Linux fork 甚至会复制寄存器吗？

Question

我最近了解到 fork 即使在寄存器上也应用 COW（写时复制）。

我玩了一个简单的玩具盒来验证：

(gdb) info inferiors
  Num  Description       Connection           Executable
* 1    process 59316     1 (native)           /home/Drew/mycode/a.out
  2    process 59386     1 (native)           /home/Drew/mycode/a.out
(gdb) print( $rdi )
$1 = 18874385
(gdb) set $rdi=42
(gdb) print( $rdi )
$2 = 42
(gdb) inferior 2
[Switching to inferior 2 [process 59386] (/home/Drew/mycode/a.out)]
[Switching to thread 2.1 (process 59386)]
#0  0x00002aaaab090291 in fork () from /lib64/libc.so.6
(gdb) print( $rdi )
$3 = 18874385

正如你们所见，修改父进程中的 rdi 不会干扰子进程。

我想知道这是怎么做到的？现代CPU是否专门为多进程提供多个相同的寄存器？

编辑：

感谢各位朋友的评论。我会在这里集中回答评论中的问题，希望它有助于澄清。

我使用的参考是本讲义。

我通常想弄清楚：

• 无论是否 COW，Linux 是否会复制寄存器？
• 如果答案是肯定的，那么它是由硬件完成的，即CPU制造商提供设计支持，就像支持虚拟机一样，还是由软件完成，比如说，操作系统将寄存器值存储在某个地方（在RAM中？），所以，而不是在寄存器本身上操作，它有效地修改了页面，但以某种方式设法模仿寄存器行为？
• 如果 fork 不以任何方式复制寄存器，为什么我会在 GDB 中看到这种现象？

Answer 1

提供抢占式多任务处理的系统提供CPU虚拟化。这使得每个线程的行为就像它自己有一个 CPU（及其寄存器）一样。更具体地说，这允许线程使用寄存器，而不必担心它们在操作过程中被另一个线程（同一进程或不同进程的）更改。

无论线程如何创建，情况都是如此，因此包括由

fork

创建的线程。系统如何实现这一点并不重要。但它确保对一个线程中的

rdi

或指令指针的任何更改不会在另一个线程中看到。