如何在物理内存中避免共享库文本部分的多个副本？

Question

当 Linux 加载共享库时，我的理解是，文本部分只加载一次到物理内存中，然后映射到引用它的不同进程的页表。

但是在哪里/谁确保/检查相同的共享库文本部分没有多次加载到物理内存中？

加载程序或 mmap() 系统调用是否避免了重复，或者是否有其他方法以及如何？

编辑1： 我必须展示到目前为止所做的事情（研究）。在这里……

试图跟踪一个简单的睡眠命令。

$ strace sleep 100 &
[1] 22824
$ execve("/bin/sleep", ["sleep", "100"], [/* 26 vars */]) = 0
brk(0)                                  = 0x89bd000
access("/etc/ld.so.preload", R_OK)      = -1 ENOENT (No such file or directory)
open("/etc/ld.so.cache", O_RDONLY)      = 3
fstat64(3, {st_mode=S_IFREG|0644, st_size=92360, ...}) = 0
mmap2(NULL, 92360, PROT_READ, MAP_PRIVATE, 3, 0) = 0xb7f56000
close(3)                                = 0
open("/lib/libc.so.6", O_RDONLY)        = 3
read(3, "\177ELF\1\1\1\0\0\0\0\0\0\0\0\0\3\0\3\0\1\0\0\0\0`G\0004\0\0\0"..., 512) = 512
mmap2(NULL, 4096, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_PRIVATE|MAP_ANONYMOUS, -1, 0) = 0xb7f55000
fstat64(3, {st_mode=S_IFREG|0755, st_size=1706232, ...}) = 0
mmap2(0x460000, 1426884, PROT_READ|PROT_EXEC, MAP_PRIVATE|MAP_DENYWRITE, 3, 0) = 0x460000
mmap2(0x5b7000, 12288, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_PRIVATE|MAP_FIXED|MAP_DENYWRITE, 3, 0x156) = 0x5b7000
mmap2(0x5ba000, 9668, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_PRIVATE|MAP_FIXED|MAP_ANONYMOUS, -1, 0) = 0x5ba000
close(3)                                = 0
mmap2(NULL, 4096, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_PRIVATE|MAP_ANONYMOUS, -1, 0) = 0xb7f54000
...
munmap(0xb7f56000, 92360)               = 0
...

然后检查该进程的 /proc/pid/maps 文件；

$ cat /proc/22824/maps
00441000-0045c000 r-xp 00000000 fd:00 2622360    /lib/ld-2.5.so
...
00460000-005b7000 r-xp 00000000 fd:00 2622361    /lib/libc-2.5.so
...
00e3e000-00e3f000 r-xp 00e3e000 00:00 0          [vdso]
08048000-0807c000 r-xp 00000000 fd:00 5681559    /usr/bin/strace
...

在这里可以看出，带有PROT_READ|PROT_EXEC 的libc.so.6 的mmap2() 的addr 参数位于特定地址。这让我相信物理内存中的共享库映射是由加载器以某种方式管理的。

Answer 1

共享库由mmap() 系统调用加载，Linux 内核很智能。它有一个内部数据结构，将文件描述符（包含挂载实例和 inode 编号）映射到其中的映射页面。

动态链接器（其代码在某处 /lib/ld-linux.so 或类似位置）仅使用此 mmap() 调用来映射库（然后重新定位它们的符号表），此页面级重复数据删除完全由内核完成。

映射使用PROT_READ|PROT_EXEC|PROT_SHARED 标志发生，您可以通过跟踪任何工具（如strace /bin/echo）轻松检查。