ページフォールト とは？

エラーというよりは「ちょっと待って、必要なデータがメモリにないから取りに行くね」という合図だよ。図書館で読みたい本が棚になくて、倉庫から取り寄せてもらうような感じだね。

仮想メモリの仕組みで、物理メモリに乗り切らないデータはディスク（スワップ領域）に退避されているんだ。プログラムは仮想アドレスでアクセスするから、実際にそのページが物理メモリにあるかどうかはアクセスしてみないとわからないんだよ。

OSが割り込みを受けて、ディスクから該当ページを物理メモリに読み込むんだ。読み込みが終わったらプログラムは何事もなかったかのように実行を再開するよ。ただし、ディスクアクセスはメモリアクセスの約10万倍遅いから、頻繁に起きると相当遅くなるんだ。

ページフォールトが連続して起きる状態をスラッシングと呼ぶんだ。CPUがほとんどの時間をページの入れ替え処理に費やして、本来の計算がまったく進まなくなるよ。パソコンが異常に遅くなってディスクがカリカリ鳴り続ける、あの状態だね。

一番シンプルなのは物理メモリを増やすことだね。あとはページ置換アルゴリズムの選択も重要で、LRUのように「最近使っていないページ」から追い出す方式だと、頻繁に使うページがメモリに残りやすくてフォールトが減るよ。プログラム側でもデータのアクセスパターンを局所性が高くなるように工夫すると効果的なんだ。