fork() 进程如何将父 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：

我知道在某些 linux 系统中，fork()系统调用与 copy-on-write 一起使用；也就是说，父子进程共享相同的地址空间，但是 PTE 现在被标记为read-only，以便稍后在 COW 中使用。当任何一个尝试访问一个页面时，PAGE_FAULT都会发生一个页面，并将该页面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mmap父进程的所有内存范围（s、堆栈和堆）来实现系统调用 fork 。该范围的复制（VMA -虚拟内存区域在功能 copy_page_range（mn/memory.c）中，它在页表条目上循环：

• copy_page_range将遍历 pgd并调用
• copy_pud_range 迭代pud并调用
• copy_pmd_range 迭代 pmd 并调用
• copy_pte_range 迭代 pte 并调用
• copy_one_pte 它执行内存使用记录 (RSS) 并有几个代码段来处理 COW 情况：

    /*
     * 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);
    }

whereis_cow_mapping对私有页面和潜在可写页面为真（检查共享位和maywrite 位的位域标志，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https://www.kernel.org/doc/gorman/html/understand/understand006.html等书籍和LWN 2005：“四级页表合并”等文章中都有描述。

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) 它将调用
• copy_process这将调用许多 copy_* 函数，包括
• copy_mm 其中调用
• dup_mm 分配和填充新的 mm 结构，其中大部分工作由
• dup_mmap（仍然是 kernel/fork.c），它将检查什么是 mmaped 以及如何。（在这里我无法获得 COW 实现的确切路径，所以我使用 Internet Search Machine 和类似“fork+COW+dup_mm”的东西来获取类似[1]或[2]或[3] 的提示）。在检查 mmap 类型后，retval = copy_page_range(mm, oldmm, mpnt);可以进行实际工作。