有用的Copy-On-write,写时复制

写时复制和写时拷贝是一个意思

写时复制是一种策略，并不是Linux独有的，如果你正在设计某个系统架构，也可以参考这种思想。

写时复制的英文解释如下

Copy-on-write (sometimes referred to as "COW") is an optimization strategy used in computer programming.

写时复制是计算机的一种优化策略，也可以说是优化机制，是计算机的优化策略并没有错，但是这种策略是人想出来的。

The fundamental idea is that if multiple callers ask for resources which are initially indistinguishable, you can give them pointers to the same resource.

它的基本思想是，如果有多个调用「callers」，「也可以说是多个进程，多个线程，Linux里面只关心任务就好了」请求同一个难以区分的资源，你可以让他们指向同一个资源指针。

This function can be maintained until a caller tries to modify its "copy" of the resource, at which point a true private copy is created to prevent the changes becoming visible to everyone else.All of this happens transparently to the callers.

直到有其中一个调用者，试图更改这个两个进程都指向的资源，系统才会分配一个真正的资源「可以认为是物理地址」给这个调用者。这个过程对所有人可见。

The primary advantage is that if a caller never makes any modifications, no private copy need ever be created.

如果调用方，也就是拥有相同资源指针的两个进程，都不对资源进行修改，那么就不需要生产一个副本资源。

写时复制的缩写是「COW，奶牛」，但是实际上它跟奶牛没有任何关系。

举个例子说明

假设你是一个酒店老板，马云和任正非在你们酒店订了2020年11月20号的房间，你当时看到酒店还没有住满，所以就给他们下发了一个订购成功的返回值。

如果是程序，在内存充分的情况下，创建进程也就成功了。

然后，你其实不需要马上给马云和任正非安排具体的房间，因为他们俩都还没有到酒店开房。

假设晚上他们过来开房了，你就需要给他们开辟这个房间「也可以认为是资源」，给他们晚上做他们想做的事情。

如果他们一直都不来，那你就不用给他们开房，也就不实际占用你的房间。

fork()函数和写时复制

fork()函数是一个神奇的函数，调用一次，会返回两次，在这个过程中子进程和父进程是共享一个内存空间的。

#include <unistd.h>
#include <stdio.h>int main()
{int pid = fork();if(pid == -1){return (-1);}if(pid > 0){printf("Hi,Father Pid:%d\n",getpid());return (0);} else {printf("Hi,Child Pid:%d\n",getpid());return (0);}
}

-- 程序输出：

weiqifa@bsp-ubuntu1804:~/linux$ gcc -o copy copy-for-write.c 
weiqifa@bsp-ubuntu1804:~/linux$ ./copy
Hi,Father Pid:36320
Hi,Child Pid:36321

-- 然后我加入一个资源

#include <unistd.h>
#include <stdio.h>int main()
{char c = 'a';int pid = fork();if(pid == -1){return (-1);}if(pid > 0){c = 'v';printf("Hi,Father Pid:%d &c:%p c:%c\n",getpid(),&c,c);return (0);} else {printf("Hi,Child  Pid:%d &c:%p c:%c\n",getpid(),&c,c);return (0);}
}

-- 程序输出：

weiqifa@bsp-ubuntu1804:~/linux$ gcc -o copy copy-for-write.c && ./copy
Hi,Father Pid:36518 &c:0x7ffc41acae93 c:v
Hi,Child  Pid:36519 &c:0x7ffc41acae93 c:a

我们可以看到，父进程中我们对资源 c 进行了修改,并打印了资源的地址和值，然后我们在子进程中也打印资源的值。

可以看到，父进程先执行修改 c 的值，并打印 c 的值是 v

子进程运行，打印 c 的值，c 的值是原理的初始化值 a 。

也就是说这个过程发生了写时复制，在父进程种给 c 分配了物理内存区别于子进程。

创建进程没有发生写时拷贝的情况

没有发生写时复制的情况