女媧，在 FxOS 裡捏 process

在 Firefox OS 中，有一個類似 Android Zygote 的 process，利用 

fork()

  複製出應用程序並在這些應用程序間透過 copy-on-write 共享記憶體分頁。這麼做有助於降低記憶體用量和更快速的啟動應用程式。她的名字叫 Nuwa – 女媧 [1][2]。

不過，

fork()

  有一個限制是只有呼叫 

fork()

  的 thread 會被保留下來，可是 FxOS 是 multi-threaded，那究竟女媧是怎麼”捏”出 process 來的呢？讓我們一起來看看。

首先，FxOS 透過 ld 的 wrap 功能 [3] 包裝了某些函式。例如，所有對 

pthread_create()

  的呼叫，實際上會呼叫定義在 Nuwa.cpp [4] 裡的

__wrap_pthread_create()

 。這樣一來，我們可以對這些函式增加額外的行為，且不影響原本使用這些函式的程式。

在更深入以前，我想先解釋一下大致上的概念。FxOS 會讓需要被重建的 threads 在 Nuwa process 裡暫停下來，並記錄下它們暫停前的狀態。稍後在 fork 出來的 child process 裡重建新的 threads 後，讓它們從剛剛暫停前的狀態繼續往下執行。沒錯，我們將會用上 

setjmp()

  / 

longjmp()

  來記錄並繼續，讓我們接著往下看。

準備動作

當

pthread_create()

  在女媧 process 裡被呼叫時，

__wrap_pthread_create()

  會 new 出一個 thread info structure 來儲存相關資訊，並把它加入一個 sAllThreads 的 linked list 中。除此之外，還會 

malloc

  一個 stack 給即將被創建的 thread 使用。這個 stack 是必須的，假設我們沒有自己 

malloc

  一個 stack 的話，在 

fork()

  後的 child process 裡，這個 thread 的 stack 會消失，我們就沒有辦法讓它在 child process 裡繼續接著往下執行了。實際的 thread 函式稍後會在 

_thread_create_startup()

  中呼叫。

暫停

當 thread 開始執行並呼叫

epoll_wait()

 ,

poll()

 ,

pthread_mutex_lock()

 ,

pthread_cond_wait()

 , 和 

pthread_cond_timedwait()

  其中任一函式時，它會執行 

setjmp()

  並對一個已經被 locked 的 mutex 呼叫

pthread_mutex_lock()

  讓整個 thread 暫停下來。這些動作在對應的 wrapper 函式中，由 macro

THREAD_FREEZE_POINT*

  完成。

fork() 並繼續

稍後當一個 child process 從女媧 

fork()

  出來，

RecreateThreads()

  會在 child process 中被呼叫，並對 sAllThreads 中每一個有 

TINFO_FLAG_NUWA_SUPPORT

  flag 的 thread 進行重建。注意 thread 的 stack 會被指定是我們剛解釋過的 malloc’d stack。在這裡，thread 函式是

thread_recreate_startup()

 ，它將重設 thread 的名字，紀錄重建後的 pthread ID 和 native thread ID，呼叫

setjmp()

 ，接著 

longjmp()

  回到稍早該 thread 在女媧 process 裡 

setjmp()

  的地方，繼續往下執行。當原始的 thread 函式結束後，接著會回到 

thread_create_startup()

  再 

longjmp()

  回到剛剛在 

thread_recreate_startup()

  設下的

setjmp()

 。透過下圖我們可以更清楚的了解整個準備-暫停-繼續的流程：

也許眼尖的網友會注意到還有一些其他的 pthread 函式也被包裝，例如：

pthread_join()

 。這是因為在女媧 process 裡創建的 thread，其 ID 可能被儲存在某個變數中而被 child process 繼承。如果在 child process 中呼叫 

pthread_join()

  且傳入該 ID，它需要被替換成重建後的 pthread ID，否則將會產生錯誤，因此 

pthread_join()

  才會也被包裝。

希望這篇文章能讓大家對女媧的運作有些許的了解。:)

[1] http://en.wikipedia.org/wiki/N%C3%BCwa
[2] https://bugzilla.mozilla.org/show_bug.cgi?id=771765
[3] http://ftp.gnu.org/pub/old-gnu/Manuals/ld-2.9.1/html_node/ld_3.html
[4] http://hg.mozilla.org/mozilla-central/file/7297cfffd91c/mozglue/build/Nuwa.cpp