linux copy on write源码分析（基于linux0.11）

——P 标志表明异常是由于一个不存在页（0）还是访问权限违例或是使用了保留位（1）。
——W/R 标志表明引起异常的内存访问是读（0）还是写（1）。
——U/S 标志表明异常发生时处理器是在用户态（1）执行还是在管理态（0）执行。

// 缺页和写保护异常处理函数
set_trap_gate(14,&page_fault)

_page_fault:
    // 交换两个寄存器的值，esp指向的位置保存了错误码
    xchgl %eax,(%esp)
    // 压栈寄存器
    pushl %ecx
    pushl %edx
    push %ds
    push %es
    push %fs
    // 内核数据段描述符
    movl $0x10,%edx
    mov %dx,%ds
    mov %dx,%es
    mov %dx,%fs
    // 如果是缺页异常，cr2保存了引起缺页的线性地址
    movl %cr2,%edx
    // 线性地址（有的话）和错误码入参
    pushl %edx
    pushl %eax
    // 1和eax与，结果放到ZF中
    testl $1,%eax
    // zf=0则跳转，即0是写异常，1是缺页异常
    jne 1f
    call _do_no_page
    // 跳到标签2
    jmp 2f
1:    call _do_wp_page
// 出栈，返回中断，会重新执行异常指令
2:    addl $8,%esp
    pop %fs
    pop %es
    pop %ds
    popl %edx
    popl %ecx
    popl %eax
    ire

/*
 * This routine handles present pages, when users try to write
 * to a shared page. It is done by copying the page to a new address
 * and decrementing the shared-page counter for the old page.
 *
 * If it's in code space we exit with a segment error.
 */

void do_wp_page(unsigned long error_code,unsigned long address)
{
#if 0
/* we cannot do this yet: the estdio library writes to code space */
/* stupid, stupid. I really want the libc.a from GNU */
    if (CODE_SPACE(address))
        do_exit(SIGSEGV);
#endif
    /*
        address为线性地址，
        address>>10 = address>>12<<2，得到页表项的地址，
        address>>20 = address>>22<<2，得到页目录项地址，
        页目录项里存着页表地址+页表偏移得到页表项地址
    */
    un_wp_page((unsigned long *)
        (((address>>10) & 0xffc) + (0xfffff000 &
        *((unsigned long *) ((address>>20) &0xffc)))));

}

// 共享的页面被写入的时候会执行该函数。该函数申请新的一页物理地址，解除共享状态
void un_wp_page(unsigned long * table_entry)
{
    unsigned long old_page,new_page;
    // table_entry是页表项地址，算出该页的物理首地址
    old_page = 0xfffff000 & *table_entry;
    // LOW_MEM以下是内核使用的内存。old_page对应的物理页引用数为1，可以直接修改内容，置可写标记位（第二位）
    if (old_page >= LOW_MEM && mem_map[MAP_NR(old_page)]==1) {
        *table_entry |= 2;
        invalidate();
        return;
    }
    // 分配一个新的物理页
    if (!(new_page=get_free_page()))
        oom();
    // 页的引用数减一，因为有一个进程不使用这块内存了
    if (old_page >= LOW_MEM)
        mem_map[MAP_NR(old_page)]--;
    // 修改页表项的内容，使其指向新分配的内存页，置用户级、有效、可读写、可执行标记位
    *table_entry = new_page | 7;
    // 刷新tlb
    invalidate();
    // 把数据赋值到新分配的页上
    copy_page(old_page,new_page);
}

// 把一页的内容从from复制到to
#define copy_page(from,to) \
__asm__("cld ; rep ; movsl"::"S" (from),"D" (to),"c" (1024):"cx","di","si")