Copy-on-write: differenze tra le versioni

Versione delle 16:00, 5 dic 2018

Versione attuale delle 22:22, 16 mag 2024

(4 versioni intermedie di 4 utenti non mostrate)

Riga 17:

L'implementazione di una strategia copy-on-write impone che, nel sistema, l'identificazione delle risorse interessate sia svincolata ed indipendente (almeno dal punto di vista degli utilizzatori) dalla loro effettiva collocazione fisica; è cioè necessario che tali risorse siano [[virtualizzazione|virtualizzate]].

Ciò che gli utilizzatori conoscono ed usano è un [[identificatore]] di [[Memoria virtuale|risorsa virtuale]], attraverso il quale richiedere al sistema l'accesso alla risorsa; il sistema, per parte sua, associa ciascun identificatore alle informazioni necessarie per poter accedere alla vera e propria [[Memoria fisica|risorsa fisica]]. Nel seguito si indicheranno convenzionalmente:

* con I<submath>XI_X</submath> l'identificatore di una generica risorsa virtuale;

* con la scrittura I<submath>XI_X \rightarrow R</submath> -> R l'associazione intercorrente tra l'identificatore I<submath>XI_X</submath> e la risorsa fisica <math>R</math>.

=== Duplicazione della risorsa virtuale ===

Riga 25:

Nella situazione normale, ogni risorsa fisica è associata ad un unico identificatore:

* <math>I_A \rightarrow R_1</math>

* I_A -> R₁

Quando il sistema riceve la richiesta di duplicare la risorsa virtuale I<submath>AI_A</submath>, viene generata una nuova risorsa virtuale I<submath>BI_B</submath> ma non viene creata alcuna nuova risorsa fisica: il nuovo identificatore viene anch'esso associato alla risorsa fisica R<submath>1R_1</submath>:

*<math>I_A \rightarrow R_1</math>

*I_A -> R₁

*<math>I_B \rightarrow R_1</math>

*'''I_B''' -> R₁

La risorsa fisica R<submath>1R_1</submath> non viene ancora duplicata: a partire da questo momento essa diventa la rappresentazione concreta, uguale ed indistinguibile, di entrambe le risorse virtuali, e attraverso di essa il sistema gestisce tutti gli accessi in lettura effettuati tramite gli identificatori I<submath>AI_A</submath> e I<submath>BI_B</submath>.

Per una corretta gestione del copy-on-write il sistema deve tenere traccia del fatto che I<submath>AI_A</submath> e I<submath>BI_B</submath> non stanno realmente ''condividendo'' la risorsa fisica R<submath>1R_1</submath>, e che pertanto un eventuale tentativo di accedere in scrittura alla risorsa tramite uno qualsiasi di essi deve essere intercettato e opportunamente gestito in modo da non ripercuotersi sugli altri.<ref>Diverso il caso di reale condivisione della risorsa, in cui è invece normale e previsto che qualsiasi modifica effettuata tramite un qualsiasi identificatore ad essa associata risulti visibile anche attraverso tutti gli altri.</ref>

=== Scrittura di una risorsa virtuale ===

Ipotizzando che si renda necessaria un'operazione di scrittura (ad esempio sulla risorsa virtuale I<submath>AI_A</submath>), il sistema constata che tale identificatore si riferisce ad una risorsa fisica condivisa in regime di ''copy-on-write'' e conseguentemente:

* intercetta e sospende l'operazione di scrittura

* crea una nuova risorsa fisica R<submath>2R_2</submath> come copia di R<submath>1R_1</submath>

* associa l'identificatore I<submath>AI_A</submath> a R<submath>2R_2</submath>

A questo punto il sistema si trova nel seguente stato:

* <math>I_A \rightarrow R_2</math>

* I_A -> '''R₂'''

* <math>I_B \rightarrow R_1</math>

* I_B -> R₁

L'operazione di scrittura inizialmente sospesa può quindi proseguire, modificando lo stato di R<submath>2R_2</submath> senza interferire con quello di R<submath>1R_1</submath>, che continua ad essere accessibile tramite l'identificatore I<submath>BI_B</submath>.

== Principali applicazioni ==

La tecnica del ''copy-on-write'' è spesso utilizzata dai [[sistema operativo|sistemi operativi]] per la gestione delle [[protezione della memoria|pagine di memoria]] in regime di [[memoria virtuale]]: le pagine condivise possono essere marcate come di sola lettura in modo tale che gli accessi in scrittura vengano intercettati dalla [[Memoryunità managementdi unitgestione della memoria|MMU]] del processore, che solleva un'[[eccezione (informatica)#Eccezioni hardware|eccezione]] e passa il controllo ad un'apposita funzione di gestione del [[kernel]] che provvede alla duplicazione fisica della pagina interessata prima che la scrittura venga ripresa ed eseguita.

Il ''copy-on-write'' può ad esempio essere sfruttato quando un [[processo (informatica)|processo]] richiede (attraverso la [[chiamata di sistema]] ''[[fork (programmazione)|fork]]'' o analoga) la creazione di un nuovo [[processo figlio]], inizialmente identico a sé stesso,<ref>Il vantaggio di tale approccio è particolarmente evidente nei sistemi in cui il caricamento in memoria di un nuovo programma è scomposto nelle due operazioni di <kbd>[[fork (programmazione)|fork]]</kbd> ed <kbd>[[exec(2)|exec]]</kbd>: il [[processo figlio]] originante dalla <kbd>fork</kbd> non necessita davvero della copia dei dati del processo originale, giacché la successiva chiamata ad <kbd>exec</kbd> li sostituirà quasi immediatamente con quelli del nuovo programma.</ref> oppure per ottimizzare la creazione di [[buffer]] di grandi dimensioni, in particolare se [[sparsità|sparsi]].<ref>Grandi [[buffer]] [[inizializzazione|inizializzati]] a zero, quali quelli prodotti dalla funzione <kbd>[[calloc]]</kbd> in [[C (linguaggio)|C]], possono essere ''simulati'' dal sistema facendo puntare tutte le pagine virtuali di memoria necessarie a contenerlo verso un'unica pagina fisica contenente soli byte nulli; solo in seguito, se e quando l'applicazione tenterà di scrivere in tale buffer, il sistema provvederà ad [[Allocazione della memoria|allocare]] fisicamente le pagine di memoria strettamente necessarie.</ref>

Riga 77:

| pagine = 225-278

| anno = 1988

| url = httphttps://www.cis.upenn.edu/~jms/cw-fork.pdf

| lingua = inglese

| accesso = 2009-04-25

}}

{{Portale|informatica}}

[[Categoria:Gestione della memoria]]