malloc()和mmap()等内存分配函数，在分配时只是建立了进程虚拟地址空间，并没有分配虚拟内存对应的物理内存。当进程访问这些没有建立映射关系的虚拟内存时，处理器自动触发一个缺页异常。

缺页中断：在请求分页系统中，可以通过查询页表中的状态位来确定所要访问的页面是否存在于内存中。每当所要访问的页面不在内存时，会产生一次缺页中断，此时操作系统会根据页表中的外存地址在外存中找到所缺的一页，将其调入内存。

缺页本身是一种中断，与一般的中断一样，需要经过4个处理步骤：

1、保护CPU现场

2、分析中断原因

3、转入缺页中断处理程序进行处理

4、恢复CPU现场，继续执行

但是缺页中断是由于所要访问的页面不存在于内存时，由硬件所产生的一种特殊的中断，因此，与一般的中断存在区别：

1、在指令执行期间产生和处理缺页中断信号

2、一条指令在执行期间，可能产生多次缺页中断

3、缺页中断返回是，执行产生中断的一条指令，而一般的中断返回是，执行下一条指令。

当访问一个内存中不存在的页，并且内存已满，则需要从内存中调出一个页或将数据送至磁盘对换区，替换一个页，这种现象叫做缺页置换。当前操作系统最常采用的缺页置换算法如下：

先进先出(FIFO)算法： 置换最先调入内存的页面，即置换在内存中驻留时间最久的页面。按照进入内存的先后次序排列成队列，从队尾进入，从队首删除。

Second Chance（第二次机会）算法 为了避免FIFO算法将重要的页换出内存，Second Chance算法提供了一些改进。Second Chance算法在将页面换出内存前检查其使用位（使用位前文有介绍），如果其使用位为1，证明此页最近有被使用，猜测它还可能被使用，于是不把它置换出内存，但是把其使用位置为0，随后检查下一个页面，直到发现某页的使用位为0，将此页置换出内存。

Clock算法（时钟轮转法） 为了节约Second Chance算法一个接着一个检查使用位的开销，时钟轮转法又提出了改进。时钟轮转法将所有的页组成一个圆，圆心的指针指向下一个要被置换的页面，置换前同样检查使用位，如果使用位为1，同样将其使用位置为0，随后将顺指针旋转，检查下一个页面，直到发现某页的使用位为0，将此页置换出内存。很容易理解此算法为什么叫“时钟”轮转法。

此时2号页是下一个要被置换出内存的页，置换时如果发现其使用位为1，则将使用位置0后顺时针旋转指针检查1号页。

当前最常采用的就是LRU算法。

do_page_fault是缺页中断的核心函数，主要工作交给__do_page_fault处理，然后进行一些异常处理__do_kernel_fault和__do_user_fault。 __do_page_fault查找合适的vma，然后主要工作交给handle_mm_fault；handle_mm_fault的核心又是handle_pte_fault。

handle_pte_fault中根据也是否存在分为两类：do_fault(文件映射缺页中断)、do_anonymous_page(匿名页面缺页中断)、do_swap_page()和do_wp_page(写时复制)。