丢弃脏的写时复制页面

Question

有没有一种方法可以通过MAP_PRIVATE创建一个写时复制映射，写入一些数据（即脏页），然后丢弃我的更改，而不使用munmap和重新映射？目标是保持给定映射的相同虚拟地址（如果我取消映射并再次映射相同的文件，则无法保证发生这种情况），但一次性丢弃所有的COW更改。

据我所知，尝试通过暗示地址并使用MAP_FIXED标志重新映射空间可能会产生这种效果；但我不确定我的MAP_FIXED文档解释是否正确，或者是否保证了这种行为。

引用来自mmap(2)文档：

If the memory region specified by addr and len overlaps pages of any existing
mapping(s), then the overlapped part of the existing mapping(s) will be 
discarded.

在这种情况下，“被丢弃”是否意味着任何COW页面都将被丢弃，而从相应页面读取的新内容将会失败并反映磁盘上的更改？

- Bryce

Answer 1

如果进行重叠的操作，Linux内核将像对它们执行一样清除现有映射的重叠部分。例如，如果你映射了一个共享库曾经使用过的帧缓冲区，那么该内存现在与该共享库毫无关系；它指向帧缓冲区。被移除映射的底层页面对象独立于映射存在：页面是引用计数对象。当两个映射共享相同页面的视图时，仅是由于相同页面在不同视图中被“安装”。当页面变脏并解除映射时，这不会创建一个依赖关系，使得必须在新映射之前写入脏页面；虚拟内存可以已经重新分配给新映射（例如图形帧缓冲区的一部分），然后原始脏页（例如文件支持的共享映射的一部分）被刷新。

关于丢弃映射的问题：我认为你不能这样做。也就是说，如果你有一个映射，它应该将脏页刷新到底层文件中，你不能快速地写入该内存，然后希望它永远不会被完成，然后快速地它（或者在其上其他内容）。在Linux的 API中，有一个看起来相关的操作，但根据手册页，它似乎只适用于和。我认为阻止写入发生的唯一方法是进行被称为“跳闸”的历史悠久的仪式。

有一种映射文件对象的方法，使得更改不会传播：即（相对于）。例如，调试器（如）需要能够将断点放在可执行文件或共享库中，而不会在每个运行进程中的该可执行文件或库的每个实例（及磁盘上的副本！）中引发陷阱指令，因此需要。如果使用了修改后的，并且你它（或者这些部分），或者在它们之上映射其他内容，则我认为它们将被丢弃。这些页面应该已经按写时复制方式进行处理，因此使它们变脏的进程应该保持唯一的引用。当它们被解除映射时，它们的引用计数就会降为零，并且由于它们是私有页，它们就会被清除。

- Kaz

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非常有趣。所以，如果我1）在文件上创建一个MAP_PRIVATE映射，2）将其读入页面缓存，3）通过在该私有的COW映射中写入脏页，4）重新映射带有MAP_FIXED标志，覆盖MAP_PRIVATE映射的地址空间，则我应该保留底层文件在页面缓存中的“真实”数据，同时丢弃我对COW“更改”的视图。这是非常方便的行为。 - Bryce

Bryce，是的；我相信文件中原始数据应该会重新出现；如果您将lseek到这些位置并进行read操作，您将看到相同的数据。 - Kaz

Answer 2

虚拟地址在复制后仍然保持不变。只有物理地址会改变（以及相关的内存映射页寄存器）。

在进程写入页面后，撤销已经为时已晚。复制发生在第一次写入内存区域时。

- wallyk

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我明白我的第一份副本实际上会写入物理RAM，而且我无法“撤消”它 - 但问题是，使用重叠地址的新mmap（或其他机制）是否会导致相同的虚拟内存以一种方式被“重新初始化”，从映射过程的角度来看抛弃那些更改。 - Bryce