|
頁(yè)面錯(cuò)誤
頁(yè)面錯(cuò)誤指當(dāng)軟件試圖讀取或?qū)懭霕?biāo)記為“不存在”的虛擬內(nèi)存位置時(shí)發(fā)生的中斷。頁(yè)面錯(cuò)誤記錄了一個(gè)進(jìn)程必須從硬盤(pán)上恢復(fù)的次數(shù)。
在“任務(wù)管理器”中，頁(yè)面錯(cuò)誤是進(jìn)程中當(dāng)數(shù)據(jù)不在內(nèi)存而必須從磁盤(pán)檢索的次數(shù)。頁(yè)面錯(cuò)誤值從進(jìn)程啟動(dòng)的時(shí)間開(kāi)始累計(jì)。
頁(yè)面錯(cuò)誤增量
在“任務(wù)管理器”中，自上一次更新開(kāi)始的頁(yè)面錯(cuò)誤次數(shù)的變化。
具體參見(jiàn): 幫助--任務(wù)管理器--使用進(jìn)程--進(jìn)程計(jì)數(shù)器列標(biāo)題--頁(yè)面錯(cuò)誤
頁(yè)面錯(cuò)誤不表示程序存在錯(cuò)誤。不管內(nèi)存多大，WINDOWS都離不開(kāi)虛擬內(nèi)存（利用磁盤(pán)），多少都會(huì)利用虛擬內(nèi)存來(lái)存入一些數(shù)據(jù)，比如程序被最小化。
頁(yè)面錯(cuò)誤 任務(wù)管理器 主要檢測(cè)內(nèi)存情況的。
轉(zhuǎn)載地址： http://blog.sina.com.cn/s/blog_51396f890100qjtb.html
內(nèi)存監(jiān)控
開(kāi)發(fā)的一個(gè)項(xiàng)目中，遇到了內(nèi)存泄露的情況，發(fā)現(xiàn)此時(shí)頁(yè)面錯(cuò)誤增量在300多，什么是頁(yè)面錯(cuò)誤增量？
上網(wǎng)看了一下，這個(gè)就是當(dāng)程序需要訪問(wèn)內(nèi)存時(shí)，待訪問(wèn)的地址不再物理內(nèi)存中，需要換頁(yè)將虛擬內(nèi)存頁(yè)換到物理內(nèi)存中。頁(yè)面錯(cuò)誤增量大，會(huì)導(dǎo)致運(yùn)行效率差，贓頁(yè)多。
但是為什么會(huì)出現(xiàn)這個(gè)情況？是OS的問(wèn)題還是APP的問(wèn)題？還不清楚，需要再查一下。
如果要查看程序使用情況，可以調(diào)用接口GetProcessMemoryInfo
- BOOL GetProcessMemoryInfo(
- HANDLE Process,
- PPROCESS_MEMORY_COUNTERS ppsmemCounters,
- DWORD cb
- );
如果需要限制程序使用虛擬內(nèi)存的大小，可使用SetProcessWorkingSetSize，注意：這樣可能會(huì)降低運(yùn)行效率.
- BOOL SetProcessWorkingSetSize(
- HANDLE hProcess,
- SIZE_T dwMinimumWorkingSetSize,
- SIZE_T dwMaximumWorkingSetSize
- );
內(nèi)存管理和緩存管理的細(xì)節(jié)，所以記錄詳細(xì)點(diǎn)，其他的東西（僅指基本組件）理解還可以。。以備忘的形式慢慢po上來(lái)~
頁(yè)面交換
使用技巧
對(duì)于虛擬內(nèi)存如何設(shè)置的問(wèn)題，微軟已經(jīng)給我們提供了官方的解決辦法，對(duì)于一般情況下，我們推薦采用如下的設(shè)置方法：
-
頁(yè)面文件，文件的大小由你對(duì)系統(tǒng)的設(shè)置決定。具體設(shè)置方法如下：打開(kāi)"我的電腦"的"屬性"設(shè)置窗口，切換到"高級(jí)"選項(xiàng)卡，在"啟動(dòng)和故障恢復(fù)"窗口的"寫(xiě)入調(diào)試信息"欄，如果你采用的是試和錯(cuò)誤報(bào)告了。所以折中的辦法是在系統(tǒng)盤(pán)設(shè)置較小的頁(yè)面文件，只要夠用就行了。
-
內(nèi)存，其最小值設(shè)置為物理內(nèi)存的1.5倍，最大值設(shè)置為物理內(nèi)存的3倍，該分區(qū)專門(mén)用來(lái)存儲(chǔ)頁(yè)面文件，不要再存放其它任何文件。之所以單獨(dú)劃分一個(gè)分區(qū)用來(lái)設(shè)置虛擬內(nèi)存，主要是基于兩點(diǎn)考慮：其一，由于該分區(qū)上沒(méi)有其它文件，這樣分區(qū)不會(huì)產(chǎn)生磁盤(pán)碎片，這樣能保證頁(yè)面文件的數(shù)據(jù)讀寫(xiě)不受磁盤(pán)碎片的干擾；其二，按照Windows對(duì)內(nèi)存的管理技術(shù)，Windows會(huì)優(yōu)先使用不經(jīng)常訪問(wèn)的分區(qū)上的頁(yè)面文件，這樣也減少了讀取系統(tǒng)盤(pán)里的頁(yè)面文件的機(jī)會(huì)，減輕了系統(tǒng)盤(pán)的壓力。
-
頁(yè)面文件，則其它硬盤(pán)分區(qū)不設(shè)置任何頁(yè)面文件。因?yàn)檫^(guò)多的分區(qū)設(shè)置頁(yè)面文件，這樣會(huì)導(dǎo)致，硬盤(pán)磁頭反復(fù)的在不同的分區(qū)來(lái)回讀取。這樣既耽誤了系統(tǒng)速率，也會(huì)減少硬盤(pán)的壽命。當(dāng)然，如果你有多個(gè)硬盤(pán)，則可以為每個(gè)硬盤(pán)都創(chuàng)建一個(gè)頁(yè)面文件。當(dāng)信息分布在多個(gè)頁(yè)面文件上時(shí)，硬盤(pán)控制器可以同時(shí)在多個(gè)硬盤(pán)上執(zhí)行讀取和寫(xiě)入操作。這樣系統(tǒng)性能將得到提高。
換頁(yè)錯(cuò)誤
換頁(yè)錯(cuò)誤，即Page fault。
Page Fault 是在進(jìn)程嘗試執(zhí)行代碼指導(dǎo)，或者引用進(jìn)程所映射物理內(nèi)存中并不存在的數(shù)據(jù)頁(yè)時(shí)，操作系統(tǒng)記錄的事件。換句話說(shuō)，進(jìn)程需要的內(nèi)存頁(yè)實(shí)際上可能還處于物理內(nèi)存中，但是由于它無(wú)法再分配到進(jìn)程中，所以當(dāng)進(jìn)程將此頁(yè)讀取回到它的內(nèi)存頁(yè)時(shí)，就發(fā)生了Page Fault。
在開(kāi)發(fā)上，我認(rèn)為主要是優(yōu)化內(nèi)存讀取方式，如果存在大量的文件讀取，虛擬內(nèi)存也就多，換頁(yè)次數(shù)就多，自然也很多，不作為主要的評(píng)測(cè)指標(biāo)。
現(xiàn)在內(nèi)存都是分頁(yè)的， 如果你要讀或者寫(xiě)的頁(yè)還沒(méi)分在內(nèi)存里， 就出現(xiàn)缺頁(yè)錯(cuò)了。 這種事情在程序啟動(dòng)的時(shí)候可能非常頻繁， 但是也不用你自己處理， 一般系統(tǒng)會(huì)自己搞定這事的， 搞不定就直接死機(jī)。。
轉(zhuǎn)載：http://en./wiki/Page_fault
頁(yè)缺失 (計(jì)算機(jī)科學(xué))
維基百科，自由的百科全書(shū)
頁(yè)缺失（英語(yǔ)：Page fault，又名硬錯(cuò)誤、分頁(yè)錯(cuò)誤、尋頁(yè)缺失、缺頁(yè)中斷、頁(yè)故障等）指的是當(dāng)軟件試圖訪問(wèn)已映射在虛擬地址空間中，但是目前并未被加載在物理內(nèi)存中的一個(gè)分頁(yè)時(shí)，由中央處理器的內(nèi)存管理單元所發(fā)出的中斷。
通常情況下，用于處理此中斷的程序是操作系統(tǒng)的一部分。如果操作系統(tǒng)判斷此次訪問(wèn)是有效的，那么操作系統(tǒng)會(huì)嘗試將相關(guān)的分頁(yè)從硬盤(pán)上的虛擬內(nèi)存文件中調(diào)入內(nèi)存。而如果訪問(wèn)是不被允許的，那么操作系統(tǒng)通常會(huì)結(jié)束相關(guān)的進(jìn)程。[1]
雖然其名為“頁(yè)缺失”錯(cuò)誤，但實(shí)際上這并不一定是一種錯(cuò)誤。而且這一機(jī)制對(duì)于利用虛擬內(nèi)存來(lái)增加程序可用內(nèi)存空間的操作系統(tǒng)（比如Microsoft Windows和各種類Unix系統(tǒng)）中都是常見(jiàn)且有必要的。
微軟在較新版Windows（Windows Vista及以上）的資源監(jiān)視器中使用“硬錯(cuò)誤”這一術(shù)語(yǔ)來(lái)指代“頁(yè)缺失”。[2]
軟性頁(yè)缺失指頁(yè)缺失發(fā)生時(shí)，相關(guān)的頁(yè)已經(jīng)被加載進(jìn)內(nèi)存，但是沒(méi)有向MMU注冊(cè)的情況。操作系統(tǒng)只需要在MMU中注冊(cè)相關(guān)頁(yè)對(duì)應(yīng)的物理地址即可。[1]
發(fā)生這種情況的可能性之一，是一塊物理內(nèi)存被兩個(gè)或多個(gè)程序共享，操作系統(tǒng)已經(jīng)為其中的一個(gè)裝載并注冊(cè)了相應(yīng)的頁(yè)，但是沒(méi)有為另一個(gè)程序注冊(cè)。
可能性之二，是該頁(yè)已被從CPU的工作集中移除，但是尚未被交換到磁盤(pán)上。比如OpenVMS這樣的使用次級(jí)頁(yè)緩存的系統(tǒng)，就有可能會(huì)在工作集過(guò)大的情況下，將某頁(yè)從工作集中去除，但是不寫(xiě)入硬盤(pán)也不擦除（比如說(shuō)這一頁(yè)被讀出硬盤(pán)后沒(méi)被修改過(guò)），只是放入空閑頁(yè)表。除非有其他程序需要，導(dǎo)致這一頁(yè)被分配出去了，不然這一頁(yè)的內(nèi)容不會(huì)被修改。當(dāng)原程序再次需要該頁(yè)內(nèi)的數(shù)據(jù)時(shí)，如果這一頁(yè)確實(shí)沒(méi)有被分配出去，那么系統(tǒng)只需要重新為該頁(yè)在MMU內(nèi)注冊(cè)映射即可。[3]
與軟性頁(yè)缺失相反，硬性頁(yè)缺失是指相關(guān)的頁(yè)在頁(yè)缺失發(fā)生時(shí)未被加載進(jìn)內(nèi)存的情況。這時(shí)操作系統(tǒng)需要：[4]
- 尋找到一個(gè)空閑的頁(yè)?；蛘甙蚜硗庖粋€(gè)使用中的頁(yè)寫(xiě)到磁盤(pán)上（如果其在最后一次寫(xiě)入后發(fā)生了變化的話），并注銷在MMU內(nèi)的記錄
- 將數(shù)據(jù)讀入被選定的頁(yè)
- 向MMU注冊(cè)該頁(yè)
硬性頁(yè)缺失導(dǎo)致的性能損失是很大的。以一塊7200rpm的主流機(jī)械硬盤(pán)為例，其平均尋道時(shí)間為8.5毫秒，讀入內(nèi)存需要0.05毫秒。相對(duì)的，DDR3內(nèi)存的訪問(wèn)延遲通常在數(shù)十到100納秒之間，性能差距可能會(huì)達(dá)到8萬(wàn)到22萬(wàn)倍。
另外，有些操作系統(tǒng)會(huì)將程序的一部分延遲到需要使用的時(shí)候再加載入內(nèi)存執(zhí)行，以此來(lái)提升性能。這一特性也是通過(guò)捕獲硬性頁(yè)缺失達(dá)到的。[5]
當(dāng)硬性頁(yè)缺失過(guò)于頻繁的發(fā)生時(shí)，稱發(fā)生系統(tǒng)顛簸。
[編輯]無(wú)效
當(dāng)程序訪問(wèn)的虛擬地址是不存在于虛擬地址空間內(nèi)的時(shí)候，則發(fā)生無(wú)效頁(yè)缺失。一般來(lái)說(shuō)這是個(gè)軟件問(wèn)題，但是也不排除硬件可能，比如因?yàn)閮?nèi)存故障而損壞了一個(gè)正確的指針。
具體動(dòng)作與所使用的操作系統(tǒng)有關(guān)，比如Windows會(huì)使用異常機(jī)制向程序報(bào)告，而類Unix系統(tǒng)則會(huì)使用信號(hào)機(jī)制。如果程序未處理相關(guān)問(wèn)題，那么操作系統(tǒng)會(huì)執(zhí)行默認(rèn)處理方式，通常是轉(zhuǎn)儲(chǔ)內(nèi)存、終止相關(guān)的程序，然后向用戶報(bào)告。[4][6]
[編輯]參考與延伸閱讀
- John L. Hennessy, David A. Patterson, Computer Architecture, A Quantitative Approach (ISBN 1-55860-724-2)
- Tanenbaum, Andrew S. Operating Systems: Design and Implementation (Second Edition). New Jersey: Prentice-Hall 1997.
- Intel Architecture Software Developer's Manual–Volume 3: System Programming
非法訪問(wèn)和無(wú)效頁(yè)錯(cuò)誤處理
非法訪問(wèn)和無(wú)效頁(yè)錯(cuò)誤可能會(huì)導(dǎo)致程序崩潰，分割錯(cuò)誤，總線錯(cuò)誤或核心轉(zhuǎn)儲(chǔ)的操作系統(tǒng)環(huán)境。這些問(wèn)題通常是由于軟件缺陷，但可能會(huì)損壞硬件內(nèi)存錯(cuò)誤，如由超頻所引起的，指針和正確的軟件故障。
如Windows和UNIX的操作系統(tǒng)（以及其他類UNIX系統(tǒng)）提供不同的頁(yè)故障引起的錯(cuò)誤報(bào)告機(jī)制。Windows使用結(jié)構(gòu)化異常處理報(bào)告故障無(wú)效的存取訪問(wèn)沖突異常，UNIX（UNIX-like）的系統(tǒng)通常使用信號(hào)，如SIGSEGV，報(bào)告這些錯(cuò)誤條件的方案。
如果收到錯(cuò)誤的程序不處理，操作系統(tǒng)執(zhí)行的默認(rèn)操作，一般涉及終止正在運(yùn)行的過(guò)程中導(dǎo)致錯(cuò)誤的條件，并通知用戶，該計(jì)劃已發(fā)生了故障。最新版本的Windows中經(jīng)常報(bào)道這樣的問(wèn)題，就類似“這個(gè)程序必須關(guān)閉”（有經(jīng)驗(yàn)的用戶或程序員提供一個(gè)調(diào)試器仍然可以獲取詳細(xì)信息）。最新的Windows版本UNIX和類UNIX操作系統(tǒng)報(bào)告這些條件的用戶提供的錯(cuò)誤信息，如“分割違反”或“巴士，也可以編寫(xiě)一個(gè)小型轉(zhuǎn)儲(chǔ)（類似的原則，以一個(gè)核心轉(zhuǎn)儲(chǔ)）描述的狀態(tài)崩潰的過(guò)程。錯(cuò)誤“，也可能產(chǎn)生核心轉(zhuǎn)儲(chǔ)。
[ 編輯 ]性能
頁(yè)故障，由于其本身的性質(zhì)，一個(gè)程序或操作系統(tǒng)的性能降低和退化的情況可能會(huì)導(dǎo)致顛簸。優(yōu)化程序和操作系統(tǒng)數(shù)量減少的頁(yè)面錯(cuò)誤，提高程序性能，甚至整個(gè)系統(tǒng)。的兩個(gè)主要側(cè)重的優(yōu)化工作，降低整體內(nèi)存使用率和改善記憶的地方。為了減少頁(yè)面系統(tǒng)中的故障，程序員必須使用適當(dāng)?shù)?a title="頁(yè)面替換算法" style="text-decoration:none; color:rgb(11,0,128)" needtodo="http://en./wiki/Page_replacement_algorithm">頁(yè)面置換算法，適合當(dāng)前需求和最大限度地提高了頁(yè)面的點(diǎn)擊。許多人都被提出，如實(shí)施啟發(fā)式算法，以減少發(fā)病的頁(yè)面錯(cuò)誤。一般情況下，提供更多的物理內(nèi)存，也減少了頁(yè)面錯(cuò)誤。
主要頁(yè)錯(cuò)誤的傳統(tǒng)（硬盤(pán)）計(jì)算機(jī)上可以有一個(gè)顯著的性能影響。平均的硬盤(pán)具有的平均旋轉(zhuǎn)等待時(shí)間為3ms，尋道時(shí)間為5ms，和轉(zhuǎn)印時(shí)間為0.05毫秒/頁(yè)。因此，總的尋呼時(shí)間是8ms的（8 000我們）附近。如果內(nèi)存訪問(wèn)時(shí)間為0.2，那么頁(yè)面故障，使操作約40,000倍的速度。
MMU
MMU是Memory Management Unit的縮寫(xiě)，中文名是內(nèi)存管理單元，它是中央處理器（CPU）中用來(lái)管理虛擬存儲(chǔ)器、物理存儲(chǔ)器的控制線路，同時(shí)也負(fù)責(zé)虛擬地址映射為物理地址，以及提供硬件機(jī)制的內(nèi)存訪問(wèn)授權(quán)。
許多年以前，當(dāng)人們還在使用DOS或是更古老的操作系統(tǒng)的時(shí)候，計(jì)算機(jī)的內(nèi)存還非常小，一般都是以K為單位進(jìn)行計(jì)算，相應(yīng)的，當(dāng)時(shí)的程序規(guī)模也不大，所以內(nèi)存容量雖然小，但還是可以容納當(dāng)時(shí)的程序。但隨著圖形界面的興起還有用戶需求的不斷增大，應(yīng)用程序的規(guī)模也隨之膨脹起來(lái)，終于一個(gè)難題出現(xiàn)在程序員的面前，那就是應(yīng)用程序太大以至于內(nèi)存容納不下該程序，通常解決的辦法是把程序分割成許多稱為覆蓋塊（overlay）的片段。覆蓋塊0首先運(yùn)行，結(jié)束時(shí)他將調(diào)用另一個(gè)覆蓋塊。雖然覆蓋塊的交換是由OS完成的，但是必須先由程序員把程序先進(jìn)行分割，這是一個(gè)費(fèi)時(shí)費(fèi)力的工作，而且相當(dāng)枯燥。人們必須找到更好的辦法從根本上解決這個(gè)問(wèn)題。不久人們找到了一個(gè)辦法，這就是虛擬存儲(chǔ)器(virtual memory).虛擬存儲(chǔ)器的基本思想是程序，數(shù)據(jù)，堆棧的總的大小可以超過(guò)物理存儲(chǔ)器的大小，操作系統(tǒng)把當(dāng)前使用的部分保留在內(nèi)存中，而把其他未被使用的部分保存在磁盤(pán)上。比如對(duì)一個(gè)16MB的程序和一個(gè)內(nèi)存只有4MB的機(jī)器，操作系統(tǒng)通過(guò)選擇，可以決定各個(gè)時(shí)刻將哪4M的內(nèi)容保留在內(nèi)存中，并在需要時(shí)在內(nèi)存和磁盤(pán)間交換程序片段，這樣就可以把這個(gè)16M的程序運(yùn)行在一個(gè)只具有4M內(nèi)存機(jī)器上了。而這個(gè)16M的程序在運(yùn)行前不必由程序員進(jìn)行分割。
任何時(shí)候，計(jì)算機(jī)上都存在一個(gè)程序能夠產(chǎn)生的地址集合，我們稱之為地址范圍。這個(gè)范圍的大小由CPU的位數(shù)決定，例如一個(gè)32位的CPU，它的地址范圍是0~0xFFFFFFFF （4G)，而對(duì)于一個(gè)64位的CPU，它的地址范圍為0~0xFFFFFFFFFFFFFFFF （16E).這個(gè)范圍就是我們的程序能夠產(chǎn)生的地址范圍，我們把這個(gè)地址范圍稱為虛擬地址空間，該空間中的某一個(gè)地址我們稱之為虛擬地址。與虛擬地址空間和虛擬地址相對(duì)應(yīng)的則是物理地址空間和物理地址，大多數(shù)時(shí)候我們的系統(tǒng)所具備的物理地址空間只是虛擬地址空間的一個(gè)子集。這里舉一個(gè)最簡(jiǎn)單的例子直觀地說(shuō)明這兩者，對(duì)于一臺(tái)內(nèi)存為256M的32bit x86主機(jī)來(lái)說(shuō)，它的虛擬地址空間范圍是0~0xFFFFFFFF（4G），而物理地址空間范圍是0x000000000~0x0FFFFFFF（256M）。
大多數(shù)使用虛擬存儲(chǔ)器的系統(tǒng)都使用一種稱為分頁(yè)（paging）機(jī)制。虛擬地址空間劃分成稱為頁(yè)（page）的單位，而相應(yīng)的物理地址空間也被進(jìn)行劃分，單位是頁(yè)幀(frame).頁(yè)和頁(yè)幀的大小必須相同。在這個(gè)例子中我們有一臺(tái)可以生成32位地址的機(jī)器，它的虛擬地址范圍從0~0xFFFFFFFF（4G），而這臺(tái)機(jī)器只有256M的物理地址，因此他可以運(yùn)行4G的程序，但該程序不能一次性調(diào)入內(nèi)存運(yùn)行。這臺(tái)機(jī)器必須有一個(gè)達(dá)到可以存放4G程序的外部存儲(chǔ)器（例如磁盤(pán)或是FLASH），以保證程序片段在需要時(shí)可以被調(diào)用。在這個(gè)例子中，頁(yè)的大小為4K，頁(yè)幀大小與頁(yè)相同——這點(diǎn)是必須保證的，因?yàn)閮?nèi)存和外圍存儲(chǔ)器之間的傳輸總是以頁(yè)為單位的。對(duì)應(yīng)4G的虛擬地址和256M的物理存儲(chǔ)器，他們分別包含了1M個(gè)頁(yè)和64K個(gè)頁(yè)幀。
現(xiàn)代的多用戶多進(jìn)程操作系統(tǒng)，需要MMU，才能達(dá)到每個(gè)用戶進(jìn)程都擁有自己獨(dú)立的地址空間的目標(biāo)。使用MMU,操作系統(tǒng)劃分出一段地址區(qū)域，在這塊地址區(qū)域中，每個(gè)進(jìn)程看到的內(nèi)容都不一定一樣。例如MICROSOFT WINDOWS操作系統(tǒng)將地址范圍4M-2G劃分為用戶地址空間，進(jìn)程A在地址0X400000（4M）映射了可執(zhí)行文件，進(jìn)程B同樣在地址0X400000（4M）映射了可執(zhí)行文件，如果A進(jìn)程讀地址0X400000，讀到的是A的可執(zhí)行文件映射到RAM的內(nèi)容，而進(jìn)程B讀取地址0X400000時(shí)，則讀到的是B的可執(zhí)行文件映射到RAM的內(nèi)容。
鏈接地址鏈接地址2、提供硬件機(jī)制的內(nèi)存訪問(wèn)授權(quán)
采用MMU還有利于選擇性地將頁(yè)面映射或解映射到邏輯地址空間。物理存儲(chǔ)器頁(yè)面映射至邏輯空間，以保持當(dāng)前進(jìn)程的代碼，其余頁(yè)面則用于數(shù)據(jù)映射。類似地，物理存儲(chǔ)器頁(yè)面通過(guò)映射可保持進(jìn)程的線程堆棧。RTOS可以在每個(gè)線程堆棧解映射之后，很容易地保留邏輯地址所對(duì)應(yīng)的頁(yè)面內(nèi)容。這樣，如果任何線程分配的堆棧發(fā)生溢出，將產(chǎn)生硬件存儲(chǔ)器保護(hù)故障，內(nèi)核將掛起該線程，而不使其破壞位于該地址空間中的其它重要存儲(chǔ)器區(qū)，如另一線程堆棧。這不僅在線程之間，還在同一地址空間之間增加了存儲(chǔ)器保護(hù)。
|
