趣话Linux Command①:一种极致的程序员浪漫

Application 层：很多命令名字，

其实是“历史遗留缩写”

ls —— 为什么不是 list

• 来源：1970 年代，UNIX 运行在 打孔卡 / 电传终端 上

•  原因：输入字符是“昂贵的”， Ken Thompson 强烈偏好短命令

•  结果：

ls = list segments / list directory  同时代的还有：cp、mv、rm

•  影响至今：

• Linux 命令“短而怪”，但组合能力极强  这是 UNIX 哲学的第一代烙印：少打字，多组合

80列、矩形孔的标准的IBM打孔卡片，已经打孔表示了字符集。此类型用于存储数据。

grep —— 真的是从“正则表达式”里来的

 全称来自早期编辑器 ed 的命令：  g/re/p 

global

regular expression

print  后来被独立做成一个程序，就叫 grep，所以：   ps aux | grep ssh   本质上是在做 “全局正则打印” 

• 这是为什么：

egrep / fgrep 曾经存在  GNU 后来统一为 grep -E / -F 

vi / vim —— “不是为了新手设计的”

 vi = visual editor

•  设计背景：终端没有方向键，没有鼠标，所以： 

 h j k l 用来移动  模式化（normal / insert）是为了 减少按键数

vim = Vi IMproved，90 年代 Bram Moolenaar 扩展，但仍然保留向后兼容

这也是为什么：

•  vi 学习曲线陡 

•  但熟练后效率极高 

•  今天还能在 initramfs、救援系统里用

tar —— 真的是“磁带时代产物”

tar = tape archive

 原始用途：把文件顺序写入 磁带，所以：

 没有随机访问，不能“删除某个文件再压缩” 

 为什么参数看起来反人类？ 

tar xvf file.tar     因为最早 没有 -    这也是为什么 tar + gzip 是两步：   tar cf - dir | gzip > dir.tar.gz 

学生时代风靡校园的磁带机

System Call 层：命令“消失了”，只剩下动词

fork —— UNIX 最天才也最怪的设计

 fork()：复制当前进程，返回两次（父进程 / 子进程）

历史原因：UNIX 作者不想设计复杂的“进程创建 API” ， 结果： 

pid = fork(); if (pid == 0) {     execve(...); } 

优点：

•  极其灵活 

代价： 

•  初学者完全看不懂 

•  Windows 至今没有真正的 fork

execve —— 为什么不叫 run

exec = execute

 特点：不创建新进程，直接“替换当前进程映像”

 所以 shell：先 fork，子进程 exec

 这也是为什么：  ps   看不到 shell 调用过的命令进程残留

fork + exec 是 Linux 进程模型的核心信仰

ioctl —— 工程师最后的“垃圾桶”

ioctl = I/O control

 设计初衷： 给驱动一个“兜底接口”  现实： 

• 网卡 

•  摄像头 

•  串口 

•  V4L2 

 后果： 

• 参数五花八门 

•  强类型彻底崩坏 

 你在驱动里看到的： 

 _IOR('V', 1, struct xxx)   基本都是 ioctl

Kernel 层：为什么“看不到 command”

内核层“没有 command”是刻意设计

Kernel 不提供：

• ls

• ps

 只提供：

•  数据结构 

•  系统调用 

 好处：

•  内核保持最小 

•  用户空间自由演进 

 所以：

ps 实际是 读 /proc

ls 是 readdir() + stat()

一个“串起来”的真实故事

当你敲：ls | grep txt

实际发生的是：

2. shell fork

3.  子进程 execve(ls)

4. ls：   

    open(".")   

   getdents()   

5. 输出写入 pipe 

6. grep 再 fork + exec

7. grep 调用 read

8.  内核调度、复制数据、返回用户态 

这一整套机制，50 年来几乎没变。

参考文献

CTR census machine - 打孔卡 - 维基百科，自由的百科全书