非法访问
ii.如果vma有写权限，pte没有写权限，判断是不是COW，是的话调用
do_wp_page。
b)如果是读访问，没有读权限，非法访问
c)如果不是权限问题，是普通的缺页，调用handle_mm_fault来解决
i.handle_mm_fault，如有需要，分配pud,pmd,pteii.如果页不在内存中
1.如果还没有分配物理内存，调用do_no_page
2.如果映射到文件中，还没有读入内存，调用do_file_page3.如果该页的内容在交换分区上，调用do_swap_page
4.如果在内核态缺页，并且是由于vmalloc引起
a)根据master&kernel&page&table&同步
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浏览器的内核是多线程的，它们在内核控制下相互配合以保持同步，一个浏览器至少实现三个常驻线程：JavaScript引擎线程，GUI渲染线程，浏览器事件触发线程。
JavaScript引擎是基于事件驱动单线程执行的，JavaScript引擎一直等待着任务队列中任务的到来，然后加以处理，浏览器无论什么时候都只有一个JavaScript线程在运行JavaScript程序。
GUI渲染线程负责渲染浏览器界面，当界面需要重绘（Repaint）或由于某种操作引发回流(Reflow)时，该线程就会执行。但需要注意，GUI渲染线程与JavaScript引擎是互斥的，当JavaScript引擎执行时GUI线程会被挂起，GUI更新会被保存在一个队列中等到JavaScript引擎空闲时立即被执行。
事件触发线程，当一个事件被触发时，该线程会把事件添加到待处理队列的队尾，等待JavaScript引擎的处理。这些事件可来自JavaScript引擎当前执行的代码块如setTimeout、也可来自浏览器内核的其他线程如鼠标点击、Ajax异步请求等，但由于JavaScript的单线程关系，所有这些事件都得排队等待JavaScript引擎处理（当线程中没有执行任何同步代码的前提下才会执行异步代码）。
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若您的电脑出现蓝屏报错：Page fault in nonpaged area， 请试试下面的步骤：首先，请先进入安全模式：强制重启(按电源键关机，再按电源键开机)，一直点按F8，进入安全模式如果上述方法无效，请尝试：强制重启三次，进入疑难解答--高级选项--启动设置--重启之后按F4进入安全模式然后，把C:\windows\system32\drivers文件夹里的peckp.sys文件重命名为peckp.sys.dak。重启电脑。-教程来自微软工程师
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【windows10】进入“安全模式”，以修复蓝屏重启方案
【windows10】安装失败，无法开机，无限重启，回滚到原系统教程!
这是因为目前网银不兼容win10，特别是邮政
手贱重置，无限蓝屏重启怎么办？
出现这个问题卸载显卡驱动没用，刚回滚，就看到这帖子置顶了
交通银行的某个插件也会把系统搞蓝屏 后来我就卸载了
求N卡开机黑屏解决办法，不用N卡驱动也不是办法，玩游戏不能一直用集显
2017全新windows10,运行稳定,万能驱动兼容,下载速度快,一键安装;windows10 电脑装机必选.
我看了 没有这个文件 还有其他的原因吗？
我有过这种蓝屏，重置了
重置了有用吗　✎﹏﹏　尐忆昔丶为您报时: 日 周六 20时55分12秒012毫秒
第二次推送升级，出现这个错误代码8007002
重置系统无限重启，没办法进安全模式怎么办？
C盘没有出现下载包
就今天玩lol的时候载入游戏时试过一次，其它时间没试过蓝屏，有必要按照以上方法做吗？
正在回滚中，今天第三次了。。先后卸了杀软和显卡驱动，都没用
没有这个文件呀
天气软件无法使用
我就没有这个文件， 我改不了
还好我都用支付宝。。
C盘太小了吗？
建议用旧的显卡驱动。我就是用回win7的。开机不会黑屏了。直接顺利通过。15s开机。
进不去安全模式，进安全模式也是一直无限重启，每次都只能回滚到win7，试了好多次了，一直升不了win10
没有这个文件如何解决？
楼主，我进入不了疑难解答那个页面，我连续几次开关机后，会卡在键盘页面，求问，这样该怎么办啊？
没有找到这个文件怎么办
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Linux（22）
page&fault是Linux内存管理中比较关键的部分。理解了page&fault的处理流程，有助于对Linux内核的内存管理机制的全面理解。因为要考虑到各种异常情况，并且为了使内核健壮高效，所以page&fault的处理流程是比较复杂的。我把这个繁琐的处理流程放在最后。在page&fault处理函数中使用了很多lazy&algorithm。它的核心思想是，由于磁盘IO非常耗时，所以把这些操作尽可能的延迟，从而省略不必要的操作。
以下是几种会导致page&fault的情景：1.用户态按需调页:
为了提高效率，Linux实现了按需调页。应用程序在装载时，并不立即把所有内容读到内存里，而仅仅是设置一下mm_struct，直到产生page&fault时，才真正地分配物理内存。如果没有分配对应的页表，首先分配页表。这种情况下的缺页可能是匿名页(调用do_no_page)，可能是映射到文件中的页(调用do_file_page)，也可能是交换分区的页(调用do_swap_page)。此外，还可以判断是不是COW（写时复制）。2.主内核页目录的同步：
内核页表信息保存在主内核页全局目录中，虚存段信息放在vm_struct中。进程页表的内核部分要保持与主内核页全局目录的同步。当内核调用vmalloc等函数，对内核态虚拟地址进行非线性映射时，修改主内核页全局目录，但是不修改进程页表的内核部分。这会引起page&fault。page&fault&处理函数会执行vmalloc_fault里的代码，对进程的页表进行同步。
3.对exception&table中的异常操作的处理
内核函数通过系统调用等方式访问用户态的buffer，可能会在内核态导致page&fault。这一类page&fault是可以被fixup的，所有这些代码的地址都放在exception&table中。并且这些代码有异常处理函数，被称为fixup&code。page&fault&处理函数查找对应的fixup&code，并且把返回时的rip设置为fixup&code。当page&fault处理完毕，内核会调用fixup&code，对异常进行处理。典型的例子是copy_from_user。4.堆栈自动扩展
并不是所有的指针越界都会导致SEGV段错误。当指针越界的量很小，并且正好在当前堆栈的下方时，内核会认为这是正常的堆栈扩展，为堆栈分配更多物理内存。5.对用户态指针越界的检查
如果指针越界，并且不是堆栈扩展，那么内核认为是应用程序的段错误，向应用程序强制发送SEGV信号。6.oops
如果page&fault不是应用程序引起，并且不是内核中正常的缺页，那么内核认为是内核自己的错误。page&fault会调用__die()打印这时的内核状态，包括寄存器，堆栈等等。
Page&fault的处理流程如下：1.对参数有效性的检查：
a)如果出错地址在内核态，并且不是vmallloc引起的，那么oops，内核bug
b)如果内核在执行内核线程或者进行不容打断的操作（中断处理程序，延迟函数，禁止抢占的代码），oops
c)如果出错地址在用户态，并且可以在exception&table中找到，那么执行exception的处理函数，正常返回，否则，oops2.如果在进程的地址空间vma找不到对应的vma，
a)判断是不是堆栈扩展，如果是，扩展堆栈。
b)如果错误在内核态发生，在exception&table寻找异常处理函数：fixupc)如果在用户态，向当前进程发送一个SIGV的信号。
3.如果在进程的地址空间内
a)如果是写访问
i.如果没有写权限，非法访问
ii.如果vma有写权限，pte没有写权限，判断是不是COW，是的话调用
do_wp_page。
b)如果是读访问，没有读权限，非法访问
c)如果不是权限问题，是普通的缺页，调用handle_mm_fault来解决
i.handle_mm_fault，如有需要，分配pud,pmd,pteii.如果页不在内存中
1.如果还没有分配物理内存，调用do_no_page
2.如果映射到文件中，还没有读入内存，调用do_file_page3.如果该页的内容在交换分区上，调用do_swap_page
4.如果在内核态缺页，并且是由于vmalloc引起
a)根据master&kernel&page&table&同步
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