NetBSD Documentation: Weshalb wir das traditionelle vfork() nutzen

vfork() ist für den speziellen Fall wenn ein Child Prozeß sich mit einem anderen Programm via exec() überlagert und der Parent Prozeß bis dahin blockiert bleibt, entwickelt worden. Ein traditionalles fork() erfordert die Duplikation aller Pages des Parent Prozesses im Child Prozeß- ist also wesentlicher kostspieliger.

Das Mach VM System lieferte COW (Copy On Write), wodurch fork() erheblich effizienter wurde; in BSD 4.4 wurde vfork() dann als Synonym zu fork() gestaltet. Nach dem Release von NetBSD 1.3 wurde dann das traditionelle vfork() erneut implementiert.

Erheblicher Aufwand wurde unternommen, COW im UVM zu verbessern, jedoch stellte sich heraus, dass ein Zugriffs-teilendes vfork() immer noch die bessere Lösung war. Der vollständige Build von libc auf einem 200MHz PPro wird um einige Sekunden verkürzt.

vfork()/exec() durch 4.4BSD vfork() und COW:

• Durchlauf der vm_map des Parent Prozesses, wobei beschreibbare Teile des Addressspeichers als COW markiert werden. Dies erfordert einen Aufruf der pmap, Modifikationen der PTEs und ein Ausleeren des TLB.
• Erstellung einer vm_map für den Child Prozeß;, Kopie der vm_map Einträge des Parent in die vm_map des Child. Wahlweiser Aufruf der pmap zur Kopie der PTEs aus der Page Tabelle des Parent Prozesses in die Page Tabelle des Child Prozesses.
• Blockierung des Parent Prozesses.
• Ausführung des Chid Prozesses. Wenn PTEs nicht kopiert wurden, Erzeugung eines Page Fault um ein physisches Mapping der Text Page in die aktuelle Page des Program Counters zu erzwingen.
• Child Prozeß ruft exec() auf und unmappt den gesamten Addressspeicher der eben erst erstellt wurde, kreiert einen neuen. Dies bedeutet ebenfalls, dass die vm_map des ELternprozesses durchlaufen werden muss, um die COW Teile als nicht-COW zu markieren.
• Freigabe des Parent Prozesses.
• Ausführung des Parent Prozesses; bei Modifikation vorheriger R/W Daten die R/O für COW markiert waren Erzeugung eines Page Fault. Zu diesem Zeitpunkt werden keine Daten kopiert.

• Referenzierung des struct vmspace des Parent Prozesses.
• Blockierung des Parent Prozesses.
• Ausführung des Child Prozesses. Es werden keine Page Faults erzeugt, da die Page Tabellen des Parent Prozesses genutzt werden, und alle PTEs gültig sind.
• Child Prozeß ruft exec() auf, löscht die Referenzen zum Parent und erzeugt eine neue.
• Freigabe des Parent Prozesses.
• Ausführung des Parent Prozesses. (Es werden keine Page Faults erzeugt, da die vm_map des Parent Prozesses nicht modifiziert wurde.)

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