当进程需要交换时，Linux内核会向进程发送信号吗答案

【问题标题】：Would Linux kernel send signal to the process when the process need to do swapping当进程需要交换时，Linux内核会向进程发送信号吗
【发布时间】：2021-06-22 10:00:51
【问题描述】：

最近在学习操作系统。我有一些关于交换过程的问题。

由于有限的物理内存限制，我知道当我们想将一个新程序加载到物理内存时，内核不会将整个程序加载到物理内存中。

这是我的问题：

当一个进程遇到页面错误，并且该进程需要进行交换时。内核会传递一个信号来通知该进程吗？如果是，进程会收到什么信号？
与第一个问题类似，有时我们想将新程序加载到物理内存中。但是，由于物理内存的限制，我们需要从物理内存中换出一些进程。内核会向那些将要被换出的进程发送信号吗？如果是，那些被处理的会收到什么信号？

任何详细的解释将不胜感激。如果有任何有用的链接，我也将不胜感激。

感谢大家提前回复。 :))

【问题讨论】：

1. 不； 2. 不会。但是如果内核内存不足（包括交换空间），它可能会杀死一些进程。
@lan Abbott，你知道内核为什么不向进程传递任何信号吗？是因为性能吗？
因为不需要这样的信号。该进程存在于虚拟内存的世界中。

标签： linux linux-kernel

【解决方案1】：

由于您正在学习这些概念，我认为您应该得到更详细的答案。今天的操作系统将“虚拟内存”（VM）的抽象呈现给用户空间应用程序。本质上，它是一个 n 位虚拟地址空间，其中每个页面都可以取消映射，或者使用 rwx 权限进行映射。在内部，操作系统可以更改实际页面权限（请参阅写时复制/去重页面），甚至不映射它们（按需分页）。条件是用户空间看不到这些，并且每当它访问具有正确权限的映射页面时，它（最终）会看到正确的数据。

交换是弥合抽象（47 位虚拟内存）和现实（小得多的 DRAM）之间差距的操作系统操作之一。正如您正确指出的那样，当 DRAM 不足时，操作系统可以暂时将一些页面移动到磁盘，并在需要时将它们移回。请注意，VM 抽象忽略了这一点，并且任何操作系统交换操作都应该对用户空间不可见。因此，操作系统在不通过信号告知用户空间的情况下换出页面（将它们移动到磁盘）和换入页面（磁盘到内存）。

直接回答您的问题：

没有。换出的页面仍然期望被用户空间合法地映射。操作系统将隐藏页面错误，换入页面并恢复用户空间进程。
操作系统将静默换出页面以回收内存，除非内存短缺严重到需要终止进程。顺便说一句，在换出用户内存之前，内核将尝试其他方法来回收内存，例如减小内核缓冲区的大小。在没有进程被杀死的公共页面中，不会发出任何信号。

抽象的原因如下：(i) 它简化了应用程序开发，(ii) 应用程序在不同的硬件平台上运行相同，(iii) 操作系统添加的新功能不会制作应用程序过时了。

以上是一个简化：内核确实为程序提供了一个 API 来管理自己的内存 (see this)。由于特定于应用程序的访问模式和性能要求，此 API 对于希望实施自己的交换策略的数据库和浏览器等程序非常有用。

【讨论】：

嗨@TSG，非常感谢您的详细解释！根据您的解释，我可以假设操作系统不会发送任何信号（在进行换入/换出时）来处理的原因是因为我们希望该进程仍然具有它仍然具有那些的“错觉”内存中的页面，对吧？
另外，是不是为了性能，我们希望这些操作对用户空间不可见？
如果我们修改了操作系统，并在执行这些操作时强制发送信号进行处理。操作系统的性能会被严重削减吗？
计算机系统通常建立在抽象的原则之上，在隐藏实现细节的同时呈现一致的视图。操作系统对用户空间隐藏这些操作的主要原因是为了抽象。在绝大多数情况下，这显着简化了应用程序开发人员的工作。
在编写“hello world”程序时，或者在编写pdf阅读器（例如）时，应用程序开发人员可以假设一个简单的、无限的虚拟地址空间，而不必考虑各种影响实际页面分配的操作系统机制：分页/交换、请求分页、透明大页面、COW 页面、文件支持页面等。此外，如果操作系统实现了新的优化，用户不必改变他们的程序来处理新的信号，它都是透明地处理的。