研究xv6-riscv新知汇总

按理来说，分页机制那一篇文章应该归到这里的第一个新知的。但是事实上，我到在现在才想起来汇总，惭愧啊，实在是怠惰了😅

Copy On Write

写时复制，亦即COW(Copy On Write)，是一种在操作系统或者数据库等系统中常用到的策略。它的主要思想是，在多个进程或者线程请求同一段数据空间时，他们会共同指向这一段空间，也就是说他们共享这些数据。只有在其中一个进程/线程请求写入数据时，才将这段数据空间复制一份。这样在如今多数以读取数据为主的数据操作中，这种策略可以大量节省空间资源，同时提高操作效率。

xv6-riscv在fork时会产生父子两个进程，采用的资源共享策略就是COW，我们来看看它是如何实现的：

首先进程在fork之后，会产生一个子进程，这个进程的内存空间和父进程的一摸一样。具体来说就是页表和物理页都完全相同。然后因为此时还没有任何的写入操作，物理页中的flags中的PTE_W=0也就是只读的。

当父子进程中的一个开始写一个页的时候，操作系统就触发一个缺页中断(page fault)，自然而然调用中断处理函数，这个处理函数(handler)做了这样几件事：

1. 使用空闲物理地址分配一个新的物理页，并复制缺页中断的那页内容到该新页

2. 将缺页的PTE映射到新创建的物理页上(具体用mappages函数实现)

3. 使这个新的页的权限变为可写(PT_W=1)

4. 还原到原来中断发生的指令上

然后指令继续运行，并在这一次写入成功(当然写入的是新分配的物理地址)

需要注意的是，xv6-riscv在实现COW时创建了一种数据结构，这种数据结构用来存储一个页表被引用的次数：

• 1代表没有fork，不需要copy

• 2就代表着fork发生了，需要注意写请求的出现