Chapter 9.3 Memory Mapping

最后一节我们来讨论关于内存映射部分的内容并且举一个简单的内存系统模型加深理解。

Memory Mapping

我们先前讨论了虚拟内存的基本知识以及地址翻译的设计。在虚拟内存的优势部分我们曾说过，通过虚拟内存的机制，我们可以很简单的实现共享库这个强大的工具。在介绍如何实现以前我们还需要介绍关于 linux 系统常见关于内存管理的设计。

在先前我们提到对于虚拟内存映射到物理内存上时我们提到应当在磁盘上也为这个虚拟内存分配一块位置，而将主存视为对磁盘的缓存。而在硬盘上分配的空间，或者说主存中放不下的工作集，就可以存放在硬盘上的 swap 分区中。

而对于实现共享库的核心在与不同的进程之间共享文件，而文件不过是硬盘上一块数据，对于共享库的实现方法就很显然了，我只需要磁盘上的文件放在主存中，然后不同的进程的不同或者同一 VA 一同映射到同一 PA 上即实现了文件共享。

而我们如果把 swap 分区也视为文件，那么这套机制设计统一、逻辑自洽，也完美符合了 Linux 的设计理念：一切皆文件。

同理在先前在讲进程的时候我们提到对于 fork，产生一个与父进程完全相同的子进程时，我们会采用 "Copy-on-write" 的策略，这种策略可以有效提高我们 fork 的效率，那么在虚拟内存的下 Copy-on-write 的实现也非常简单了，子进程产生的时候直接复制父进程的页表，这样子进程的所有 VA 就映射到父进程对应的 PA 上，两者享有了完全一样的内存。

这时候我就从 OS 层面将对应的内存权限缩紧，父进程或者子进程试图修改对应位置的值时，再触发复制机制即可。