fork() 进程如何将 parent 的 PTE 标记为只读？

Question

我搜索了很多资源，但没有找到关于此事的具体内容：

我知道对于某些 linux 系统，fork() 系统调用与 copy-on-write 一起工作；也就是说，parent和child共享相同的地址space，但PTE现在被标记为read-only，以供使用后来的牛。当任何一个尝试访问页面时，都会发生 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 OS 如何到达共享 PTE 并将它们标记为 "read"。我假设当 fork() 系统调用发生时，OS 在 parent 的页面 table 上执行 "page walk" 并将它们标记为 read-only - 但我没有找到对此的确认，也没有找到有关该过程的任何信息。

有谁知道这些页面是如何被标记为只读的？将不胜感激任何帮助。谢谢！

Answer 1

Linux OS 通过遍历父进程的所有内存范围（mmaps、栈和堆）实现系统调用 fork。复制该范围 (VMA - Virtual memory areas is in function copy_page_range (mn/memory.c)，它在页面 table 条目上循环：

copy_page_range will iterate over pgd 并调用
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 执行内存使用统计 (RSS) 并有几个代码段来处理 COW 情况：

    /*
     * 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 对于私有页面和潜在的 writable 页面是正确的（检查共享位域标志和 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;
}

PUD、PMD 和 PTE 在 https://www.kernel.org/doc/gorman/html/understand/understand006.html and in articles like LWN 2005: "Four-level page tables merged".

等书籍中有描述

fork 实现如何调用 copy_page_range:

fork 系统调用实现 (sys_fork? or syscall_define0(fork)) is do_fork (kernel/fork.c) 将调用
copy_process which will call 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
dup_mmap (still kernel/fork.c) which will check what was mmaped and how. (Here I was unable to get exact path to COW implementation so I used the Internet Search Machine with something like "fork+COW+dup_mm" to get hints like [1] or [2] or [3])。检查 mmap 类型后，有 retval = copy_page_range(mm, oldmm, mpnt); 行可以做实际工作。

fork() 进程如何将 parent 的 PTE 标记为只读？

How does fork() process mark parent's PTE's as read only?

fork

copy-on-write

virtual-memory

linux-kernel

page-tables