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brk系统调用实现分析

2024-07-07 18:26:55   222人阅读

brk(addr)直接修改堆的大小。addr指定current->mm->brk的新值，返回值是线性区新的结束地址，这是一个系统调用。当用户态的进程调用brk()系统调用时，内核执行sys_brk（addr）函数。下面分析这个函数的执行流程：

1：检测addr参数是否位于进程代码段所在的线性区，如果是直接返回，因为堆不能与进程代码段所在的线性区重合。

mm=current->mm;
down_write(&mm->mmap_sem);
if(addr<mm->end_code){
out:
	up_write(&mm->mmap_sem);
	return mm->brk;
}

2：由于brk系统调用作用于一个线性区，它分配和释放完整的页。因此，该函数把addr的值调整为PAGE_SIZE的倍数，然后把调整的结果和内存描述的brk进程比较。

newbrk=(addr+0xfff)&0xfffff000;
oldbrk=(mm->brk+0xfff)&0xfffff000;
if(oldbrk==newbrk)
{
	mm->brk=addr;
	goto out;
}

3：如果进程请求缩小堆，则sys_brk()调用do_munmap()完成这项任务，然后返回

if(addr<=mm->brk)
{
	if(!do_munmap(mm,newbrk,oldbrk-newbrk))
		mm->brk=addr;
	goto out;
}

4：如果进程请求扩大堆，则sys_brk首先检查是否允许进程这么做。如果进程企图分配在其限制范围之外的内存，函数并不多分配内存，只简单返回mm->brk的原有值

rlim=current->signal->rlim[RLIMIT_DATA].rlim_cur;
if(rlim<RLIM_INFINITY & addr - mm->start_data>rlim)
	goto out;

5：然后，函数检查扩大之后的堆是否和进程的其他线性区重叠，如果是，不做任何事情就返回：

if(find_vma_itersection(mm,oldbrk,newbrk+PAGE_SIZE))
	goto out;

6：如果一切都顺利，则调用do_brk()函数。如果返回oldbrk，则分配成功且sys_brk返回addr的值，否则返回旧的mm->brk

if(do_brk(oldbrk,newbrk-oldbrk)==oldbrk)
	mm->brk=addr;
goto out;
do_brk()函数实际上是仅处理匿名线性区的do_mmap()简化版。可以认为它的调用等价于：

do_mmap(NULL,oldbrk,newbrk-oldbrk,PROT_READ|PROT_WRITE|PROT_EXEC,MAP_FIXED|MAP_PRIVATE,0)

当然do_brk（）比do_mmap（）稍快，因为前者假定线性区不映射磁盘上的文件，从而避免了检查线性区对象的几个字段。在这里就不介绍do_brk（）函数了，因后面会写一篇专门介绍重要的do_munmap。


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