Linux Kernel (Ядро линукса) (часть 2)

Создание адресного пространства процесса

В главе 3 мы заметили, что ядро вызывает функцию сору гпш при создании нового процесса. Эта функция создает адресное пространство процесса, настраивая все Таблицы Страниц и дескрипторы памяти нового процесса.

Как правило, у каждого процесса есть свое собственнное адресное пространство, но облегченные процессы могут быть созданы с помощью системного вызова clone о при установленном флаге clone vm. Такие процессы совместно используют одно адресное пространство, т. е. им разрешено обращаться к одному и тому же набору страниц.

В соответствии с подходом "копирования при записи”, описанным ранее, традиционные процессы наследуют адресное пространство своего родителя: страницы остаются совместно используемыми до тех пор, пока процессы только читают их. Как только один из процессов попытается записать данные на какую-либо страницу, создается ее копия. Как правило, через некоторое время ответвленный процесс получает собственное адресное пространство, отличное от адресного пространства родителя. Облегченный процесс, напротив, использует адресное пространство своего родителя. В Linux это реализовано простым отказом от копирования адресного пространства. Облегченные процессы создаются заметно быстрее обычных, и совместное использование страниц можно считать большим достоинством при условии, что родитель и потомки тщательно координируют свои действия.

Если новый процесс был создан с помощью системного вызова clone о, а флаг clone vm в параметре flag был установлен, то функция сору шшО предоставляет клону (процессу tsk) адресное пространство его родителя (процесса current):
if (clone_flags & CLONE_VM) {
atomic_inc (¤t->rnm->rnm_users) ; spin_unlock_wait (& cur rent->mm->page_table_lock) ; tsk->mm = current->mm; tsk->active_mm = current->mm; return 0;}
Вызов функции spin uniock wait гарантирует, что если спин-блокировка на таблицы страниц процесса получена другим процессором, обработчик исключения "ошибка обращения к странице” не завершит свою работу, пока она не будет освобождена. На практике, помимо защиты таблиц страниц, эта спин-блокировка должна запрещать создание новых облегченных процессов, совместно использующих дескриптор current->mm.

Если флаг clone vm не установлен, функция сору шш должна создать новое адресное пространство (даже если память внутри этого пространства не выделяется, пока процесс не обратится по какому-то адресу). Функция выделяет новый дескриптор памяти, сохраняет его адрес в поле mm дескриптора процесса tsk и копирует содержимое структуры current->mm в поле tsk->mm. Затем она обновляет некоторые поля нового дескриптора:
tsk->mm = kmem_cache_alloc (mm_cachep, SLAB_KERNEL) ; memcpy (tsk->mm, current->mm, sizeof(tsk->mm)); atomic_set (&tsk->mm->mm_users, 1); a t omi c_s e t (& t s k->mm->mm_count, 1) ; init_rwsem(&tsk->mm->mmap_sem) ; tsk->mm->core_waiters = 0;
tsk->mm->page_table_lock = SPIN_LOCK_UNLOCKED; tsk->mm->ioctx_list_lock = RW_LOCK_UNLOCKED; tsk->mm->ioctx_list = NULL;
tsk->mm->default_kioctx = INIT_KIOCTX(tsk->mm->default_kioctx,
tsk->mm);
tsk->mm->free_area_cache = (TASK_SIZE/3+0xfff)&0xfffff000; tsk->mm->pgd = pgd_alloc(tsk->mm); tsk->mm->def_flags = 0;
Вспомним, что макрос pgd_aiioc выделяет новому процессу глобальный каталог страниц.

Затем вызывается архитектурно-зависимая функция init new context . Работая на процессоре 80x86, эта функция проверяет, владеет ли текущий процесс специализированной локальной таблицей дескрипторов. Если это так, функция init new context создает копию этой таблицы и добавляет ее в адресное пространство процесса tsk.

Наконец, вызывается функция dup mmapO, копирующая области памяти и Таблицы Страниц процесса-родителя. Эта функция заносит новый дескриптор памяти tsk->mm в глобальный список дескрипторов памяти. Затем она перебирает список областей, принадлежащих процессу-родителю, начиная с области, на которую указывает поле current->mm->mmap. Функция копирует каждый встреченный дескриптор области памяти vm area struct и заносит копию в список областей и в красно-черное дерево, принадлежащее процес- су-потомку.

Непосредственно после этого функция dupmmapO вызывает функцию copy page range для создания, если потребуется, Таблиц Страниц, необходимых для отображения группы страниц, входящих в область памяти, и инициализации новых записей Таблицы Страниц. В частности, каждый страничный кадр, соответствующий закрытой и доступной для записи странице (флаг vm shared сброшен, а флаг vm maywrite установлен), помечается как доступный только на чтение и родителю, и потомку. Это позволит в дальнейшем использовать механизм копирования при записи.