串行内存页面（虚拟内存）和TLB命中

Question

在内存页面大小为 4096 字节的 Linux 中，我们使用

mmap

函数执行虚拟内存映射，假设我们请求 1048576 字节（1MB）。所以这里我们有 1048576 / 4096 个内存页（256 个内存页）。现在的问题是所有页面在物理内存中是否都是串行的（彼此靠近）？我想知道对于 1 MB 虚拟内存，通过访问其第一个字节，我们会获得其其他内存页面的首次

TLB

命中，或者每个内存页面 (4096) 可能不会在物理内存中串行且对于每个页面访问时，可能会有一个

TLB miss

？

简单来说，分配1MB虚拟内存（256个内存页）。第一次访问这个内存会是

TLB miss

，因为它的物理地址不存在于TLB中，所以最后会有一个

TLB hit

，但是之后通过访问这个虚拟内存的其他页面，我们是否有

TLB hit

没有

TLB miss

对于该内存的每个内存页面，或者每个页面可能存在于物理内存的随机位置，并且我们的内存页面不是串行的？

Answer 1

当然不能保证连续的虚拟页面将对应于连续的物理页面。 虚拟内存的主要优点之一是它避免了碎片问题 - 即使物理内存只有分散的可用页面，它们仍然可以映射到虚拟内存的连续区域。 提供连续物理页面的保证可以解决这个问题。

通常，您应该预料到第一次访问虚拟内存将导致每个页面发生 TLB 未命中和页表遍历，无论它们物理上是否连续。 在给定顺序访问模式的情况下，某些 CPU 可能能够预测序列中后面的页面也可能很快被访问，并尝试提前填充 TLB。 但如果是这样，我希望这基于页面的“虚拟”地址是否是连续的。 毕竟，程序会看到虚拟内存，因此当它们按顺序访问某个区域时，它将是连续的虚拟地址，因此我希望 CPU 能够针对这种情况进行优化。 如果您想要物理内存和虚拟内存中连续的大内存块，以最大限度地减少 TLB 未命中、页面错误等次数，那么您想要的是

大页

。