Τι συμβαίνει με τη μνήμη της διαδικασίας όταν…

Κατά την κλήση του fork(), ο πυρήνας του λειτουργικού συστήματος δημιουργεί μια νέα διαδικασία, μια θυγατρική διαδικασία, η οποία είναι σχεδόν ακριβές αντίγραφο της μητρικής διαδικασίας.

Όσον αφορά τη μνήμη, συμβαίνουν τα εξής:

Εικονικός χώρος διευθύνσεων: Η θυγατρική διαδικασία λαμβάνει τον δικό της εικονικό χώρο διευθύνσεων, ο οποίος είναι πανομοιότυπος με αυτόν της μητρικής κατά τη στιγμή της κλήσης fork(). Αυτό σημαίνει ότι η θυγατρική "βλέπει" τα ίδια εύρη διευθύνσεων και έχει την ίδια δομή τμημάτων (κώδικα, δεδομένα, στοίβα, σωρός) με τη μητρική.
Φυσική μνήμη και Copy-on-Write (CoW): Αρχικά, οι διαδικασίες μητρική και θυγατρική μοιράζονται τις ίδιες σελίδες φυσικής μνήμης. Αυτή είναι μια βελτιστοποίηση γνωστή ως "Copy-on-Write" (CoW). Η φυσική μνήμη αντιγράφεται μόνο όταν μία από τις διαδικασίες προσπαθεί να αλλάξει το περιεχόμενο της σελίδας.
- Αν η μητρική ή η θυγατρική γράψει δεδομένα σε μια σελίδα που ήταν κοινή, ο πυρήνας δημιουργεί ένα νέο αντίγραφο αυτής της σελίδας φυσικής μνήμης για τη διαδικασία που γράφει. Η άλλη διαδικασία συνεχίζει να χρησιμοποιεί την παλιά έκδοση της σελίδας.
- Αν οι διαδικασίες διαβάζουν μόνο δεδομένα, συνεχίζουν να χρησιμοποιούν την κοινή σελίδα φυσικής μνήμης.
Διαχειριστές αρχείων: Οι ανοιχτοί διαχειριστές αρχείων κληρονομούνται από τη θυγατρική διαδικασία. Και οι δύο διαδικασίες μοιράζονται δείκτες σε μετατόπιση αρχείου.
Άλλοι πόροι: Άλλοι πόροι, όπως χειριστές σημάτων, τρέχον κατάλογος εργασίας κ.λπ., επίσης αντιγράφονται ή κληρονομούνται.

Ακολουθεί μια απλοποιημένη εικόνα:

Πριν το fork():

+-------------------+
| Μητρική διαδικασία |
| +-----------------+ |
| | Εικονική Μνήμη |
| | (Στοίβα, Heap, ...) |
| +-----------------+ |
|      |              |
|      V              |
| +-----------------+ |
| | Φυσική Μνήμη |
| +-----------------+ |
+-------------------+

Άμεσα μετά το fork() (CoW):

+-----------------------+   +-----------------------+
| Μητρική διαδικασία    |   |  Θυγατρική διαδικασία |
| +-------------------+ |   | +-------------------+ |
| | Εικονική Μνήμη    | |   | | Εικονική Μνήμη    | |
| | (Η ίδια δομή)      | |   | | (Η ίδια δομή)      | |
| +-------------------+ |   | +-------------------+ |
|        |            |   |        |            |
|        V            |   |        V            |
| +-----------------------+   | +-----------------------+
| | Φυσική Μνήμη        | | | Φυσική Μνήμη        | |
| | (Μερικές κοινές σελίδες)| | | (Μερικές κοινές σελίδες)| |
| +-----------------------+   | +-----------------------+
+-----------------------+   +-----------------------+
          |                            |
          +----------------------------+
                Αρχικές κοινές σελίδες φυσικής μνήμης

Με την εγγραφή σε μια σελίδα (ενεργοποίηση CoW):

+-----------------------+   +-----------------------+
| Μητρική διαδικασία    |   |  Θυγατρική διαδικασία |
| +-------------------+ |   | +-------------------+ |
| | Εικονική Μνήμη    | |   | | Εικονική Μνήμη    | |
| |                   | |   | |                   | |
| +-------------------+ |   | +-------------------+ |
|        |            |   |        |            |
|        V            |   |        V            |
| +-----------------------+   | +-----------------------+
| | Φυσική Μνήμη        | | | Φυσική Μνήμη        | |
| | (Απομονωμένες σελίδες) | | | (Απομονωμένες σελίδες) | |
| +-----------------------+   | +-----------------------+

Είναι σημαντικό να κατανοήσουμε ότι, παρά το ίδιο εικονικό χώρο διευθύνσεων αμέσως μετά το fork(), οποιαδήποτε αλλαγή στη μνήμη ενός διαδικασίας (εγγραφή σε μεταβλητές, κατανομή/απελευθέρωση μνήμης στο heap) δεν επηρεάζει τη μνήμη της άλλης διαδικασίας χάρη στον μηχανισμό CoW. Αυτές είναι πλήρως ανεξάρτητες διαδικασίες.

Τι συμβαίνει με τη μνήμη της διαδικασίας όταν δημιουργούμε ένα αντίγραφό της χρησιμοποιώντας την κλήση συστήματος fork στο λειτουργικό σύστημα Linux;