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：

我知道在某些 linux 系统中，fork() 系统调用适用于写时复制；也就是父子共享同一个地址空间，但是PTE现在被标记为read-only，供COW以后使用。当任一尝试访问页面时，会出现PAGE_FAULT，并且该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，操作系统会在父页面表上执行“页面遍历”并将它们标记为 只读 - 但我没有找到对此的确认，或者任何有关流程的信息。

有人知道这些页面是如何被标记为只读的吗？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（mmaps、堆栈和堆）来实现系统调用 fork。该范围的复制（VMA - Virtual memory areas 在函数 copy_page_range (mn/memory.c) 中具有循环页表条目：

• copy_page_range 将iterate over pgd 并致电
• 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 进行内存使用统计 (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);
    }

其中is_cow_mapping 将适用于私有和潜在可写页面（位域标志检查共享和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;
}

在https://www.kernel.org/doc/gorman/html/understand/understand006.html 等书籍和LWN 2005: "Four-level page tables merged" 等文章中描述了PUD、PMD 和PTE。

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 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）将检查映射的内容和方式。 （这里我无法获得 COW 实现的确切路径，所以我使用 Internet 搜索机和类似“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); 行来做实际工作。