我有一个通过 mmap 获得的内存段与 MAP_ANONYMOUS .

如何分配相同大小的第二个内存段，该内存段引用第一个内存段并在 Linux(目前工作 Linux 2.6.36)中进行复制写入？

我想要和fork完全一样的效果，只是不创建新进程。我希望新映射保持相同的过程。

整个过程必须在原始页面和复制页面上都是可重复的(就像父和子将继续 fork 一样)。

我不想分配整个段的直接副本的原因是因为它们有多个 GB 大，我不想使用可以共享的写时复制的内存。

我尝试过的:
mmap该段共享，匿名。
关于重复 mprotect将其设为只读并使用 remap_file_pages 创建第二个映射也是只读的。

然后使用 libsigsegv拦截写尝试，手动复制页面然后mprotect两者都可以读写。

有诀窍，但很脏。我基本上是在实现我自己的虚拟机。

遗憾 mmap ing /proc/self/mem当前 Linux 不支持，否则会出现 MAP_PRIVATE在那里映射可以解决问题。

写时复制机制是 Linux VM 的一部分，必须有一种方法可以在不创建新进程的情况下使用它们。

备注:
我在 Mach VM 中找到了合适的机制。

以下代码在我的 OS X 10.7.5 上编译并具有预期的行为:Darwin 11.4.2 Darwin Kernel Version 11.4.2: Thu Aug 23 16:25:48 PDT 2012; root:xnu-1699.32.7~1/RELEASE_X86_64 x86_64 i386gcc version 4.2.1 (Based on Apple Inc. build 5658) (LLVM build 2336.11.00)

#include <sys/mman.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#ifdef __MACH__
#include <mach/mach.h>
#endif


int main() {

    mach_port_t this_task = mach_task_self();

    struct {
        size_t rss;
        size_t vms;
        void * a1;
        void * a2;
        char p1;
        char p2;
        } results[3];

    size_t length = sysconf(_SC_PAGE_SIZE);
    vm_address_t first_address;
    kern_return_t result = vm_allocate(this_task, &first_address, length, VM_FLAGS_ANYWHERE);

    if ( result != ERR_SUCCESS ) {
        fprintf(stderr, "Error allocating initial 0x%zu memory.\n", length);
           return -1;
    }

    char * first_address_p = first_address;
    char * mirror_address_p;
    *first_address_p = 'a';

    struct task_basic_info t_info;
    mach_msg_type_number_t t_info_count = TASK_BASIC_INFO_COUNT;

    task_info(this_task, TASK_BASIC_INFO, (task_info_t)&t_info, &t_info_count);

    task_info(this_task, TASK_BASIC_INFO, (task_info_t)&t_info, &t_info_count);
    results[0].rss = t_info.resident_size;
    results[0].vms = t_info.virtual_size;
    results[0].a1 = first_address_p;
    results[0].p1 = *first_address_p;

    vm_address_t mirrorAddress;
    vm_prot_t cur_prot, max_prot;
    result = vm_remap(this_task,
                      &mirrorAddress,   // mirror target
                      length,    // size of mirror
                      0,                 // auto alignment
                      1,                 // remap anywhere
                      this_task,  // same task
                      first_address,     // mirror source
                      1,                 // Copy
                      &cur_prot,         // unused protection struct
                      &max_prot,         // unused protection struct
                      VM_INHERIT_COPY);

    if ( result != ERR_SUCCESS ) {
        perror("vm_remap");
        fprintf(stderr, "Error remapping pages.\n");
              return -1;
    }

    mirror_address_p = mirrorAddress;

    task_info(this_task, TASK_BASIC_INFO, (task_info_t)&t_info, &t_info_count);
    results[1].rss = t_info.resident_size;
    results[1].vms = t_info.virtual_size;
    results[1].a1 = first_address_p;
    results[1].p1 = *first_address_p;
    results[1].a2 = mirror_address_p;
    results[1].p2 = *mirror_address_p;

    *mirror_address_p = 'b';

    task_info(this_task, TASK_BASIC_INFO, (task_info_t)&t_info, &t_info_count);
    results[2].rss = t_info.resident_size;
    results[2].vms = t_info.virtual_size;
    results[2].a1 = first_address_p;
    results[2].p1 = *first_address_p;
    results[2].a2 = mirror_address_p;
    results[2].p2 = *mirror_address_p;

    printf("Allocated one page of memory and wrote to it.\n");
    printf("*%p = '%c'\nRSS: %zu\tVMS: %zu\n",results[0].a1, results[0].p1, results[0].rss, results[0].vms);
    printf("Cloned that page copy-on-write.\n");
    printf("*%p = '%c'\n*%p = '%c'\nRSS: %zu\tVMS: %zu\n",results[1].a1, results[1].p1,results[1].a2, results[1].p2, results[1].rss, results[1].vms);
    printf("Wrote to the new cloned page.\n");
    printf("*%p = '%c'\n*%p = '%c'\nRSS: %zu\tVMS: %zu\n",results[2].a1, results[2].p1,results[2].a2, results[2].p2, results[2].rss, results[2].vms);

    return 0;
}

最佳答案

我试图实现同样的目标(事实上，它看起来更简单，因为我只需要拍摄事件区域的快照，我不需要拍摄副本的副本)。我没有找到一个好的解决方案。
直接内核支持 (或缺少):通过修改/添加模块应该可以实现这一点。但是，没有简单的方法可以从现有的 COW 区域设置新的 COW 区域。 fork ( copy_page_rank ) 使用的代码复制一个 vm_area_struct从一个进程/虚拟地址空间到另一个(新的)，但假设新映射的地址与旧映射的地址相同。如果要实现“重新映射”功能，则必须修改/复制该功能以复制 vm_area_struct带地址翻译。
BTRFS : 为此，我想到在 btrfs 上使用 COW。我写了一个简单的程序来映射两个 reflink-ed 文件并尝试映射它们。但是用/proc/self/pagemap查看页面信息显示文件的两个实例不共享相同的缓存页面。 (至少除非我的测试是错误的)。因此，您不会通过这样做获得太多 yield 。相同数据的物理页不会在不同实例之间共享。

#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <assert.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/mman.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
#include <inttypes.h>
#include <stdio.h>

void* map_file(const char* file) {
  struct stat file_stat;
  int fd = open(file, O_RDWR);
  assert(fd>=0);
  int temp = fstat(fd, &file_stat);
  assert(temp==0);
  void* res = mmap(NULL, file_stat.st_size, PROT_READ, MAP_SHARED, fd, 0);
  assert(res!=MAP_FAILED);
  close(fd);
  return res;
}

static int pagemap_fd = -1;

uint64_t pagemap_info(void* p) {
  if(pagemap_fd<0) {
    pagemap_fd = open("/proc/self/pagemap", O_RDONLY);
    if(pagemap_fd<0) {
      perror("open pagemap");
      exit(1);
    }
  }
  size_t page = ((uintptr_t) p) / getpagesize();
  int temp = lseek(pagemap_fd, page*sizeof(uint64_t), SEEK_SET);
  if(temp==(off_t) -1) {
    perror("lseek");
    exit(1);
  }
  uint64_t value;
  temp = read(pagemap_fd, (char*)&value, sizeof(uint64_t));
  if(temp<0) {
    perror("lseek");
    exit(1);
  }
  if(temp!=sizeof(uint64_t)) {
    exit(1);
  }
  return value;
}

int main(int argc, char** argv) {
 
  char* a = (char*) map_file(argv[1]);
  char* b = (char*) map_file(argv[2]);
  
  int fd = open("/proc/self/pagemap", O_RDONLY);
  assert(fd>=0);

  int x = a[0];  
  uint64_t info1 = pagemap_info(a);

  int y = b[0];
  uint64_t info2 = pagemap_info(b);

  fprintf(stderr, "%" PRIx64 " %" PRIx64 "\n", info1, info2);

  assert(info1==info2);

  return 0;
}

echo 1 > /sys/kernel/mm/ksm/run
echo 10000 > /sys/kernel/mm/ksm/pages_to_scan

关于c - 在进程内的写内存上分配副本，我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题： https://stackoverflow.com/questions/16965505/