释放未被更改的“写时复制”内存

2 回答

• 4

  CoW只是一种懒惰的优化 . 你可以自由地认为 fork() 总是制作完整的过程副本（至少在内存方面），没有任何延迟 . 但…

  如果你准备动态数据块以“传递”给fork的子进程，那么在fork之后你有两个进程有两个动态数据块：父进程和子进程（都是副本） . 当孩子退出时，它的内存副本被回收，但是父母应该在分叉后自己释放那个块 .

  更清楚，这是一个例子：

  char *buf = malloc(123456);
  // … fill buf for child …
  
  int res = fork();
  
  if (res == -1) {
      fprintf(stderr, "fork failed\n");
      exit(EXIT_FAILURE);
  }
  
  if (res == 0) {
      // this is child process
      // … do work with buf …
      _Exit(EXIT_SUCCESS); // child reclaims buf by means of exit
  }
  
  // this is parent process
  free(buf); // we don't need it in parent
  
  // … other parent tasks here …
  

  CoW在fork-exec技术中也是非常有用的优化，其中child除了 exec 之外什么都不做 . exec 用指定的可执行映像替换当前进程，保留开放描述符和其他内容（更多内容在 man 2 execve 中） . 在这样的fork之后复制的唯一页面只是当前的堆栈帧，使得fork-exec非常有效 .

  有些系统还提供 vfork ，这是非常严格的不公平版本的fork，但是在没有CoW的系统上，这是有效运行vfork-exec的唯一方法 .

  回复于 2024-05-03T18:41:36+08:00
• 5

  First the logical (process centered) view:

  分叉进程时，整个地址空间将按原样复制到新进程中 . 您的堆在两个进程中基本上都是重复的，并且两个进程都可以继续使用它，就像从未调用 fork() 时的一个进程一样 . 两个进程都可以释放在 fork() 之前完成的分配，如果他们想重用与分配相关的地址范围，则必须这样做 . CoW映射只是一种不会改变这些语义的优化 .

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  Now the physical (system centered) view:

  您的系统内核不知道您使用 malloc() 分配的数据范围，它只知道它在 malloc() 请求时分配给进程的内存页面 . 当您调用 fork() 时，它会将所有这些页面标记为CoW，并从两个进程中引用它们 . 如果两个进程中的任何一个写入任何CoW页面而另一个进程仍然存在，则它将陷入复制整个页面的系统 . 如果其中一个进程退出，它将至少降低这些页面的引用计数，这样就不必再复制它们了 .

  那么，在退出之前在孩子中调用 free() 会发生什么？
  好吧， free() 函数很可能会写入包含内存分配的页面，告诉 malloc() 该块可以再次使用 . 这将陷入系统并复制页面，期望此操作需要一微秒或两秒 . 如果您的父进程在子进程尚未运行时调用 free() ，则会发生同样的情况 . 但是，如果您的孩子没有释放页面并退出，内核将知道它不再需要执行CoW . 如果父进程释放并重新使用内存区域，则不需要进行复制 .

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  我假设，您孩子所做的只是检查一些错误情况，如果符合则立即退出 . 在这种情况下，最谨慎的方法是忘记在孩子中调用 free() ，让系统完成它的工作 .

  回复于 2024-05-03T18:41:36+08:00