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# 5.8 文件的执行

`execve` 系统调用已在 2.4 节和 3.6 节描述过：它用取自可执行文件的新程序内容替换进程的地址空间。`exec` 期间，先验证目标可执行映像，再把参数和环境从当前进程映像复制到一块临时区域。

执行 `exec` 时，系统必须为虚拟地址的新内容分配资源，建立这一地址空间到新映像的映射，并释放现有虚拟内存使用的资源。这个过程之所以复杂，是因为资源（如系统页表）紧张时进程可能被换到辅存。

第一步是为新的数据和栈节分配交换空间。`exec()` 做这一分配时不先释放当前已分配的空间，因为系统必须始终在辅存上有地方可供换出进程（见 5.13 节）。若先释放当前交换空间而新的分配失败，`exec` 就无法回到原进程。这样分配出的重复交换空间记入进程 user 结构的影子交换映射；随后，当前进程的地址空间和虚拟内存资源被释放，就像进程正在退出一样；这一机制稍后描述。

此刻，进程只剩一个 user 结构和内核栈，外加只映射 user 结构的页表。保存新交换区的影子交换映射移到它们的正常位置，再为进程新的正文、数据、栈大小安排资源。安排的办法是把页表扩展到新尺寸并更新硬件寄存器。栈段的 PTE 设为零填充；若即将执行的映像不按需装载（少见的情况），则把已初始化数据读入数据空间，读取过程中按需调入所需页。

内核通过以下方式建立新地址空间的正文部分：若正文文件已在内存中，找到它的正文结构；否则分配并初始化一个新的正文结构。建立新正文结构时，为正文段和正文页表的交换映像分配交换空间。否则，把进程加入共享该正文的进程链表。正文页表按三种方式之一初始化：

1. 若内存中有别的进程在用这份正文，正文区的页表直接从那个进程复制。
2. 否则，若正文的页表副本在交换空间上，把交换副本读入相应位置。
3. 两条捷径都走不通时，页表按从文件填充建立。

第三种情形体现文件系统与虚拟内存系统信息重叠最大：正文 PTE 用每页簇的磁盘块号初始化。对每个被映射的文件系统块，必须用 `bmap()` 找到磁盘块号，并记入映射该块的各页簇的块号。这一映射操作代价高昂，因为 `bmap()` 可能要读过若干间接块才能找到某些文件系统块的位置。因此一次性做完所有映射更高效，使间接块在操作期间留在缓冲区高速缓存中。（文件系统运作的更多细节见第 7 章。）正文结构和页表初始化之后，已初始化数据的页表设为从文件填充。

`exec` 系统调用期间，建立新地址空间无须再做别的操作；余下的工作是把参数和环境复制到新栈的顶端。寄存器设好初值：程序计数器设为入口点，栈指针指向参数向量。新进程映像至此就绪，可以运行。


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