共享页帧的原理与解析

2023-10-04 02:10:09

共享页帧概述

共享页帧是一种内存管理技术，允许多个进程共享同一页物理内存。这可以提高内存利用率，并减少内存碎片。共享页帧的原理如下：

当一个进程访问一个不在内存中的页面时，就会引发一个缺页中断。
操作系统会将这个页面从磁盘加载到内存中，并将这个页面的地址分配给进程。
如果其他进程也需要访问这个页面，操作系统会将这个页面的副本分配给这些进程。
这些进程都可以访问同一个物理内存页面，而无需将这个页面复制到多个不同的内存位置。

共享页帧可以提高内存利用率，并减少内存碎片。内存利用率是指内存中被进程使用的部分所占的比例。内存碎片是指内存中无法被进程使用的部分。共享页帧可以提高内存利用率，是因为它允许多个进程共享同一页物理内存。共享页帧可以减少内存碎片，是因为它可以防止进程将同一个页面复制到多个不同的内存位置。

Linux 0.11内核中的共享页帧实现

在Linux 0.11内核中，共享页帧是通过share_page()函数实现的。share_page()函数会检查一个页面是否可以被共享。如果这个页面可以被共享，share_page()函数就会将这个页面的地址分配给另一个进程。

share_page()函数的实现如下：

int share_page(struct task_struct *p, struct page *page)
{
    int err;

    if (!p || !page)
        return -EINVAL;

    if (PageAnon(page))
        return -EPERM;

    if (PageLocked(page))
        return -EBUSY;

    if (!try_to_share(p, page))
        return -EAGAIN;

    err = get_user_pages(p, p->mm, page->index << PAGE_SHIFT,
                         1, 0, &page, NULL);
    if (err < 0)
        return err;

    return 0;
}