执行程序时内存管理的情景(一点自己的心得)

qtdszws

do_execve
    ->open_exec->dentry_open
             ....  
             f->f_dentry = dentry;
             ....
             f->f_op = fops_get(inode->i_fop);
             ....
设置f->f_dentry和f->f_op,我们考察执行ext2的情景，因此f_op将是ext2_file_operations

    ->search_binary_handler->load_elf_binary->elf_map->do_mmap->do_mmap_pgoff
             ....
             vma->vm_file = file;
             get_file(file);                           
             error = file->f_op->mmap(file, vma);
             ....
设置vm_file,执行f_op->mmap,在ext2_file_operations中的mmap是generic_file_mmap,在generic_file_mmap中主要是设置vma->vm_ops = ops,绝大多数情况下ops是file_private_mmap
static struct vm_operations_struct file_private_mmap = {
        nopage:                filemap_nopage,
};

执行do_mmap时，如果是代码段，一般只允许读和执行，如果是数据段，一般允许读和写,但是vma->vm_page_prot中只设置有可读和可执行位(没有深入研究)

sys_execve做完映射后就退出了.当调度到该进程时并执行代码时,立即产生page fault，依次do_page_fault->handle_mm_fault->handle_pte_fault->do_no_page
            ...
            new_page = vma->vm_ops->nopage(vma, address & PAGE_MASK, (vma->vm_flags & VM_SHARED)?0:write_access);
            ...

从前面知道,此处将调用filemap_nopage(基本所有这类的情景都执行这个函数)
filemap_nopage->page_cache_read
                .....
                   page = page_cache_alloc();
        if (!page)
                return -ENOMEM;

        if (!add_to_page_cache_unique(page, mapping, offset, hash)) {
                int error = mapping->a_ops->readpage(file, page);
                page_cache_release(page);
                return error;
        }
                ....
此处分配一空闲页,然后读入该页,由于是ext2,应此此处的a_ops是
struct address_space_operations ext2_aops = {
        readpage: ext2_readpage,
        writepage: ext2_writepage,
        sync_page: block_sync_page,
        prepare_write: ext2_prepare_write,
        commit_write: generic_commit_write,
        bmap: ext2_bmap
};
因此将调用ext2_readpage读入。返回do_no_page,根据vma->vm_page_prot设置该页只允许读和执行,一路返回.现在代码可执行了.

如果代码要写数据段，同样将发生以上情景。现在数据段也在内存中了。但是由于要写该数据页，而页只允许读，因此再次发生page fault,依次do_page_fault->handle_mm_fault->handle_pte_fault,由于此时页已经在内存中,将执行do_wp_page,也就是COW,并设置该页允许写，并释放原页.这样就保证了原页（该页也是该文件读写缓冲）没有被更改.

     如果可用物理页发生短缺并且kswapd执行swap_out时选中该进程,进而执行try_to_swap_out，
           ...
        if (PageSwapCache(page)) {
                entry.val = page->index;
                if (pte_dirty(pte))
                        set_page_dirty(page);
set_swap_pte:
                swap_duplicate(entry);
                set_pte(page_table, swp_entry_to_pte(entry));
drop_pte:
                UnlockPage(page);
                mm->rss--;
                deactivate_page(page);
                page_cache_release(page);
out_failed:
                return 0;
        }

        flush_cache_page(vma, address);
        if (!pte_dirty(pte))
                goto drop_pte;
/*代码段将goto drop_pte,以后发生page fault时再执行前面的情景*/

        if (page->mapping) {
                set_page_dirty(page);
                goto drop_pte;
        }

/*数据段将执行下面的swap out操作,这样修改过的数据页将被换到交换分区*/
        entry = get_swap_page();
        if (!entry.val)
                goto out_unlock_restore; /* No swap space left */

        /* Add it to the swap cache and mark it dirty */
        add_to_swap_cache(page, entry);
        set_page_dirty(page);
        goto set_swap_pte;
       ......

albcamus

比ULK清晰多了， 虽然ULK深入细致些