Архитектура памяти
Совместное использование памяти
Схему организации памяти на рис. 5 можно представить более упрощенно, а именно: каталог страниц и соответствующие ему таблицы страниц рассматривать как единую таблицу страниц для трансляции виртуального адреса в физический. Каждый контекст памяти при таком представлении определяется своей таблицей страниц.
Из рис. 7 видно, что разные таблицы страниц могут иметь ссылку на одну и ту же физическую страницу памяти. Эта возможность позволяет приложениям совместно использовать одну и ту же физическую память (обращаясь при этом к различным виртуальным адресам).
Кроме того, как уже говорилось выше, на уровне таблиц страниц производится управление доступом к страницам памяти. При этом к одной и той же физической странице памяти может быть предоставлен различный уровень доступа даже внутри одного адресного пространства (никто не запрещает нескольким записям одной таблицы страниц указывать на одну физическую страницу).
Для совместно используемой памяти может быть задействован механизм Copy-On-Write. Запись в таблице страниц для такой памяти указывает запрет на модификацию и задействование Copy-On-Write. Пока два процесса совместно используют такую память для чтения, ничего не происходит. При попытке записи одним из процессов в такую память генерируется исключение (защита от записи).
Диспетчер памяти анализирует исключение, обнаруживает, что для страницы установлен механизм Copy-On-Write, создает новую страницу в физической памяти, копирует в нее первоначальную страницу и модифицирует элемент таблицы страниц так, чтобы он указывал на новую страницу, а затем производит первоначальную запись в память. Таким образом, каждый процесс получит свою копию первоначальной страницы каждый со своими изменениями.
Рис.7. Разные таблицы страниц могут иметь ссылку на одну и ту же физическую страницу памяти
Все исполняемые модули в ОС NT находятся в совместно используемой памяти с задействованием Copy-On-Write. Это означает, например, что при отладке кода DLL, используемой в некотором процессе, при установке точки прерывания (что осуществляется записью в код), она будет присутствовать только в этом адресном пространстве.
Для постановки точки прерывания на код в DLL так, чтобы она срабатывала вне зависимости от адресного пространства, необходимо предпринять специальные действия:
- Для данного виртуального адреса нужно получить физический адрес.
- Для физического адреса создать новую запись в таблице страниц, устанавливающих для страницы доступ на запись. Создание записи в таблице страниц означает получение нового виртуального адреса.
- При записи по полученному виртуальному адресу будет модифицирована страница физической памяти, соответственно это изменение увидится во всех контекстах памяти, на которые отображена эта страница.
Естественно, первые два шага можно сделать только в коде режима ядра, то есть из драйвера.