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内存管理与异常处理机制

内存分配在现代操作系统中采用段式管理模式，每个进程根据特性从不同区域分配内存。每个内存段维护sbrk和max_stack两个边界值，用于检查页面合法性。如果发现异常，进程可能会直接core dump，尤其是内核进程，可能导致系统整体崩溃。

DMA映射与数据一致性

DMA操作在内存管理中扮演重要角色，主要分为两种类型：跨驱动和跨进程的异步访问。这种机制允许进程间直接通过DMA完成数据交换，无需在CPU层面频繁地在地址空间交换数据。然而，这一机制要求严格保证数据在使用前被彻底释放，否则当前进程将被暂停，等待相关处理完成。

页面异常处理

程序在内存管理过程中可能会遇到以下页面异常：

致命内存异常

内核处理部分对异常处理的响应更加严格，包括：

• 中断处理期间发生页面缺失；
• 访问内核函数数据发生保护异常；
• 内核空间内存满或数据IO错误；
• 指令或数据存储意外发生时无定义异常处理（尤其是当访问的页面不在内存时）。

硬件段特性

硬件段寄存器中保留了4位用于段属性标记：

• SID bit 0 (位8)：用于标记页面正在或即将进行I/O，避免页面被高频访问造成性能问题。
• SID bits 1-3 (位9-11)：支持文件系统访问超过2Gb的文件，无需占用额外的8位段ID。

网页保护机制

通过设置PP位，可以对指定页面实施保护，硬件层面实现访问控制。访问页面时，系统会检查以下关键信息：

• 当前执行状态（用户模式或内核模式，存储在MSR中）；
• 对应的保护位（如Kp或Ks）在段寄存器中的设置；
• 页表条目中的PP位。

页面PP位可能的设置包括：

这些机制共同构成了现代内存管理和安全防护的重要基础。