C++使用COW创建了多少页面错误

Question

我在网上看到过这个问题，不确定我的答案是否正确：

#include <unistd.h>
#include <sys/wait.h>
#define N 100*1024*1024
int a[N];
int main() {
if (fork() > 0) {
wait(nullptr);
} else {
for (unsigned int i = 0; i < N; ++i) {
a[i] = 1;
}
}
return 0;
}

问题是：

考虑到在x86-64操作系统中启用了COW技术(页面大小为4KB=4096B(，子进程在整个运行时会创建多少页面错误。(不寻找非常准确的答案(

1. 1024*1
2. 1024*10
3. 1024*100
4. 1024*1024
5. 1024*1024*10
6. 1024*1024*100

我认为正确的是6，因为每当子进程尝试写入内存中受写保护的位置时，我们都会尝试复制N元素。我说得对吗？

我试着用我的程序运行strace，但似乎没有一个是正确的，因为输出中没有包含代表每个页面错误的数千行：

strace ./a.out
execve("./a.out", ["./a.out"], 0x7ffd84f9ace0 /* 50 vars */) = 0
brk(NULL)                               = 0x55c515202000
access("/etc/ld.so.nohwcap", F_OK)      = -1 ENOENT (No such file or directory)
access("/etc/ld.so.preload", R_OK)      = -1 ENOENT (No such file or directory)
openat(AT_FDCWD, "/etc/ld.so.cache", O_RDONLY|O_CLOEXEC) = 3
fstat(3, {st_mode=S_IFREG|0644, st_size=96020, ...}) = 0
mmap(NULL, 96020, PROT_READ, MAP_PRIVATE, 3, 0) = 0x7f93cbf68000
close(3)                                = 0
access("/etc/ld.so.nohwcap", F_OK)      = -1 ENOENT (No such file or directory)
openat(AT_FDCWD, "/lib/x86_64-linux-gnu/libc.so.6", O_RDONLY|O_CLOEXEC) = 3
read(3, "177ELF21133>120352"..., 832) = 832
fstat(3, {st_mode=S_IFREG|0755, st_size=2030928, ...}) = 0
mmap(NULL, 8192, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_PRIVATE|MAP_ANONYMOUS, -1, 0) = 0x7f93cbf66000
mmap(NULL, 4131552, PROT_READ|PROT_EXEC, MAP_PRIVATE|MAP_DENYWRITE, 3, 0) = 0x7f93cb966000
mprotect(0x7f93cbb4d000, 2097152, PROT_NONE) = 0
mmap(0x7f93cbd4d000, 24576, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_PRIVATE|MAP_FIXED|MAP_DENYWRITE, 3, 0x1e7000) = 0x7f93cbd4d000
mmap(0x7f93cbd53000, 15072, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_PRIVATE|MAP_FIXED|MAP_ANONYMOUS, -1, 0) = 0x7f93cbd53000
close(3)                                = 0
arch_prctl(ARCH_SET_FS, 0x7f93cbf674c0) = 0
mprotect(0x7f93cbd4d000, 16384, PROT_READ) = 0
mprotect(0x55c4fb12b000, 4096, PROT_READ) = 0
mprotect(0x7f93cbf80000, 4096, PROT_READ) = 0
munmap(0x7f93cbf68000, 96020)           = 0
clone(child_stack=NULL, flags=CLONE_CHILD_CLEARTID|CLONE_CHILD_SETTID|SIGCHLD, child_tidptr=0x7f93cbf67790) = 3341
wait4(-1, NULL, 0, NULL)                = 3341
--- SIGCHLD {si_signo=SIGCHLD, si_code=CLD_EXITED, si_pid=3341, si_uid=1000, si_status=0, si_utime=19, si_stime=35} ---
exit_group(0)                           = ?
+++ exited with 0 +++

Answer 1

页面错误不会显示在strace中；它们甚至不是发生的事情；明确地"；。

每次访问一段内存时，都会发生页面错误，而分配的物理页面要么尚未创建，要么映射到地址空间。

在实践中，程序的页面错误数是sizeof(int(*N/pagesize。说明：

数组a是在全局.data段中创建的，但默认情况下已初始化。在进程开始时，.data被映射一次MAP_ANONMOUS，并且由于总体初始化，它的归零将发生在第一个页面错误上。由于父进程从不访问数组a，因此在父进程中不会发生a占用的地址空间的单页故障。

唯一会在a上导致页面错误的进程是子进程。然而，页面故障仅发生在对以前非驻留页面的第一次访问时。由于a是按顺序遍历的，所以a上的页面故障只会发生在访问0 == ((uintptr_t)&a[i]) % pagesize的地方(假设uintptr_t强制转换指针与地址完全对应，而在大多数平台上，它们确实对应(。

当然，在内存压力很大的系统中，系统可能会在迭代器到达下一个页面之前崩溃，从而交换掉页面，从而产生额外的页面错误。