Копирование при записи

Другой нюанс в работе менеджера памяти, который можно проиллюстрировать на практике, связан с реализацией алгоритма отложенного выделения памяти - копирование при записи (copy-on-write). Это один из примеров алгоритма отложенной оценки (lazy evaluation), которые усложняют систему, но делают её более эффективной.

Рассмотрим ситуацию, когда некоторая приватная область памяти процесса является точной копией уже существующего в системе фрагмента памяти. Например, память дочернего процесса после вызова функции fork()в Unix является копией памяти родительского процесса. Другой пример - совместное использование динамической библиотеки, до тех пор, пока одна из программ не поменяла ее статические данные. В таких случаях разумно не выделять отдельную область памяти для процесса, а отображать в его адресное пространство уже существующую. Собственно выделение можно осуществить тогда, когда процесс приступит к изменению содержимого этой области. Эта техника называется копированием при записи.

Отложенное выделение памяти реализовано следующим образом. Отображаемые страницы помечаются флагом PAGE_WRITECOPY (доступные для чтения, но, в действительности, доступные для записи). Запись на такую страницу приводит к созданию ее приватной копии, которая и отображается на память. Теперь можно писать на эту страницу без риска изменить содержимое оригинальной страницы.

Прогон программы, иллюстрирующей отложенное выделение памяти

#include <windows.h>

#include <stdio.h>

void main(void)

{

HANDLE hMapFile;

LPVOID lpMapAddress;

HANDLE hFile;

char * String;

hFile = CreateFile("MyFile.txt",GENERIC_READ | GENERIC_WRITE,

FILE_SHARE_READ| FILE_SHARE_WRITE, NULL, OPEN_ALWAYS,

FILE_ATTRIBUTE_NORMAL,NULL);

if (hFile == INVALID_HANDLE_VALUE) printf("Could not open file\n");

hMapFile = CreateFileMapping(hFile, NULL,

PAGE_WRITECOPY, // копирование при записи

0,0,"MyFileObject");

if (hMapFile == NULL) printf("Could not create file-mapping object.\n");

lpMapAddress = MapViewOfFile(hMapFile,

FILE_MAP_COPY, // копирование при записи

0,0,0);

if (lpMapAddress == NULL) printf("Could not map view of file.\n");

String = (char *)lpMapAddress;

getchar();

sprintf(String, "Hello, world");

printf("%s\n", String);

if (!UnmapViewOfFile(lpMapAddress)) printf("Could not unmap view of file.\n");

}

В приведенной программе часть страниц отображаемого файла помечена атрибутом PAGE_WRITECOPY. Запись текстовой строки в данный регион памяти осуществляется после нажатия клавиши "Enter". Рекомендуется осуществить прогон программы, наблюдая за счетчиком "запись копий страниц" при нажатии клавиши "Enter". Любопытно, что содержимое исходного файла при этом не меняется.

Контроль процессом памяти другого процесса

Изоляция адресных пространств различных процессов является базовой парадигмой современных ОС и обеспечивается путем прямой защиты памяти (атрибуты защиты) и косвенной защиты (механизм трансляции адреса). Вместе с тем, иногда возникают ситуации, когда доступ к памяти другого процесса все же необходим. В частности, эта возможность активно используется отладчиками.

Для доступа к памяти процесса нужно получить его описатель. Наиболее естественный способ получения описателя - получение описателя дочернего процесса путем извлечения его из параметра lProcessInformationфункции CreateProcess.

Для создания регионов в памяти другого процесса можно использовать функцию VirtualAllocEx, которой нужно передать описатель этого процесса в качестве параметра. Для доступа к памяти другого процесса применяются функции ReadProcessMemoryи WriteProcessMemory.