caching - 脏缓存行和页面驱逐

Question

当操作系统选择它所属的页面进行驱逐时，尚未写回的脏缓存行(假设写回缓存)会发生什么情况。换句话说，当一个页面被选择从主内存中驱逐时，页面的缓存行会发生什么。

一般的假设是，当页面从内存中被逐出时，它已经足够冷，不会被缓存。但是，这会在较大的缓存中造成问题吗？如果说我们有足够的缓存行来容纳每页的 1 行？

Answer 1

缓存行不会直接发生任何事情。在操作系统中，我们必须始终假设可能性中的最坏情况，即使是小缓存也可能面临您提出的方案。但是，操作系统不需要直接对缓存行做任何事情，正常的分页过程会处理这种情况。

当操作系统决定驱逐一个页面时，它会首先将其内容写出到磁盘(因为处理器会将页表条目标记为脏，表明该页面已被写入)。在执行此操作的过程中，操作系统将从包括脏缓存行在内的整个页面读取值，因此它们将被写回，至少会写回磁盘。

接下来作为驱逐页面的一部分，操作系统将使将虚拟地址映射到物理地址的转换无效。即使缓存行仍然是脏的，它们也不能再被进程(即程序)访问。这一步之后，操作系统会将不同的数据写入物理页，这个 Action 会使缓存行失效。最后，新调整的物理页将被映射到一个虚拟地址。