MIT6.S081学习总结-lab6:Copy-On-Write Fork

lab6 也是虚拟内存的一种应用，主要实现fork时的写时复制copy-on-write功能。

问题

xv6中的fork()系统调用将所有父进程的用户空间内存复制到子进程中。如果父进程用户空间很大，复制可能需要很长时间。更糟糕的是，这种复制工作经常被浪费;例如，子进程中的fork()后跟exec()将导致子进程丢弃复制的内存，可能根本就没有使用复制来的很大一部分内存。另一方面，如果父类和子类都使用一个页面，而其中一方或双方都编写该页面，则确实需要一个副本。

解决方法

写时拷贝(COW) fork()的目标是推迟为子进程分配和复制物理内存页，直到实际需要复制时才进行分配和复制。

COW fork()仅为子进程创建一个分页表，用户内存的pte指向父进程的物理页。COW fork()将父级和子级的所有用户pte标记为不可写。当任何一个进程尝试写其中一个COW页面时，CPU将出现页面错误。内核页错误处理程序检测到这种情况，为出错进程分配一个物理内存页，将原始页复制到新页，并在出错进程中修改相关的PTE以引用新页，这一次PTE标记为可写。当页面错误处理程序返回时，用户进程就能够写入该页面了。

COW fork()使得释放用户内存的物理页变得更为麻烦。一个给定的物理页可能被多个进程的页表引用，并且只有当最后一个引用消失时才应该被释放。

Implement copy-on write

实现：

在kalloc.c中增加物理内存引用计数

分配内存时初始化引用计数为1

释放内存时查看引用计数是否为0，注意kinit会调用一次kfree

获取和增加引用计数的函数，减少的话可以直接调用kfree。对引用计数全程不加锁，这个lab也可以通过tests

增加COW标志位，可以使用预留的第8位或者第9位

vm.c 里uvmcopy函数修改为只将子进程页表映射到父进程的物理地址，去掉写标志位，增加COW标志位，增加物理内存引用计数

trap.c里usertrap增加页面错误的处理，需判断是否是COW

vm.c里加了个walkpte函数，就是修改了walkaddr函数返回值，这个函数返回pte

最后copyout也要增加页面错误处理，因为copyout是在内核中调用的，缺页不会进入usertrap。

总结

COW在实现上主要问题体现在 物理页面的引用计数实现以及判断是否为cow页面 这两个方面。理清了思路就比较好理解，之后就是一些实现细节方面，最容易出现usertrap错误，这时可以根据sepc查看在哪个地方出现错误然后解决。

标签：Fork,fork,COW,MIT6,引用,Write,内存,进程,页面
来源： https://blog.csdn.net/laplacebh/article/details/118358462