linux-kernel - fork() 进程如何将父级的 PTE 标记为只读？

Question

我搜索了很多资源，但没有发现任何具体的问题:

我知道对于某些 linux 系统，fork()系统调用与写时复制一起工作；即父子共享同一个地址空间，但PTE现在标记为只读 , 稍后在 COW 中使用。当任一尝试访问页面时，PAGE_FAULT发生并且页面被复制到另一个可以修改的地方。

但是，我无法理解操作系统如何到达共享 PTE 以将它们标记为“已读”。我假设当 fork()系统调用发生时，操作系统在父页表上执行“页面遍历”并将它们标记为 只读 - 但我没有找到对此的确认，或有关该过程的任何信息。

有谁知道这些页面是如何被标记为只读的？将不胜感激任何帮助。谢谢!

Answer 1

Linux 操作系统通过迭代父进程的所有内存范围(mmap s、堆栈和堆)来实现系统调用 fork。该范围的复制(VMA - Virtual memory areas 位于函数 copy_page_range (mn/memory.c) 中，该函数具有循环页表条目:

copy_page_range 将iterate over pgd并调用

copy_pud_range 遍历 pud 并调用

copy_pmd_range 遍历 pmd 并调用

copy_pte_range 遍历 pte 并调用

copy_one_pte 它执行内存使用统计 (RSS) 并有几个代码段来处理 COW 案例:

    /*
     * If it's a COW mapping, write protect it both
     * in the parent and the child
     */
    if (is_cow_mapping(vm_flags)) {
        ptep_set_wrprotect(src_mm, addr, src_pte);
        pte = pte_wrprotect(pte);
    }

在哪里 is_cow_mapping对于私有(private)页面和潜在可写页面为真(检查位域标志是否为共享和 maywrite bits 并且应该只设置 maywrite 位)

#define VM_SHARED   0x00000008
#define VM_MAYWRITE 0x00000020

static inline bool is_cow_mapping(vm_flags_t flags)
{
    return (flags & (VM_SHARED | VM_MAYWRITE)) == VM_MAYWRITE;
}

PUD、PMD 和 PTE 在诸如 https://www.kernel.org/doc/gorman/html/understand/understand006.html 之类的书中有所描述。以及像 LWN 2005: "Four-level page tables merged" 这样的文章.

fork 实现如何调用 copy_page_range :

fork 系统调用实现(sys_fork? 或 syscall_define0(fork))是 do_fork (kernel/fork.c) 将调用

copy_process 将调用 many copy_* functions ，包括

copy_mm 调用

dup_mm 分配和填充新的 mm 结构，其中大部分工作由

完成

dup_mmap (仍然是 kernel/fork.c)，它将检查映射了什么以及如何映射。 (在这里，我无法获得 COW 实现的确切路径，因此我使用 Internet Search Machine 和类似“fork+COW+dup_mm”的东西来获得类似 [1] 或 [2] 或 [3] 的提示)。检查 mmap 类型后有 retval = copy_page_range(mm, oldmm, mpnt);行做实际工作。