Fork 就是沙箱基础设施所需的一切

2026年9月3日

1971年，fork(2)随第一版UnixUNIX程序员手册K. Thompson, D. M. Ritchie一同发布。它源自伯克利分时系统分时系统中的用户机器Lampson, Lichtenberger, Pirtle，而该系统的理念又可追溯到Melvin Conway 1963年的论文多处理器系统设计Melvin E. Conway。fork(2)的约定很简单：调用它会将CPU陷入内核模式，以复制调用进程。

2026年，在许多应用中，工作单元由AI代理执行，它们需要的往往不是进程，而是虚拟机的隔离。那么，云虚拟机的fork(3)在哪里？

对圈复杂度说不

大多数（如果不是全部）沙箱API都将创建、快照、模板化和分支作为独立概念暴露出来。API功能丰富本身并无不妥。但对于像虚拟机基础设施这样对可靠性至关重要的系统，我们更希望尽可能降低圈复杂度。一个fork操作或许出人意料地能够完成大部分生命周期管理，否则这些管理会分散在不同的执行路径中。

基础

每个构建在VM基础设施上的产品或服务都有一个基础VM，其他所有VM都从它fork而来。确实没有例外。那个基础VM可能来自OCI镜像或Dockerfile，但无论如何，应用会话期间创建的每个VM都是一次fork。因此，我们有意将fork作为我们服务的主要入口点。

大多数工作负载fork一个基础VM。

检查点

进程的状态跨越RAM和磁盘（用于交换），但相对于宿主机而言，这些状态都不是持久的。持久VM的状态不仅跨越RAM和磁盘，还跨越宿主机之外的持久存储。这使得VM fork成为一个持久检查点。上游需求是VM fork必须在运行中途也能工作。下游好处是，编写良好的fork实现让用户可以在其上构建任意的检查点逻辑。

检查点就是fork。

分支

最后，编码代理工作负载从测试时扩展中获益良多，这是我们斯坦福实验室开发的一种技术。对于许多工作负载，这需要分支，在某些情况下是在执行中途进行分支。Fork是实现分支逻辑的自然原语。这再次产生了上游需求：fork必须能够精确控制什么被fork。

Fork创建完整工作负载状态的忠实分支。

我们喜欢将fork作为基本原语的最后一个原因：它消除了基础设施锁定。几乎任何人设计的任何沙箱或VM API都可以用fork来实现。例如，ComputeSDK是一个流行的沙箱统一API，而在我们的案例中，Arker API就是fork之上的一层薄封装。