在上下文切换上刷新 TLB答案

【问题标题】：Flush TLB on a context swtich在上下文切换上刷新 TLB
【发布时间】：2015-05-01 12:23:44
【问题描述】：

这可能取决于操作系统，但总的来说，据我所知，当发生页面错误（所需页面不在主内存中）时，操作系统会指示 CPU 从磁盘读取页面，我想知道操作系统是否在磁盘 I/O 时调度到另一个进程？如果是这样，那么在上下文切换时将完全刷新 TLB，对吗？

【问题讨论】：

标签： operating-system virtual-memory context-switch tlb page-tables

【解决方案1】：

或多或少，但页面错误并不总是意味着该页面在磁盘上（它也可能根本不存在，是一个惰性分配页面，是一个写入时复制的页面, 存在但被标记为不可读/不可写等）。但如果是这样的话，它可能至少会安排另一个线程，因为磁盘 IO 大约需要永远。

所需的切换量取决于它切换到的内容，在同一上下文中的线程之间切换并不意味着 TLB 刷新。如果需要 TLB 刷新，它可能不是 complete 刷新，因为全局页面（因此通常情况下，您不会刷新内核页面的 TLB 条目）。还有一个 PCID 可以避免完全刷新（刷新可以限制为指定的进程上下文 ID），但这是最近才出现的，而且使用起来很棘手，因为只有 4096 个不同的 ID。

【讨论】：

我明白了。我问这个的原因是因为在 I/O 完成后处理器将更新页表以及 TLB，所以我猜完全刷新并没有任何意义。
@peter 虽然它仍然可以工作，但它会更慢，因为你会有很多额外的 TLB 未命中，但实际上并不会出错。

【解决方案2】：

进程特定的页面被标记为非全局条目，在 TLB 条目中具有 nG（非全局）位，并且还存储 pid（ARM 术语中的地址 ID）。现在这篇文章清楚地阐述了这个概念。

"对于非全局表项，当更新TLB并将表项标记为非全局表项时，TLB表项中除了正常的翻译信息外，还会存储一个值。这个值称为地址空间ID（ ASID)，这是操作系统分配给每个单独任务的编号。如果当前 ASID 与存储在条目中的 ASID 匹配，则后续 TLB 查找仅在该条目上匹配。这允许存在多个有效的 TLB 条目对于标记为非全局但具有不同 ASID 值的特定页面。换句话说，我们在上下文切换时不一定需要刷新 TLB。"

来源：https://developer.arm.com/documentation/den0024/a/The-Memory-Management-Unit/Context-switching

【讨论】：