常见于程序访问未加载到内存的代码段或数据段。 访问非法地址： 程序试图访问一个不存在的虚拟地址（如超出地址空间范围）。 操作系统会判断访问是否合法，非法访问将触发异常。...如果内存不足，则触发页面置换算法（如LRU、FIFO），将某些页面换出到硬盘（即交换分区或页面文件）。 加载页面： 如果访问的页面是磁盘文件的一部分（如代码或数据），则将页面从磁盘加载到内存。...为什么要有进程地址空间 将地址从无需变有序 数据从磁盘加载到物理内存是动态加载的，顺序会变得无规则，甚至乱序。...页表中对于每一个映射关系也会有权限（rwx...）存在，当进程又不合法操作的时候，操作系统会拒绝地址映射转换，甚至杀死进程。...因为操作系统在进行正常的内存分配时，会确保分配的虚拟地址在页表中有合法的映射。而人为错误地给指针赋一个非法地址，打破了这种正常的映射关系。
真正的文件读取是当进程发起读或写操作时。 9、进程的读或写操作访问虚拟地址空间这一段映射地址，通过查询页表，发现这一段地址并不在物理页面上。...这样造成读文件时需要先将文件页从磁盘拷贝到页缓存中，由于页缓存处在内核空间，不能被用户进程直接寻址，所以还需要将页缓存中数据页再次拷贝到内存对应的用户空间中。...在之后访问数据时发现内存中并无数据，从而发起的缺页异常，此时通过建立好的映射关系，使用 一次数据拷贝 ，就可以将磁盘中的数据传入内存中的用户空间，供进程使用。...同时，如果进程A和进程B都映射了区域C，当A第一次读取C时通过缺页从磁盘复制文件页到内存中；但当B再读C的相同页面时，虽然也会产生缺页异常，但是不再需要从磁盘中复制文件过来，而可直接使用已经保存在内存中的文件数据...内存映射文件的例子 munmap函数 为某个进程的地址空间解除一段映射关系，我们调用munmap： int munmap( void * addr, size_t len); 当进程终止时，该进程的映射内存会自动解除
实现映射关系后，进程就可以采用指针的方式读写操作这一段内存，而系统会自动回写脏页面到对应的文件磁盘上，即完成了对文件的操作而不必再调用read，write等系统调用函数。...真正的文件读取是当进程发起读或写操作时。 9、进程的读或写操作访问虚拟地址空间这一段映射地址，通过查询页表，发现这一段地址并不在物理页面上。...在之后访问数据时发现内存中并无数据，从而发起的缺页异常，此时通过建立好的映射关系，使用 一次数据拷贝 ，就可以将磁盘中的数据传入内存中的用户空间，供进程使用。...同时，如果进程A和进程B都映射了区域C，当A第一次读取C时通过缺页从磁盘复制文件页到内存中；但当B再读C的相同页面时，虽然也会产生缺页异常，但是不再需要从磁盘中复制文件过来，而可直接使用已经保存在内存中的文件数据...内存映射文件的例子 munmap函数 为某个进程的地址空间解除一段映射关系，我们调用munmap： int munmap( void * addr, size_t len); 当进程终止时，该进程的映射内存会自动解除
读写文件时并不是直接对磁盘上的文件进行操作的，而是通过 页缓存 作为中转的，而页缓存就是物理内存中的内存页。所以，mmap() 可以通过将文件的页缓存映射到虚拟内存空间来实现对文件的映射。...由于 mmap() 系统调用并没有直接将文件的页缓存映射到虚拟内存中，所以当访问到没有映射的虚拟内存地址时，将会触发 缺页异常。...而之后访问数据时发现内存中并无数据而发起的缺页异常过程，可以通过已经建立好的映射关系，只使用一次数据拷贝，就从磁盘中将数据传入内存的用户空间中，供进程使用。...同时，如果进程A和进程B都映射了区域C，当A第一次读取C时通过缺页从磁盘复制文件页到内存中；但当B再读C的相同页面时，虽然也会产生缺页异常，但是不再需要从磁盘中复制文件过来，而可直接使用已经保存在内存中的文件数据...，建立页表，该过程在mmap函数中并未实现，此时只是创建了映射关系，并不将任何文件数据拷贝至主存中，真正的数据拷贝是通过进程发起读写操作时 进程访问该映射空间，实现文件内容到物理内存的数据拷贝，当进程读写访问该映射地址时
mmap 具有如下的特点： mmap 向应用程序提供的内存访问接口是内存地址连续的，但是对应的磁盘文件的 block 可以不是地址连续的； mmap 提供的内存空间是虚拟空间（虚拟内存），而不是物理空间...当进程发起读写操作时，会访问虚拟地址空间，通过查询页表，发现这段地址不在物理页上，因为只建立了地址映射，真正的数据还没有拷贝到内存，因此引发缺页异常。...真正的文件读取是当进程发起读或写操作时。 进程的读或写操作访问虚拟地址空间这一段映射地址，通过查询页表，发现这一段地址并不在物理页面上。...CPU 会通过陷入缺页异常的方式来将磁盘上的数据加载到物理内存中，此时才会发生真正的物理内存分配。 （2）数据一致性由 OS 确保 当发生数据修改时，内存出现脏页，与磁盘文件出现不一致。...文件映射消除了缓存数据的需要，这使得系统磁盘缓存中的其他数据空间更大 当随机访问一个非常大的文件时，通常最好只映射文件的一小部分。映射大文件的问题是文件会消耗活动内存。
实现这样的映射关系后，进程就可以采用指针的方式读写操作这一段内存，而系统会自动回写脏页面到对应的文件磁盘上，即完成了对文件的操作而不必再调用read,write等系统调用函数。...真正的文件读取是当进程发起读或写操作时。 进程的读或写操作访问虚拟地址空间这一段映射地址，通过查询页表，发现这一段地址并不在物理页面上。...这样造成读文件时需要先将文件页从磁盘拷贝到页缓存中，由于页缓存处在内核空间，不能被用户进程直接寻址，所以还需要将页缓存中数据页再次拷贝到内存对应的用户空间中。...而之后访问数据时发现内存中并无数据而发起的缺页异常过程，可以通过已经建立好的映射关系，只使用一次数据拷贝，就从磁盘中将数据传入内存的用户空间中，供进程使用。...同时，如果进程A和进程B都映射了区域C，当A第一次读取C时通过缺页从磁盘复制文件页到内存中；但当B再读C的相同页面时，虽然也会产生缺页异常，但是不再需要从磁盘中复制文件过来，而可直接使用已经保存在内存中的文件数据
（3）进程发起对这片映射空间的访问，引发缺页异常，实现文件内容到物理内存的拷贝。 前两个阶段仅在于创建虚拟区间并完成地址映射，但是并没有将任何文件数据拷贝至主存。...真正的文件读取是当进程发起读或写操作时。 进程的读或写操作访问虚拟地址空间这一段映射地址，通过查询页表，发现这一段地址对应的物理内存页面上没有数据。...而之后访问数据时发现内存中并无数据而发起的缺页异常过程，可以通过已经建立好的映射关系，只使用一次数据拷贝，就从磁盘中将数据传入内存的用户空间中，供进程使用。...不执行预读，只为已存在于内存中的页面建立页表入口。 MAP_NORESERVE 不要为此映射保留交换空间。 当交换空间被保留时，就可以保证可以修改映射。...当未保留交换空间时，如果没有可用的物理内存，则可能会在写入时收到 SIGSEGV。 MAP_POPULATE 为文件映射通过预读的方式准备好页表。随后对映射区的访问不会被页违例阻塞。
四、异常处理和资源管理 4.1 文件读写可能引发的异常 在 C# 中进行文件读写操作时，可能会引发各种异常，如 IOException、UnauthorizedAccessException、FileNotFoundException...以下是一些避免大文件读写性能问题的方法： 内存映射文件：使用内存映射文件可以将整个文件映射到内存中，从而避免频繁的磁盘 I/O 操作。这在大文件的随机访问操作中特别有效。...流式读写：使用流（Stream）进行文件读写，逐步处理文件的部分内容，而不是一次性加载整个文件到内存中。...索引和元数据：对于需要频繁检索的大文件，可以创建索引或元数据，以便更快地定位和访问特定部分。 逐行处理：对于文本文件，可以逐行处理，而不是一次性将整个文件加载到内存中。...适当的异常处理： 使用try-catch块来捕获可能的异常，如文件不存在、访问被拒绝等情况。 使用合适的读写方法： 根据需求选择合适的读写方法，例如使用缓冲区来提高读写效率。
，Server端与Client端相对独立，稳定性较好；而共享内存实现方式复杂，没有客户与服务端之别， 需要充分考虑到访问临界资源的并发同步问题，否则可能会出现死锁等问题mmap 内存映射原理？...实现这样的映射关系后，进程就可以采用指针的方式读写操作这一段内存，而系统会自动回写脏页面到对应的文件磁盘上，即完成了对文件的操作而不必再调用 read,write 等系统调用函数。...这样，进程可以通过虚拟地址访问内核缓冲区中的文件或存储介质内容。当进程访问映射的虚拟地址时，操作系统会将访问请求转发到内核缓冲区，并根据需要进行读写操作。...，如果超过这个上限就就会抛出这个异常，而且这个缓存区时当前进程内的所有线程共享的，线程最大数量为16个，如同时间内总传输大小超过了1M，也会抛异常。...当一个进程第一次使用 Binder IPC 通信时，ProcessState 会创建一个线程池并启动一定数量的 Binder 线程。
实现这样的映射关系后，进程就可以采用指针的方式读写操作这一段内存，而系统会自动回写脏页面到对应的文件磁盘上，即完成了对文件的操作而不必再调用read,write等系统调用函数。...真正的文件读取是当进程发起读或写操作时。 9、进程的读或写操作访问虚拟地址空间这一段映射地址，通过查询页表，发现这一段地址并不在物理页面上。...常规文件使用了页缓存机制，造成读文件时需要先将文件页从磁盘拷贝到页缓存中，由于页缓存处在内核空间，不能被用户进程直接寻址，所以还需要将页缓存中数据页再次拷贝到内存对应的用户空间中。...而之后访问数据时发现内存中并无数据而发起的缺页异常过程，可以通过已经建立好的映射关系，只使用一次数据拷贝，就从磁盘中将数据传入内存的用户空间中，供进程使用。...如果进程A和进程B都映射了区域C，当A第一次读取C时通过缺页从磁盘复制文件页到内存中；但当B再读C的相同页面时，虽然也会产生缺页异常，但是不再需要从磁盘中复制文件过来，而可直接使用已经保存在内存中的文件数据
当程序启动时，栈区域并不是空的，相反，它会包含所有的 shell 环境变量以及为了调用它而向 shell 输入的命令行。...如果页面已经修改过，那么操作系统必须保留该页面的内容，以便以后可以访问它。这种类型的页面被称为脏页，当将其从内存中移除时，它会保存在称为交换文件的特殊文件中。...GH 当在使用单个转换缓冲区条目而不是多个转换缓冲区条目映射整个块时使用的提示。...页缓存 页缓存用于加快对磁盘上图像和数据的访问 它用于一次一页地缓存文件中的内容，并且可以通过文件和文件中的偏移量进行访问。当页面从磁盘读入内存时，它们被缓存在页面缓存中。...私有型是当进程为了只读文件，而不写文件时使用，这时，私有映射更加高效。但是，任何对私有映射页的写操作都会导致内核停止映射该文件中的页。
真正的文件读取是当进程发起读或写操作时。 9、进程的读或写操作访问虚拟地址空间这一段映射地址，通过查询页表，发现这一段地址并不在物理页面上。...而之后访问数据时发现内存中并无数据而发起的缺页异常过程，可以通过已经建立好的映射关系，只使用一次数据拷贝，就从磁盘中将数据传入内存的用户空间中，供进程使用。...同时，如果进程A和进程B都映射了区域C，当A第一次读取C时通过缺页从磁盘复制文件页到内存中；但当B再读C的相同页面时，虽然也会产生缺页异常，但是不再需要从磁盘中复制文件过来，而可直接使用已经保存在内存中的文件数据...因为映射的是磁盘的地址，不是文件本身，和文件句柄无关。同时可用于进程间通信的有效地址空间不完全受限于被映射文件的大小，因为是按页映射。...当DirectByteBuffer对象从pending状态 ——> enqueue状态时，会触发Cleaner的clean()，而Cleaner的clean()的方法会实现通过unsafe对堆外内存的释放
于是，从具体进程的角度来看，每个进程可以拥有4G字节的虚拟地址空间(也叫虚拟内存)。 为什么要叫他虚拟内存呢？...这时文件的真正指令和数据还没有被装入内存中，操作系统只是根据文件的头部等信息建立了文件和进程虚拟地址空间中页的映射关系而已。...当CPU 要访问程序中用到的某个虚拟地址时，当CPU发现该地址并没有相相关联的物理地址时，CPU认为该虚拟地址所在的页面是个空页面，CPU会认为这是个页错误 (Page Fault) ，CPU也就知道了操作系统还未给该页面分配内存...每个进程都有自己的内核栈。当进程在执行用户自己的代码时，则称其处于用户态。即此时处理器在特权级最低的用户代码中运行。当正在执行用户程序而突然中断时，此时用户程序也可以象征性地处于进程的内核态。...2.异常：当CPU在执行运行在用户态的程序时，发现了某些事件不可知的异常，这是会触发由当前运行进程切换到处理此异常的内核相关程序中，也就到了内核态，比如缺页异常。
前面讲到过写时复制缺页异常（ＣＯＷ）,一般用于父子进程之间共享页，而我们会常见一种缺页异常是匿名映射缺页异常，今天我们就来讨论下这种缺页异常，让大家彻底理解它。...与匿名页相对应的是文件页，文件页我们应该很好理解，就是映射文件的页，如：通过mmap映射文件到虚拟内存然后读文件数据,进程的代码数据段等，这些页有后备缓存也就是块设备上的文件，而匿名页就是没有关联到文件的页...那么为什么使用０页呢？一个是它的数据都是被０填充，读的时候数据都是０，二是节约内存，匿名页面第一次读的时候数据都是０都会映射到这页中从而节约内存(共享０页)，那么如果有进程要去写这个这个页会怎样呢？...五，总结 匿名映射缺页异常是我们遇到的一种很常用的一种异常，对于匿名映射，映射完成之后，只是获得了一块虚拟内存，并没有分配物理内存，当第一次访问的时候：如果是读访问，会将虚拟页映射到０页，以减少不必要的内存分配...而如果是先读访问一页然后写访问这一页，则会发生两次缺页异常：第一次是匿名页缺页异常的读的处理，第二次是写时复制缺页异常处理。 (END)
为什么会有内存映射 既然每个进程都有一个这么大的地址空间，那么所有进程的虚拟内存加起来，自然要比实际的物理内存大得多 所以，并不是所有的虚拟内存都会分配物理内存，只有那些实际使用的虚拟内存才分配物理内存...栈的大小是固定的，一般是 8 MB 在这五个内存段中，堆和文件映射段的内存是动态分配的 比如说，使用 C 标准库的 malloc() 或者 mmap() ，就可以分别在堆和文件映射段动态分配内存 其实...，在内存工作繁忙时，频繁的内存分配和释放会造成内存碎片 mmap() 大块内存（大于 128K），则直接使用内存映射 mmap() 来分配，也就是在文件映射段找一块空闲内存分配出去 缺点：分配的内存，会在释放时直接归还系统...，所以每次 mmap 都会发生缺页异常；在内存工作繁忙时，频繁的内存分配会导致大量的缺页异常，使内核的管理负担增大， 这也是 malloc 只对大块内存使用 mmap 的原因 总结 当这两种调用发生后，...），当进程访问这些内存时，再从磁盘读取这些数据到内存中（这个过程称为换入） 通常只在内存不足时， 才会发生 Swap 交换 优点：Swap 把系统的可用内存变大了 缺点：由于磁盘读写的速度远比内存慢，所以
在上期，我们留下了一个问题： 为什么存储器山在与X轴平行的方向，Stride=3和Stride=4之间出现了性能的跌落，也就是程序读写内存的时候，每次跨越8*2^2 = 32字节，和每次跨越8*2^3...： 类似地，当步长为2时每次跨越2个字，随后3次读取的内容都可以保证在缓存中找到： 步长为3时，每次跨越4个字： 此时，每次读取DRAM后，下一次还可以从该cache line中读取； 但是，在步长从...以C/C++语言为例，编译器内置的头文件预置了两个宏：likely和unlikely，合理运用之，能够让编译器产生缓存友好，尽量避免跳转的机器指令，如下面的程序代码： if (unlikely(fd...< 0)) { /* output error message */ } 上面是一段异常处理代码，如果打开文件产生的fd内存到缓存的映射表，CPU在访问内存的时候，先到TLB里面看这块内存是否映射到了缓存，映射是否有效，如果答案为是，再去缓存中读取内容。
Windows会根据需要将数据从页面文件移至内存，或将数据从内存移至页面文件以便为新数据释放内存。也叫“交换文件”。 5、虚存的访问过程： 虚存空间的用户程序按照虚地址编程并存放在辅存（硬盘）中。...7、虚拟地址： 如果CPU寄存器中的分页标志位被设置，那么执行内存操作的机器指令时，CPU会自动根据页目录和页表中的信息，把虚拟地址转换成物理地址，完成该指令。...） 5.当进程访问某个虚拟地址，去看页表，如果发现对应的数据不在物理内存中，则缺页异常 6.缺页异常的处理过程，就是把进程需要的数据从磁盘上拷贝到物理内存中，如果内存已经满了，没有空地方了，那就找一个页覆盖...还有进程运行过程中，要动态分配内存，比如malloc时，也只是分配了虚拟内存，即为这块虚拟内存对应的页表项做相应设置，当进程真正访问到此数据时，才引发缺页异常。...mmap是用来建立从虚拟空间到磁盘空间的映射的，可以将一个虚拟空间地址映射到一个磁盘文件上，当不设置这个地址时，则由系统自动设置，函数返回对应的内存地址（虚拟地址），当访问这个地址的时候，就需要把磁盘上的内容拷贝到内存了
当进程调用malloc(C)/new(C++)等函数分配内存时，新分配的内存动态添加到堆上(扩张)；当调用free(C)/delete(C++)等函数释放内存时，被释放的内存从堆中剔除(缩减) 。...使用堆时经常出现两种问题：1) 释放或改写仍在使用的内存(“内存破坏”)；2)未释放不再使用的内存(“内存泄漏”)。当释放次数少于申请次数时，可能已造成内存泄漏。...操作系统为堆维护一个记录空闲内存地址的链表。当系统收到程序的内存分配申请时，会遍历该链表寻找第一个空间大于所申请空间的堆结点，然后将该结点从空闲结点链表中删除，并将该结点空间分配给程序。...因此，定义全局变量时，若只有本文件使用，则尽量使用static关键字修饰；否则需要为全局变量定义赋初值(哪怕0值)，保证该变量为强符号，以便链接时发现变量名冲突，而不是被未知值覆盖。...它并不是一个单一的内存区域，而是对地址空间中受到操作系统保护而禁止用户进程访问的地址区域的总称。大多数操作系统中，极小的地址通常都是不允许访问的，如NULL。
13 合约 包装 C 库时出现的一个常见问题是保持可靠性和检查错误。事实是，许多 C 程序因不提供错误检查而臭名昭著。...在 SWIG 的上下文中，合约可以被视为附加到声明的运行时约束。例如，您可以轻松附加参数检查规则、检查函数的输出值等。当脚本违反其中一项规则时，会生成运行时异常，而不是让程序继续执行。...由于第三个函数（spam7）返回一个值，所以使用新分配的内存来保存结果并返回一个指针（当返回值被垃圾回收时，Lua会释放这块内存）。另外两个是假定由 C 代码管理的指针，因此不会被垃圾收集。...唯一需要注意的是代码必须使用“$self”而不是“this”，并且您无法访问代码的受保护/私有成员（因为您不是该课程的正式成员）。...当 Lua 函数因错误而终止时，它会向调用者返回一个值。SWIG 自动映射任何被抛出 Lua 错误的基本类型。
FileChannel 为什么提供了一个 force() 方法，用于通知操作系统进行及时的刷盘，同理使用FileChannel时同样经历磁盘->PageCache->用户内存三个阶段 3、内存映射MMAP...如果一次读取文件时出现未命中（cache miss）PageCache的情况，OS从物理磁盘上访问读取文件的同时，会顺序对其他相邻块的数据文件进行预读取（ps：顺序读入紧随其后的少数几个页面）。...这样，只要下次访问的文件已经被加载至PageCache时，读取操作的速度基本等于访问内存 1、对于数据文件的写入 OS会先写入至Cache内，随后通过异步的方式由pdflush内核线程将Cache内的数据刷盘至物理磁盘上...PageCache机制也不是完全无缺点的，当遇到OS进行脏页回写，内存回收，内存swap等情况时，就会引起较大的消息读写延迟。...第二，调用Mmap进行内存映射后，OS只是建立虚拟内存地址至物理地址的映射表，而实际并没有加载任何文件至内存中。程序要访问数据时OS会检查该部分的分页是否已经在内存中，如果不在，则发出一次缺页中断。
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