Šta se dešava sa memorijom procesa kada kreiramo njegovu kopiju pomoću sistemskog poziva fork u Linux operativnom sistemu?

При poziv fork(), kernel operativnog sistema kreira novi proces, ćerki proces, koji je gotovo tačna kopija roditeljskog procesa.

Što se tiče memorije, dešava se sledeće:

1. Virtuelni adresni prostor: Ćerki proces dobija svoj virtuelni adresni prostor, koji je identičan sa onim roditeljskog procesa u trenutku poziva fork(). To znači da ćerki proces "vidi" iste opsege adresa i ima istu strukturu segmenata (kod, podaci, stek, hrpa) kao i roditelj.

2. Fizička memorija i Copy-on-Write (CoW): U početku, roditeljski i ćerki proces dele iste stranice fizičke memorije. Ovo je optimizacija poznata kao "Copy-on-Write" (CoW). Fizička memorija se kopira tek kada jedan od procesa pokuša da izmeni sadržaj stranice.

   • Ako roditeljski ili ćerki proces zapisuje podatke u stranicu koja je ranije bila zajednička, kernel kreira novu kopiju te stranice fizičke memorije za proces koji piše. Drugi proces nastavlja da koristi staru verziju stranice.
   • Ako procesi samo čitaju podatke, oni nastavljaju da koriste zajedničku stranicu fizičke memorije.

3. Fajl deskriptori: Otvoreni fajl deskriptori se nasleđuju ćerki procesu. Oba procesa dele pokazivače na pomeranje u fajlu.

4. Drugi resursi: Drugi resursi, poput signala, trenutnog radnog direktorijuma itd., takođe se kopiraju ili nasleđuju.

Evo pojednostavljene ilustracije:

Pre fork():

+-------------------+
| Roditeljski proces |
| +-----------------+ |
| | Virtuelna memorija |
| | (Stek, Hrpa, ...) |
| +-----------------+ |
|      |              |
|      V              |
| +-----------------+ |
| | Fizička memorija |
| +-----------------+ |
+-------------------+

Odmah nakon fork() (CoW):

+-----------------------+   +-----------------------+
| Roditeljski proces     |   | Ćerki proces         |
| +-------------------+ |   | +-------------------+ |
| | Virtuelna memorija | |   | | Virtuelna memorija | |
| | (Ista struktura)    | |   | | (Ista struktura)    | |
| +-------------------+ |   | +-------------------+ |
|        |            |   |        |            |
|        V            |   |        V            |
| +-----------------------+   | +-----------------------+
| | Fizička memorija        | | | Fizička memorija        | |
| | (Neke stranice su zajedničke)| | | (Neke stranice su zajedničke)| |
| +-----------------------+   | +-----------------------+
+-----------------------+   +-----------------------+
          |                            |
          +----------------------------+
                Početne stranice fizičke memorije su zajedničke

Nakon zapisivanja na jednu od stranica (aktivacija CoW):

+-----------------------+   +-----------------------+
| Roditeljski proces     |   | Ćerki proces         |
| +-------------------+ |   | +-------------------+ |
| | Virtuelna memorija | |   | | Virtuelna memorija | |
| | (Stranice su odvojene)| |   | | (Stranice su odvojene)| |
| +-------------------+ |   | +-------------------+ |
|        |            |   |        |            |
|        V            |   |        V            |
| +-----------------------+   | +-----------------------+
| | Fizička memorija        | | | Fizička memorija        | |
| | (Odvojene stranice)    | | | (Odvojene stranice)    | |
| +-----------------------+   | +-----------------------+

Važno je razumeti da, iako je odmah nakon fork() virtuelni adresni prostor isti, bilo kakve promene u memoriji jednog procesa (pisanje u promenljive, alokacija/oslobađanje memorije na hrpi) ne utiču na memoriju drugog procesa zahvaljujući mehanizmu CoW. To su potpuno nezavisni procesi.