在 PTE 中设置脏标志时，x86_64 CPU 会注意到页表条目已更改为不存在吗？

Question

有一个场景如下：

PAGE

a

的pte

A

设置以下字段：

• BIT(0) 存在
• BIT(1) 可写
• BIT(M-1,12)页框
• 脏标志未设置

CPU0                                     CPU1
                                         cached translation information 
                                         about the PTE a (TLB)
modify pte a present flags to 0.
(not exec tlb shootdown)                 
                                         write a virtual address translated by pte a

现在，这个写操作会正常执行还是会导致页面错误？

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该问题来自 Linux 内核提交。基于代码逻辑 commit，我倾向于认为上面提到的情况会导致page 故障。

有关此 COMMIT 的信息：

commit d950c9477d51f0cefc2ed3cf76e695d46af0d9c1
Author: Mel Gorman <[email protected]>
Date:   Fri Sep 4 15:47:35 2015 -0700

    mm: defer flush of writable TLB entries

这里不再展示代码，大概的逻辑是：

kswapd

进行内存回收时，发现某个页面可以 被回收。首先，取消映射。取消映射操作会修改页表 结构体修改后，需要执行tlb flash（可能 执行 tlb shotdown）但是，内核可能会延迟 tlb 刷新操作 命令执行批量刷新（因为 tlb 击落需要发送 ipi、批量 刷新会将发送的 ipi 数量减少到 1）。但需要确定 在清除PTE之前PTE是否脏了，

如果脏了，需要立即冲水 如果不脏，可以批量处理

page_out()

后冲洗

我想可能有以下几个原因：

如果页面是脏的，则表明最近有人访问过该页面， 如果没有flush tlb remote，其他CPU可能仍然可以访问它 通常不产生 PF。但是，如果页面没有脏，之后 清除pte，即使其他CPU使用旧的tlb来访问它（脏标志 在旧的 tlb 中为 0），脏标志将被更新并进行全面检查 生成 PF。 （以上是我自己的理解，不能保证一定正确） 正确）。

如果将脏位1修改为0，但不刷新tlb。这种情况是 英特尔 SDM 中描述

If software modifies a paging-structure entry that identifies the final
 physical address for a linear address(either a PTE or a paging-structure
entry in which the PS flag is 1) to change the dirty flag from 1 to 0,
failure to perform an invalidation may result in the processor not setting
 that bit in response to a subsequent write to a linear address whose
translation uses the entry. Software cannot interpret the bit being clear as
an indication that such a write has not occurred

但是对于开头提到的问题，并不是 在英特尔 SDM 中找到。

Answer 1

Peter，我认为你是对的，但我在Intel SDM中没有找到任何相关说明。英特尔 SDM 中仅提供以下内容。

If software modifies a paging-structure entry that identifies the final
 physical address for a linear address(either a PTE or a paging-structure 
entry in which the PS flag is 1) to change the dirty flag from 1 to 0, 
failure to perform an invalidation may result in the processor not setting
 that bit in response to a subsequent write to a linear address whose 
translation uses the entry. Software cannot interpret the bit being clear as 
an indication that such a write has not occurred

但是，这并没有最终修改PTE。如果有必要修改PTE（比如脏位），我也认为应该进行全面检查。

我认为Linux内核代码具有使用上述的特点。

承诺：

commit d950c9477d51f0cefc2ed3cf76e695d46af0d9c1
Author: Mel Gorman <[email protected]>
Date:   Fri Sep 4 15:47:35 2015 -0700

    mm: defer flush of writable TLB entries

这里不再展示代码，大概的逻辑是：

取消映射页面时，首先修改pte（清除pte），如果页面脏了，立即刷新远程tlb（tlb shotdown）。如果页面不是，可以先进行

pageout()

，然后执行flush。

如果页面是脏的，说明最近有人访问过该页面，如果没有flush tlb remote，其他CPU可能仍然可以正常访问，而不会产生PF。但如果该页不脏，则清除pte后，即使其他CPU使用old tlb访问它（old tlb中的dirty标志为0），也会更新dirty标志并进行全量检查，生成PF。 （以上是我自己的理解，不能保证正确）。

谢谢，彼得。