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Copy on Write

Copy on Write(写时复制)的核心思想是，如果有多个调用者（callers）同时要求相同资源（如内存或磁盘上的数据存储），他们会共同获取相同的指针指向相同的资源，直到某个调用者试图修改资源的内容时，系统才会真正复制一份专用副本（private copy）给该调用者，而其他调用者所见到的最初的资源仍然保持不变。这个过程对所有调用者是透明的。

fork、exec与COW

Linux下有 fork 和 exec 函数，其中 exec 是一组函数，用于 装载一个新的程序（可执行映像）覆盖当前进程内存空间中的映像，从而执行不同的任务。

fork函数：创建一个与父进程相同的子进程，相同是是指：子进程的 代码段、数据段、堆栈都与父进程，也就是说，两者的虚拟空间不同，其对应的物理空间是一个。

fork函数刚创建出子进程时，父子进程共享内存空间，当父进程或子进程要对内存空间进行 写操作（修改内存空间中的数据）时，再复制内存数据。

exec函数在执行时会直接替换掉当前进程的地址空间。fork出来的子进程与父进程有相同的功能（具有相同的代码段），exec函数会装载新的程序，实现新的功能。

总结：

1. fork之后，父子进程共享内存中相同的物理空间（但是虚拟地址不同), 子进程的代码段、数据段、堆栈都是指向父进程的物理空间。

2. 父进程或子进程要对内存空间进行 写操作（修改内存空间中的数据）时，再为子进程分配 物理空间。

3. exec函数修改的是程序的 代码段，会引起代码段的复制，如果没用调用 exec 函数，父子进程功能相同，只会重新分配数据段、堆栈的地址空间。

COW 原理

1. 调用 fork函数之后，内核将父进程所有的内存也都设为 read only；

2. a. 当父进程或者子进程要 读 内存时，可以正常进行；

   b. 当父进程或者子进程要 写 内存时，监测到此页面是只读的，触发一个页异常中断（page-fault），中断例程中，内核就会把触发的异常的页复制一份；

可见，COW可以减少不必要的资源复制，加快fork函数创建进程的速度。但是，如果父子进程要进行很多次写操作时，会引起大量的 页中断，需要多次陷入内核，降低程序运行效率。

在redis持久化中，BGSAVE命令或BGREWRITEAOF命令，都会fork出一个子进程来读写数据进行持久化。此时，要减少父进程的写操作，如设置此时hash表不能rehash（rehash有大量的写操作）。 同时，fork出子进程进行rehash时，要减少父进程的写操作，如将负载因子阈值提高。