分叉后的虚拟地址和物理地址答案

【问题标题】：Virtual and physical addresses after fork分叉后的虚拟地址和物理地址
【发布时间】：2020-08-31 18:13:08
【问题描述】：

fork 后子进程的虚拟地址空间在幕后发生了什么？

我一直在阅读其他帖子，但有些人所说的与其他人所说的相反，这有点搞砸了我的想法。

以这段代码为例：

int main(int argc, char const *argv[])
{
    int a = 5;

    dummy(&a);

    return 0;
}

void dummy(int * a){
    if(fork()==0){
        printf("%p",a);
        *a=10;
    }
    else{
       printf("%p",a);
       printf("%d\n",*a); //a is still 5
    }
}

为什么%p 的值在两个 printf 之后都相同，但是当我在子节点中更改 a 的值时，它不会反映在父节点上。打印%p时，是指变量的虚拟地址？

子节点的虚拟地址是否与父节点相同（在对堆进行任何更改之前），或者新的子进程有自己的虚拟地址，指向父进程的相同物理地址（只要堆中的变量没有改变）？

我读到，当对位于子堆上的变量进行更改时，物理内存被克隆，虚拟地址现在指向这个新克隆的物理地址（现在变量已更改）——一个进程称为写时复制。

【问题讨论】：

您看到的所有地址都是虚拟的。物理地址对您的程序完全隐藏。除非您正在编写操作系统内核，否则它们并不重要。分叉进程的内存是父进程内存的精确副本。这包括所有事物的地址。
如果你想查看实际的物理地址，要么使用现有的操作系统内核，要么使用一些 MS-DOS 实模式程序（因为实模式不支持内存虚拟化（有一些小警告） )，那里使用的地址是实际的物理内存地址。
这可能很有趣：unix.stackexchange.com/questions/58145/…

标签： c

【解决方案1】：

为什么在两个 printf 之后 %p 的值是一样的，但是当我改变孩子中 a 的值时，它并没有反映在父级上。打印%p的时候是指变量的虚拟地址吗？

移动对象的虚拟地址会导致程序崩溃。它们在变量中存储对象的虚拟地址。在fork 之后，两个实例具有相同布局的虚拟地址空间。

子进程的虚拟地址是否与父进程相同（在对堆进行任何更改之前），或者新的子进程有自己的虚拟地址，指向父进程的相同物理地址（只要因为堆中的变量没有改变）？

我不明白这是一个有意义的区别。

我读到，当对位于子堆上的变量进行更改时，物理内存被克隆，虚拟地址现在指向这个新克隆的物理地址（现在变量已更改）——一个进程称为写时复制。

没错。这避免了必须在调用fork 的进程映射的每个页面的物理内存中制作两个副本。

【讨论】：

关于“我不明白这是一个有意义的区别”：在前者中，子对象和父对象都具有某个对象 x 的虚拟地址 100。在后者中，子节点的地址为 4100，父节点的地址为 100，并且都指向同一个物理地址。前者是正确的，对于自 fork 以来未修改的页面，取决于操作系统是否这样做。
@EricPostpischil 正如我理解他所说的那样，他明白它们在数字上是相同的。 “它自己的虚拟地址”，我不认为他是指它自己的数值。
@EricPostpischil 我想说的是以下内容。假设父进程具有以下虚拟地址：100,200,300，并且地址 100 映射到物理地址 800（存储 a 的位置）。调用 fork 时，虚拟地址是否与父 (100,200,300) 相同？当试图改变a的值时，子进程的虚拟地址100现在是否映射到另一个物理地址即900，它对应于存储变量但现在分配新更改的值的物理地址800的副本?
@FRANCISCOBERNAD 您似乎倒退了。例如：pid_t pid; pid_t *ptr = &pid; fork(); *ptr = getpid(); 如果pid 的虚拟地址在调用fork() 之前在父进程中为0x100，则在子进程中也必须为0x100，因为ptr 中的值在两者流程不会在叉子上发生变化。 COW 意味着一个新的物理页面从原始页面复制，然后映射到相同的虚拟地址。没有其他方法可以工作，因为无法确定地址空间中的 0x100 值指的是什么。
(cont) 位只是位，进程地址空间中的值0x100 可能是一个地址，也可能是一个计数。虚拟内存管理器不知道进程将来如何解释该值，因此父进程和子进程中页面的虚拟地址必须相同，以确保对这些页面中对象的引用保持有效。跨度>

【解决方案2】：

当调用 fork 时，虚拟地址空间（以及文件描述符）被复制到新进程中。这意味着对于所有意图和目的，这两个过程都是相同的。

现在为了确保两个进程保持独立，所有物理内存都设为只读。当尝试写入时，会引发处理器异常。然后内核在一个新页面中分页并从原始页面复制数据。然后它重新运行该进程并允许写入。

为此，处理器必须具有将物理内存映射到虚拟空间的内存管理单元。这意味着未经修改的 Linux 无法在微控制器单元上运行。

【讨论】：