《Unix传奇》：众神的创世记

引言

尼尔·盖曼有部小说《美国众神》，这是一本很有意思的书。它说的是在美国这片历史并不长的土地上，随着移民文化而到来的各路新旧大神，彼此之间的阴谋与斗争。

书中有一个让我觉得很新奇的设定，就是新生事物也有着各自的神。例如高速公路之神、计算机之神、互联网之神等。这些神所获得的祭祀，就是来自人类频繁的使用。

当我看到布莱恩·W·克尼汉（Brian W. Kernighan）所著的《Unix传奇》一书时，我忽然发现，现代操作系统终于也有了自己的神。

不过，这并不是某一个人的故事，而是前后几十年间，一批又一批顶尖智慧的头脑共同创造出一个新世界的传奇。就是这样一群卓尔不凡之人，可称为Unix操作系统的众神。

这是一长串闪耀着光芒的名字，在这串智慧珍珠之中最耀眼的有肯·汤普森、丹尼斯·里奇、道格·麦基尔罗伊、阿尔·阿霍、彼得·温伯格、比尔·乔伊，还有布莱恩·克尼汉……

要讲述众神创世的故事，自然要先从他们的神殿说起。

计算机科学的神殿

从美国的金融中心纽约市出发，向北30多公里就会到达新泽西州的墨里山。此处风光秀丽，景色迷人，谁能想到闻名世界的科技殿堂就座落于此，这就是著名的贝尔实验室。

贝尔实验室由AT&T（美国电话电报公司）创建，其初衷是为了解决建设全国电话系统时遇到的科技问题。随着时间的推进，以及科技的不断发展，贝尔实验室在计算机科学领域做出了诸多开创性的贡献。

要说这个实验室有多牛叉，先上一组数字，这里诞生了9项诺贝尔奖和5项图灵奖。可以想象，在这里能占着一张办公桌的，那都是顶尖的人物。

那么，为什么贝尔实验室能吸引到如此之多的大神，而且还能引领计算机科学的创新呢？

答案就是宽松的研究环境、开放自由的学术氛围，以及由技术专家担任的管理团队。当然，充足的资金和优渥的待遇也是重要条件，反正AT&T公司是不差钱的主。

在贝尔实验室，管理层不会下达明确的目标和指令，研究者完全可以按照自己的意愿去工作。这看起来似乎有些不可思议，连要做什么都不知道，谁能保证投的钱不会打水漂，会不会有人上班就是在摸鱼呢。

这就是前沿科学的特点，它无法被设计，研究成果大多是在顶级的智慧群体之中交流、碰撞出来。所以在贝尔实验室想要站住脚，光靠脑子好使还不行。必须要充分融入这个集体之中，能提出自己独到的见解，也能无私地为他人提供帮助。

因此贝尔实验室根本不担心会有人在摸鱼，拿不出成果的人在这里自然也待不下去。能留下的，也会不断成长，最终成为神殿里的一员大神。

这样看来，大神们做的就是极具难度的开创性研究，出成果确实不容易。但研究成功，则是改变世界的创新。从投资的角度看，十个项目里能成功一个，就足以在业界保持领先了，付出的成本对AT&T来说还是很划算的。

这就是贝尔实验室能够获得成就的原因所在。接下来我们要说的就是众神开发Unix的创世之旅。

第二系统效应

计算机最基础的软件是操作系统，它可以看成是机器与人之间的一层接口。操作系统本就是计算机的一部分，没有操作系统的机器，则空有强大的计算能力却发挥不出应有的效能来。

麻省理工学院在1964年推出了CTSS（兼容分时系统），就是将CPU的算力按时间分片，可以支持多人同时操作。那时计算机是非常宝贵的资源，这一设计可以让更多人使用计算机，自然CTSS得到了许多关注。

麻省理工的研究者们决定趁热打铁，他们要在CTSS的基础上研发一套更好的操作系统，称之为Multics。目标是可以成为通用的信息处理系统。同时麻省理工也希望，其他有实力的研究机构与企业能参与到研发与生产中来。

因为贝尔实验室在很早就开始了对计算机操作系统的研究，因此获得了麻省理工学院的青睐，由贝尔实验室来负责操作系统软件的开发。而通用电气则负责计算机硬件的制造和生产。

在为Multics进行设计的时候，麻省理工的研究员们将自己诸多的美好理想都加了进去。这样其实会产生一个问题，就是新系统会被过度设计，而太复杂的设计是很难被开发出来的。

这种现象就是“第二系统效应”，第一版的成功会让人过于自信，从而在第二版上又过于超前，结果导致系统开发出来复杂难用。

果然，经过三年的辛苦开发，Multics复杂得连贝尔实验室的诸位大神都看不下去，以致于贝尔实验室宣布退出Multics的开发工作。实在是不想再把宝贵的人力搭进这样一个华而不实的系统里去了。

虽然Multics未获成功，但参与过此项目的大神们动了念头想自己搞一个操作系统出来。这个意料之外的产物就是后来对业界影响巨大的Unix操作系统。

Unix的诞生

参与过Multics项目的肯·汤普森，决心继续进行操作系统的开发。但贝尔实验室被Multics搞得精疲力尽，不愿意再支持肯的想法。

于是肯自己找了一台过时的DEC PDP-7计算机，开始捣腾起操作系统来。这里需要说明的是，在上世纪六十年代的时候，计算机的配置相比于现在是极低的，而且造价高昂。

PDP-7只有16K字节的内存，今天一个中等配置的手机内存也是它的一百万倍。要在这样的设备上实现操作系统功能，就必须要拥有高超的编程技巧与算法功底。幸好，肯·汤普森就是这样一位大神。

更为传奇的是，肯实现最初版本的这套操作系统只花了三周时间，还正好是趁他太太带着孩子去度假的空暇。从某种意义上说，全人类都要感谢肯的太太独自带娃所做出的贡献。

系统有了，接下来就是得给它取个响亮的名字了。在一次同事之间工作中的闲聊中，布莱恩·克尼汉对此发表了自己的看法。

他认为之前做的Multics取名就是野心太大，因为其含有“包罗万象”之意，结果迷失在复杂性的迷宫里。那么这套新的操作系统应该是简洁而功能聚焦的，要用“uni”代替“multi”，叫“UNICS”会比较有意义。

显然，克尼汉的见解得到了诸位大神的肯定，“UNICS”的命名得以保留，并在后来调整为更合适的“UNIX”。而布莱恩·W·克尼汉也享受了Unix命名者的殊荣。

这一命名完美地契合了Unix系统所具有的独特设计哲学，那就是简洁、专注。

设计哲学

肯·汤普森开发出来的原型Unix系统，深得贝尔实验室这帮大佬们的青睐。Unix的另一位热心开发参与者丹尼斯·里奇，他和肯都希望能购置一台比PDP-7更好的计算机。

但贝尔实验室的管理层被失败的Multics搞得心有余悸，说什么也不肯批这个条子。不过你以为这就让能诸位大神们轻言放弃吗？不可能的，大神们有的是暗渡陈仓的办法。

因为贝尔实验室每年要编写提交许多专利文件，因此在文字处理上有着迫切需求。乔·奥桑纳抓住了这个痛点，提出可以采购PDP-11用于编写专利材料，Unix小组可以为其提供软件。

肯·汤普森和丹尼斯·里奇如愿以偿地拿到了比PDP-7更好的PDP-11，两位大神立即在新机器上展开工作。由此，在PDP-11机器上Unix完成了从原型到初版的开发。

在此之后，Unix就一直在实验室里迭代。1975年5月，第六版Unix发布，从这一版本开始，Unix逐渐为外界所知，隐然有走红之势。

为什么这一版具有如此魅力？

因为现代操作系统的设计哲学（套路）就此形成，并稳定下来了。这一哲学包含两个方面，第一是简洁，第二是专注。

先说简洁，Unix的文件系统就是最佳示范。在Unix的世界里，一切皆文件。说到文件，我们首先想到的可能是打开一个文档，并在里面输入内容，最后保存关闭。这是一个关于普通文件的典型操作过程，只需要五个系统调用（creat, open, read, write, close）就可以全部完成。

那么，对于其他外接的设备，也可以将其视为一个特殊文件，只需要用五个系统调用组合使用，就能完成读写数据的工作。

这一理念有多么伟大，打个简单的比方就好理解了。拿开车来说，如果每个品牌的汽车驾驶方法都不一样，你想学车，就要把所有的开车方法都学一遍，你肯定会认为这是吃饱了撑的。

五个基本的系统调用就是统一的驾驶方法，不同的设备就像不同品牌的汽车。你不必关心汽车之间的差异，反正你坐进驾驶室就知道应该挂档、踩油门、上路。

再说专注，Unix系统里有许多程序，这些程序各司其责，只将一件事做好。例如echo就是回显文本；cat就是显示文件内容；ls就是显示磁盘目录内容。

那么，要实现复杂的功能怎么办？答案是借助于shell、管道与重定向机制，将独立的小程序组合起来，实现想要的功能。

这就是一种典型的分工合作思想。还是以汽车来说，现在的汽车厂商不可能自己生产所有的零部件，都是从零配件厂商采购之后，组装成车。

这里面shell是供程序所运行的环境，管道是程序间数据流通的通道。管道机制是真正的神来之笔。道格·麦基尔罗伊最初有这个想法，但总是被实现问题所困扰，直到有一天启发了肯·汤普森的思考。

如同被上帝亲吻了脑门，肯猛然省悟了管道的机理。他只用了一个小时就在系统调用中实现了管道。这就是将程序的孤岛给连接起来的竖线符：“|”。

举例来说，ls可以显示目录下的文件名。但如果你想知道目录下有多少个文件，你显然不愿意在ls里加一段代码再重新编译一遍。那么正好还有一个wc程序，它可以统计空格或换行分隔开的单词数。

你可能想到，要是能把这两个程序组合起来使用，那不就解决问题了吗？是的，一行命令就可以搞定：ls | wc

这就是Unix的迷人之处。

一门叫New B的语言

现在要说一下开发操作系统所使用的编程语言了。如果说操作系统是一座金碧辉煌的大厦，那么编程语言就是用来建造它的工具。

在上世纪七十年代初期，贝尔实验室的大神们是为此困扰不已的，因为他们没有称手好用的工具。其实IBM早在1964年就创建了PL/I，作为系统级的编程语言。但因为它也是中了“第二系统效应”的毒，包括了太多特性，以至于复杂难用。

后来剑桥大学教授马丁·理查兹设计开发了一款名为BCPL（Basic Combined Programming Language）的系统编程语言。它比PL/I要简单得多，因此Unix小组的成员们还能凑合着用。

但肯·汤普森这样的大神是会止步于此的，基于PDP-7的环境，他自己又重新设计并开发了一门新的语言，称之为B语言。从语言特性上来看，它和BCPL是非常接近的。

当性能更好的PDP-11计算机到货以后，好伙伴丹尼斯·里奇又对B语言进行了改造，使之能将新机器的性能发挥出来。这门语言被称为“NB”，它是“New B”的缩写。

我想作为一名中文阅读者，你此刻一定忍不住响亮地念了出来，然后一种爽快感令身心通透。很好，我的感觉也是这样。

这门叫“New B”的语言在后来经过改进，正式定名为“C”语言，人类历史从此翻开了新的篇章。这可以说就像普罗米修斯从太阳神的马车上取得火种之后，将之献给人类一样伟大。

这不是我在唬人吹牛，C语言的出现，将系统编程语言从石器时代带入了铁器时代。C语言简单易用，而且功能强大。首先就用在了开发新版本的Unix，这大大地提高了效率，还保证了稳定性。

其次，C语言使得系统移植变得轻而易举了。在早先的年代，硬件的架构是千差万别的，在不同的机器上如果要开发相同的功能，就得写出两套代码来。良好的可移植性，这也是Unix能够流行起来的重要原因。

最后，也是最重要的，C语言在贝尔实验室之外获得了广泛的使用。这让全世界的专业人士以及业余爱好者们可以共同为Unix开发软件，从而形成了一个强大的生态环境。

在上世纪九十年代初的芬兰赫尔辛基大学计算机系，一位长着大鼻子的自卑青年，就是用C语言开发出了改变世界的Linux操作系统，其实Linux本身也是遵循Unix系统调用接口规范的变种。这位青年就是Linus Torvalds。

即使直到今天，C语言也是系统编程领域的首选。尤其是当下物联网（IoT）概念火热，C语言在诸多低功耗嵌入式系统中被广泛应用，居然还把这门40年前的语言捧上了编程语言排行榜的榜首位置。

C语言，真的很“New B”。

技术布道者们

贝尔实验室在对各位技术大神的管理上，还有一点是为人所称道的，就是鼓励大家勤奋地写作，出版图书，积极传播技术价值。这对于Unix系统的发展，以及C语言的普及都产生了强大的推动作用。

一项技术被发明出来，只有被广泛使用才会有价值。贝尔实验室的管理层是深知这个道理的，所以实验室对于技术写作的支持并没有停留在口头上，而是建立了有效的机制和可靠的保障。

首先，实验室允许大神们在一段时期内专心从事写作，工资照发不误。这样一部优秀的技术图书可以尽可能快地得到出版。如果大神们白天要上班，只能在晚上或周末来写书，那就不知道会拖成什么样。

其次，图书出版后，作者是可以获得版税的。当然，版权还是属于贝尔实验室，但要是出的书爆款了，这收入也是很可观的。没有规定说计算机科学家就要安贫乐道，名利双收的好事为什么要拒绝呢。

贝尔实验室由此也形成了开放、互助、乐于分享的良好风气。一个人在写作的时候遇到问题，随时可以向他人求教，并得到有效的帮助；谁的稿子写好了，首先就是让身边的同事们审阅，并得到认真的反馈。

所以贝尔实验室所出的技术图书质量极高，作者们除了对内容精益求精，在遣词造句上也用心良苦。多少经典著作成为技术爱好者的圣经、高校的必修教材。许多都流传至今，出现在程序员们的必读书单上。

下面就列举一些最耀眼的明珠吧。

《C程序设计语言》，Brian W. Kernighan / Dennis M. Ritchie，C语言的创造者亲自写的，“hello, wrold”就是这本书里走向世界；
《编译原理》，Alfred V. Aho / Monica S.Lam / Ravi Sethi / Jeffrey D. Ullman，传奇的龙书；
《计算机算法的设计与分析》，Alfred V.Aho / John E.Hopcroft / Jeffrey D.Ullman，算法经典；
《C++程序设计原理与实践》，Bjarne Stroustrup，C++之父教你怎么玩转它；
《编程珠玑》，Jon Bentley，豆瓣上说这是历史上最伟大的计算机科学著作之一；
《Unix编程环境》，Brian W.Kernighan / Rob Pike，Unix的命名者给你讲它的编程哲学；
……

失败的商业化之路

在1980年之后，AT&T因其在通信行业的垄断地位，被美国司法部给盯上。迫于压力，AT&T不得不将公司进行拆分，而这也成为了AT&T衰落的开始，贝尔实验室的命运也从此走向了没落。

拆分之后，从科研部门分离出去的一个名为Unix系统实验室（Unix System Laboratories, 简称USL）的机构。USL虽然名为实验室，但实际上是专注于运营支持，后来更是将业务扩大到销售和推广。

得益于AT&T早期将Unix免费分发给大学生们去使用，无意中培养出了一批精通Unix系统的工程师，从而形成了一定规模的市场。USL则将Unix专业商品化，意欲有一番大作为。

本来应该要好好培育这个市场，但是AT&T和USL却向加州大学伯克利分校，就Unix的版权问题发起了诉讼。此事还要从早前AT&T将Unix免费发放给大学做研究说起。

加州大学伯克利分校的计算机系统研究组的比尔·乔伊和同事们，在原有的Unix基础之上改造升级，形成了伯克利发行版（BSD）。而用户是可以免费使用BSD发行版的。

AT&T显然认为BSD版侵犯了自己的知识产权，所以就有了起诉伯克利一事。但伯克利并没有就此服输，而是持续将原有代码删除，代之以新的实现。就是说功能一样，但代码实现是完全不一样的。

这样做也无法让AT&T罢手，于是又发起新的诉讼。这一次法院判伯克利胜诉。这两家在长期的官司中消耗了太多的时间与资本，可以说最后的结果是AT&T功亏一篑。

本来还想指着卖Unix来赚钱，一看市场上有那么多免费使用的版本。于是就想通过打官司禁止发行免费版，这就是整个想法都不对了，除了把Unix市场的水搅浑，谁也没有得到好处。

Linux的横空出世，让受够了Unix争执的技术人看到了新希望。Linus在设计Linux之初，遵循的就是POSIX规范。Unix用户可以相当平滑地过渡到Linux上，在此之后就是属于Linux的时代了。

Unix以另一种方式，继续着自己的传奇。

结语

如今的贝尔实验室所在地，已是人去楼空，一片破败荒凉景象。是非成败转头空，谁能想到这里的门槛曾是地球上最难踏进来的。

而大神们也都有了各自的归宿。肯·汤普森在2000年之后退休，当了阵子飞行员，算是真的放飞自我了。后来进入谷歌公司，与贝尔实验室的老战友罗布·派克共同推出了现在炙手可热的Go语言。

丹尼斯·里奇在2011年驾鹤西去，不觉也已十年，或许他正在天堂里跟上帝探讨宇宙的终极算法吧。

布莱恩·克尼汉则写下了《Unix传奇：历史与回忆》一书，让我们得以永远铭记众神的不朽光辉，还有那无比的荣耀！