写时拷贝机制

Linux中内存的管理和分配

Linux的页目录表和页表是在程序head.s中设置的.head.s程序在物理地址0处存放了一个页目录表,紧随其后的是4个页表.

page.s程序用于实现页异常中断处理过程,其中缺页和页写保护引起的中断分别调用memory.c的do_no_page()和 do_wp_page()函数进行处理.do_no_page()会把需要的页面从块设备中取到内存指定位置处.在共享内存页面的情况下,do_wp_page()会复制被写的页面,同时取消页面的共享.

 

写时拷贝机制

为了节约物理内存,在调用fork()生成新进程时,新进程与原进程会共享同一内存区.只有当其中一进程进行写操作时,系统才会为其另外分配内存页面.这就是写时拷贝机制(copy on write)的意思.

当进程A使用系统调用fork创建一个子进程B时,由于子进程B实际上是父进程A的一个拷贝,因此会拥有与父进程相同的物理页面.为了节约内存和加快创建速度的目标,fork()函数会让子进程B以只读方式共享父进程A的物理页面.同时将父进程A对这些物理页面的访问权限也设成只读.这样,当父进程 A或子进程B任何一方对这些已共享的物理页面执行写操作时,都会产生页面出错异常(page_fault int14)中断,此时CPU会执行系统提供的异常处理函数do_wp_page()来解决这个异常.

do_wp_page()会对这块导致写入异常中断的物理页面进行取消共享操作,为写进程复制一新的物理页面,使父进程A和子进程B各自拥有一块内容相同的物理页面.最后,从异常处理函数中返回时,CPU就会重新执行刚才导致异常的写入操作指令,使进程继续执行下去.