一个 9.57 KB 的巨型文件和 Linux 为什么会有/usr

编译自@foone的twitter

Author：Uing

你无法复制一个 9.57 KB 的巨型文件

今年是 8012 2018年，而这个 bug 来自 1974 年。准确来说，这只是一个限制，但是这个限制甚至还存在于最新的 Windows 10 ！一个《星球大战》上映之前、和水门事件一样老的 bug。

在这个特性开发的时候，所有东西都没有条形码，因为它还没被发明；而当这个 bug 正式引入的时候，美国只有一个电话公司，都没拆分呢(1984年ATT被拆分)。而那时候斯皮尔伯格还是一个默默无闻的电视导演和票房毒药。

甚至史上最伟大的电影《教父2》才刚刚上映(不接受争议)！

好吧，它到底是怎么来的？ 1974 年，那是一个遥远的计算机原始时代，Unix 也才五岁。但是 Unix 神童说了：一切都是文件！无论是 socket (套接字)，pipe(管道)，还是 console(终端)都可以用同样的方式操作。

例如，你要打印东西，只需要把打印机当作文件，往这个文件写就可以

cat to_print.txt > /dev/lp0

而你想往终端显示字符，只需要往 /dev/tty 这个文件写东西就行。产生随机数，也只需要从 /dev/random 读取就行。这些特殊的文件叫做设备文件。

对 geek 来说，这简直太舒服了。想象一下你和世界上任何人打交道只需要学会五句话：你好，谢谢，好的，不要，再见。简直太美好了。

Gary Kiddal( IBM 的 CP/M 之父)在 1974 年决定把这个特性加到新开发的 CP/M 系统来， 从而可以通过命令行来把端口数据导入到文本文件，或者直接打印文本文件。你只需要一个类似 Unix 的 /dev 文件目录放各种设备文件。

但是！这个世界最怕但是，CP/M是运行8位计算机的系统。这种计算机内存非常小，只有 4K，而且没有硬盘，直接插8英寸的软盘。文件目录？不存在的！想用别的文件，直接换软盘。

如果没有目录，那么那里是对应 Unix 的 /dev 目录呢？到处都是！也就是说如果你想打印 foo.txt 文件， 用

PIP LST:=foo.txt

就是把 foo.txt 输入到文件 LST，而 LST 就是 CP/M 的打印机。因为没有文件系统，所以 LST 不需要指定目录。如果你写完东西想保存文件，系统提示：输入文件名。你可以直接输入 LST 就打印出来了，或者 PTP 就是能保存到磁带 (那可以是 1974 年啊， 磁带才是保存数据的最重要的方式，想想 Unix 的 tar 的全称就是 tape archive)。

嗯，似乎不太对？如果我的文件是文本格式，程序会不会自动给我保存到 LST.txt 文件而不是打印出来呢？

啊哈！不会的，所有的 LST.txt, LST.aux, LST.wat, LST.bug 都是 LST。

是的，你没看错，LST 不仅存在所有地方，而且是不管是什么格式都是一样的。想想那时候只有4K 的内存，其实这也很无所谓。

CP/M 还是很成功的，所以在70年代到80年代早期很多商业系统都用这个 CP/M 系统。到了80年代，IBM想进入个人电脑市场，但是 CP/M 在 x86 的 迁移拖到 IBM PC 发布之后六个月才完成，而且一份拷贝 $240。而 DOS 只需要 $40。 用用奶子脑子想想都知道应该买哪个。

是的，就是那个 DOS，让微软发家致富的 DOS。但是那时候还是在 Seattle Compute Products 的手上，由 Tim Paterson 开发。一开始叫做 QDOS，全称 Quick and Dirty Operation System (是的， DOS 就是 Dirty Opeation System，你个 Dirty Boy)。之所以是 dirty，就是因为 CP/M 没有 x86 版本才开发的。

为了兼容 CP/M 上面原来的程序，QDOS 保存了所有的特殊文件，例如AUX, PRN, CON, LPT等等。

然后微软上场了。微软购买了 QDOS 然后改名为 MS-DOS， 并且在1983 年新的 IBM XT 发布的时候，重构了很多东西，发布了 DOS 2.0， 使得这个系统终于支持文件目录(Unix也就是提前了14年支持而已)。为什么要支持呢？因为 IBM XT终于提供硬盘了。那可是高达10MB 的硬盘，文件必须要有序啊。微软终于可以建一个 C:文件夹，把所有特殊的设备文件都放进去了，就像 Unix 的 /dev。

但是，我们的但是！微软作为兼容狂魔，大声的说出：我不！为了兼容以前的 QDOS 的所有批处理脚本，微软让这些特殊的设备文件继续存在你硬盘里面的所有文件夹(字面上)。

好在我们已经用这个 MS-DOS 2.0。然而，Windows 95 发布的时候，它是建立在 DOS 上面的，所以 Windows 95 继承了所有的行为。

好在我们已经用这个 Windows 95了。现在的 Windows 是建立在 Windows NT 上面而不是 Windows 95。但， Windows XP 想兼容 Windows 95 和 Windows NT, 所以 XP 也继承了这个特性。

好在我们大部分人已经不用 XP了(某国除外)。但是……我已经说不出但是了。是的， Windows 7, Windows 8, Windows 10 都兼容了所有的行为。所以我们继承了44 年的 bug。

如果想体验一把，你只需要在任意一个 Windows 的文件夹里面新建一个 aux.txt 或者 prn.txt，你就会看到这个

因为 Gary Kiddal 被 Unix 的“一切都是文件”吸引，所以我们在 Windows 一直有这个限制。那个年代出生的人的孩子都可以喝酒了(美国法定年龄 21岁)，而我们还不能在 Windows 有 con.dom。

微软还专门给出所有不能用的列表：CON, PRN, AUX, NUL, COM1~9, LPT1~9。

让我们回到开头，那么你可能会奇怪， foone 是怎么会出现拷贝这个“巨型文件” aux.h 的问题呢？因为他用的是 Linux， Linux 是可以支持读写 NTFS 格式。而这些特殊文件名字不是在文件系统级别实现的，而是在系统级别实现的！也就是说，你可以在 NTFS 里面用这些文件名字，但是你不能在 Windows 里面用……

当把一些文件拷贝到 Windows 时，你可能会遇到这个问题，如果你给文件起名就像给孩子起名一样随意的话。

为什么 Linux 会有 /usr 这个文件夹

自从我 (foone) 写了 1974 年的 CP/M 系统的一个决定影响了 Windows 10，有些人说：“这就是为什么我用 Linux！”

慢！Linux 是 Unix 的一个分支(不接受争议)，而 Unix 比 CP/M 还老(毫无争议)，而事实是，有些设计决定比之前那个更老，那就是 /usr 文件夹。

如果你看看 Linux 的根目录下面，你会看到很多经典的文件夹, 例如 /bin, /lib, /etc, /sbin。

让我们看看 /usr，你试试觉得很熟悉呢？/usr 下面也有 bin/, sbin/, lib/。

如果有新手问你为什么，你要很装逼的告诉他：/usr 下面放的都是不会影响系统正常运行的，而根目录下面的都是最重要的。当你做紧急维护的时候，可以没有 /usr，但不能没有根目录。

例如，经典的 bash(可以让你提高逼格的利器)和 fdisk (临死前你想对你的硬盘操作的工具)都放在根目录的 /bin/ 和 /sbin/ 下面，而 Firefox (你为什么会对你的硬盘想用 fdisk 的主要原因) 就放在 /usr/bin 下面。毕竟，当你的系统挂了或者你快挂了，你会想用 bash 启动 fdisk 做一些修复或者终极摧毁你的硬盘，而不是想上微博发个自拍(应该有人会吧……)

但是这应该是因为有了 /usr 而这么做，而不是为什么我们要有一个 /usr。

时间拨回到 1971 年，Unix 在贝尔实验室出生两年后，两个大神(大神的名字不可直呼)终于鸟枪换炮，从 PDP-7 升级到 PDP-11了。这可是当时价值 $20,000 的机器，等价于现在$133,000 。

最重要的是，就是这台机器有了更多的存储空间。他们买了一个 RK11 控制器，最多可以支持 8 个硬盘。但是资金不是无限的，所以两个大宅也只能买两个 RK05 硬盘，每个高达 2.5 MB。

原来在 PDP-7 所有文件系统都在一个分区，而且那时候已经有 /bin 和 /usr。是的，/usr本来就有的，但是那时候是作为用户目录的，也就是现在的 /home 目录。

神说：要有区别。所以第一个盘就用来放根目录，作为开发系统用，而第二个硬盘就用来放用户的东西，然后挂载到 /usr下面。用户目录下面就放的都是小东西，所以那可是 2.5 MB 近乎无限的空间啊(大雾)

神说：我x！第一块盘满了！作为一个积极开发的系统， 肯定会生成大量的二进制文件，而各种 debug 的工具更是庞大无比。再买一块 RK05 是可以的，就是没钱而已。而似乎用户目录 /usr 不是很满……

神说：复制黏贴是神圣的。所以他们就把整个系统文件架构都复制了一份，黏贴到 /usr 下面， 所以就有了 /usr/bin, /usr/lib。但是哪些文件要移过来呢？肯定是那些不会影响系统启动的啊，因为首先要启动系统，然后再把 /usr 挂载到根目录下面。

神说：就这么定了。于是直到 Ubuntu(一个流行的Linux)的最新版本 18.10，你系统里面会有 /bin 和 /usr/bin，就是因为 45 年前两个极客买不起 2.5 MB 硬盘做出的决定。

总结

这不是 bug， 这是 feature！feature，懂不？

Foone 的 twiiter.

创作共用协议(BY-NC)发布。

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