92、内存交换与页面管理机制解析

内存交换与页面管理机制解析

在计算机系统的内存管理中，页面交换是一项关键技术，它能够在物理内存不足时，将部分不常用的页面交换到磁盘的交换区，从而为更需要的进程腾出空间。下面将详细介绍页面交换相关的函数、页面槽的分配与释放以及交换缓存的作用。

1. 页面交换相关函数

1.1 try_to_unuse() 函数

try_to_unuse() 函数的主要作用是清空指定交换区的页面，并更新在该交换区换出页面的所有进程的页表。该函数会遍历所有内核线程和进程的地址空间，从 init_mm 内存描述符开始。由于其执行过程较为耗时，且大多在中断启用的情况下运行，因此与其他进程的同步至关重要。

该函数的执行步骤如下：
1. 扫描交换区的 swap_map 数组 ：当找到正在使用的页面槽时，首先将页面换入，然后查找引用该页面的进程。这两个操作的顺序对于避免竞态条件非常关键。在进行 I/O 数据传输时，页面会被锁定，防止其他进程访问；传输完成后， try_to_unuse() 会再次锁定页面，防止其被其他内核控制路径再次换出。
2. 处理竞态条件 ：每个进程在进行换入或换出操作前都会检查页面缓存，同时该交换区会被标记为不可写，避免其他进程在该区域的页面槽进行换出操作。
3. 多次扫描 swap_map 数组 ：由于包含换出页面引用的内存区域可能在扫描过程中暂时消失并再次出现，因此