Linux内核如何检测内存地址是否被修改以实现COW？

源代码如下：

 #include <stdio.h>
 #include <stdlib.h>

 void main() {
     int *a = malloc(sizeof(int));
     *a = 11;
     int b = 22;//on the stack

     int pid = fork();

     if (pid == 0) {
         printf("pid=%d, a = %d, &a=%p\n", getpid(), *a, a);
         printf("pid=%d, b = %d, &b=%p\n", getpid(), b, &b);
         getchar();
         *a = 33;// ===========cow=========happend here=====
         b = 44;
         printf("pid=%d, a = %d, &a=%p\n", getpid(), *a, a);
         printf("pid=%d, b = %d, &b=%p\n", getpid(), b, &b);
     } else {
         printf("pid=%d, a = %d, &a=%p\n", getpid(), *a, a);
         printf("pid=%d, b = %d, &b=%p\n", getpid(), b, &b);
     }
     pause();
 }

在gdb中键入ni后（将a的值更改为33），再次使用vtop。我可以看到进程的一个物理地址已更改

crash> vtop 0x602010
VIRTUAL     PHYSICAL
602010      5d755010

   PML: 24e6f000 => 2409c067
   PUD: 2409c000 => 7144067
   PMD: 7144018 => 19847067
   PTE: 19847010 => 800000005d755067
  PAGE: 5d755000



crash> vtop 0x602010
VIRTUAL     PHYSICAL
602010      2a683010

   PML: 36df9000 => 3a654067
   PUD: 3a654000 => 1a71a067
   PMD: 1a71a018 => 18f2a067
   PTE: 18f2a010 => 800000002a683065
  PAGE: 2a683000

我的问题是cpu执行时发生了什么

movl   $0x2c,-0x20(%rbp)

内核如何知道它正在更改共享内存，因此在编写之前需要执行一个处理？我猜它使用了类似于页面错误中断的东西。但我没有发现任何与此相关的中断

如果由内核负责，请提供内核的源代码

我的问题是cpu执行时发生了什么

movl$0x2c，-0x20（%rbp）

内核如何知道它正在更改共享内存，因此在编写之前需要执行一个处理？我猜它使用了类似于页面错误中断的东西。但我没有发现任何与此相关的中断

这是通过处理器和操作系统的协作实现的

处理器端：

当CPU执行此类指令时：

movl$0x2c，-0x20（%rbp）

i、 e.获取存储在%rbp寄存器中的地址，并向其添加偏移量-x20，然后对其发出内存访问（movl）

在提交内存访问时，处理器将遍历硬件页表（在大多数情况下，访问TLB是一条捷径，但我在这里只讨论基本原则）。当然，页面表应该由操作系统预先设置

假设处理器到达最后一级页表，只找到该地址对应的页表条目（将其称为pte） 建议包含地址内容的页面不在内存中！（它只参考该pte的特定页面标志），然后，根据处理器体系结构，引发硬件异常！根据Intel术语，它将此类异常分类为故障，您必须经常听到术语“页面故障”（一种可以修复并恢复执行的异常，就好像根本没有发生此类异常一样！）

操作系统端：

然后我们将堆栈向上移动到操作系统域中。在引导过程中，操作系统将设置一个异常和中断处理程序表（用x86术语我们称之为IDT），并将其注册到处理器

然后，一旦发生此页面错误，处理器将执行预设置处理程序（从技术上讲，处理器应首先保存CPU上下文，如推动cs和rip寄存器、rflags寄存器等）

处理程序可以分为特定于arch的部分（操作系统将进一步执行一些与硬件相关的工作，如保存更多寄存器、调用特定于arch的钩子、确定是否允许页面错误等）和独立于arch的部分（页面错误逻辑），因此毫不奇怪，处理程序入口点依赖于arch

对于x86上的Linux，特定于arch的部分位于arch/x86/entry/entry_64.S（对于64位）和arch/x86/mm/fault.C中的do_page_fault（）C函数中。然后在do_page_fault（）中，它将调用arch独立的C函数handle_mm_fault（），该函数位于核心mm代码mm/memory.C

---

对于这个问题，在handle_mm_fault（）中，do_wp_page（）处理COW逻辑。基本上，handle_mm_fault（）只是遍历出错地址的页表，发现它是一个写保护页（存在，但未设置写标志），因此它调用do_wp_page（）来分配一个新页。

如果内核负责此操作，请提供内核的源代码@AndrewHenle不错的一个：-）我觉得这一个比github好。好了，这一个怎么样：

crash> vtop 0x602010
VIRTUAL     PHYSICAL
602010      5d755010

   PML: 24e6f000 => 2409c067
   PUD: 2409c000 => 7144067
   PMD: 7144018 => 19847067
   PTE: 19847010 => 800000005d755067
  PAGE: 5d755000



crash> vtop 0x602010
VIRTUAL     PHYSICAL
602010      2a683010

   PML: 36df9000 => 3a654067
   PUD: 3a654000 => 1a71a067
   PMD: 1a71a018 => 18f2a067
   PTE: 18f2a010 => 800000002a683065
  PAGE: 2a683000

movl   $0x2c,-0x20(%rbp)