如果在 X86 系统中访问一个不存在的物理地址怎么办？答案

【问题标题】：What if accessing a non-existing physical address in X86 system?如果在 X86 系统中访问一个不存在的物理地址怎么办？
【发布时间】：2019-06-26 01:09:47
【问题描述】：

我正在开发一个 Linux 内核模块，它通过处理进程的页表将物理地址范围映射到进程虚拟地址空间。
然后，我脑子里有一个问题，如果 PTE 指向一个不存在的物理地址会发生什么？
例如，我的 X86 笔记本电脑有 8GB DRAM，如果 PTE 的值为 0x8000000400001227，CPU 会不会为这个无效地址访问产生一些异常？
我对此进行了快速测试，但没有发生任何异常情况，我完全糊涂了。

请帮助澄清背后的原因，或者让我知道我是否真的需要阅读一些 X86 文档。

【问题讨论】：

您是否考虑过交换大小（或 win 术语中的页面文件）？ en.wikipedia.org/wiki/Virtual_memory
事实上，在我阅读您的 cmets 之前，我没有考虑交换空间。用你的 cmets，我检查了我的 Linux 系统，交换大小只有 1GB，所以 RAM + SWAP = 9GB。我设置PTE指向16GB，应该是不存在的吧？我还有一个问题，CPU如何使用PTE？我的意思是，它如何知道访问 RAM 或 SWAP 空间？我认为访问交换是由操作系统页面错误处理程序完成的。那么你的意思是 0x400000000 触发了#PF 吗？或者我原来的问题的答案是访问不存在的物理地址会触发 CPU 中的页面错误？
交换由软件处理。硬件分页与它没有任何关系，除了如果一个页面不存在，硬件会产生一个页面错误，以便软件可以检索该页面。
@norok2：这个问题是关于物理地址空间，而不是虚拟地址空间。处理有效的页面错误以实现虚拟内存是完全独立的。

标签： memory-management x86-64 memory-address

【解决方案1】：

通常，对不存在的内存进行内存读取将返回所有 FF，而内存写入将被丢弃。（对于某些平台和/或某些地址范围，读取可能会返回 0。这取决于芯片组如何解码地址范围。）

页表条目位 51:M 是保留的（其中 M 是处理器支持的物理地址宽度），因此如果您映射并尝试访问大于物理地址宽度的地址，您将得到一个页面错误，因为到保留位违规。我认为 M 对于客户来说通常是 39 位；更多的服务器。您可以使用 eax=80000008 的 CPUID 并检查 eax 的 7:0 位来找出系统的值。

【讨论】：

在我的 Linux 系统中，M 是 43，所以 0x400000000 是有效地址，但在我的 8GB RAM 系统中不存在。我的测试显示您的 cmets/answer 是正确的。但是在KVM guest（Ubuntu Linux）中，读取的数据是0，不是0xFF，不知道为什么。我很惊讶我可以从不存在的地址读取数据而没有任何错误。我的假设是硬件（您提到的芯片组）应该为该访问触发一些异常，但这似乎不对。