Shell 启动外部命令时，常见路径是先 fork() 得到子进程，再由子进程 execve() 新程序。Linux 不会在 fork 当场复制父进程的全部用户内存，而是复制必要的进程元数据和页表关系，让父子暂时共享物理页。只有某一方写入共享私有页时，才触发写时复制（COW）。

fork 实际复制与共享什么

子进程得到独立的虚拟地址空间视图、进程 ID 和调度实体，但许多内核对象以引用方式继承。文件描述符表中的条目引用相同的 open file description，因此父子可能共享文件偏移和状态标志。信号处理、定时器、锁和其他属性则按 POSIX 规则分别继承或重置，不能简单概括为“完整复制”。

父进程调用 fork→父子共享物理页→某一方尝试写入→COW 缺页异常→复制并建立私有页
task/mm 元数据为子进程建立独立进程视图私有映射物理页先共享，写入时 COW共享映射MAP_SHARED 的修改仍对双方可见文件描述符引用同一 open file descriptionexecve替换地址空间，PID 通常不变CLOEXEC避免不需要的 fd 泄漏到新程序

execve 替换了什么

execve() 成功后，当前进程的代码、数据、堆、栈和内存映射被新程序替换，入口从新 ELF 的启动路径开始执行。PID 保持不变，但线程组中调用者之外的线程不会继续存在。设置了 FD_CLOEXEC 的文件描述符会关闭，其余描述符默认保留；这也是服务程序必须认真管理 close-on-exec 的原因。

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strace -f -e trace=clone,fork,vfork,execve,wait4 \
  sh -c 'printf "%s\n" hello | wc -l'

# 查看当前 shell 打开的描述符及其目标
ls -l /proc/$$/fd

观察时可能看到 clone() 或 clone3() 而不是字面上的 fork()，因为 libc 可以通过更底层接口实现相同语义。strace 会显著改变时序，只适合确认系统调用关系，不适合直接测创建延迟。

COW 何时仍然昂贵

fork 不复制全部物理页，但仍要建立子进程的页表和内核元数据。父进程地址空间很大时，这部分成本不可忽略；fork 后父子大量写内存还会触发许多 COW fault 和页面复制。只为了立即 exec 的程序，可以评估 posix_spawn()，但具体实现与收益取决于 libc 和调用选项。

多线程程序的危险窗口

多线程进程 fork 后，子进程只保留调用 fork 的线程，其他线程持有的用户态锁状态却可能被复制。子进程在 exec 前调用需要这些锁的复杂库函数，可能死锁。POSIX 对这个窗口允许调用的函数有严格限制，常见做法是尽快执行 exec，并使用 pthread_atfork() 处理确有必要的锁协议。

证据边界

本文讨论 Linux/POSIX 常见语义，不覆盖容器 namespace、seccomp、凭据变化和解释器脚本等全部 exec 细节。分析资源泄漏时应同时检查 fork 前后的描述符标志与 exec 失败分支。

参考：fork(2) · execve(2) · posix_spawn(3) · 不懂进程 fork/exec 与 COW，别再说你懂 Linux 内核了