編寫作業系統的平台之爭：Windows還是*nix

平台之爭：Windows還是*nix

本文摘自於淵編寫的《orange's：一個作業系統的實現》一書

    讀到這裡，讀者可能發現書中經常出現“如果你用的是Windows”或者“如果你用的是Linux”這樣的字眼。有時這樣的字眼甚至可能影響到你的閱讀，如果真的這樣請你原諒。我試圖照顧盡量多的讀者，但是對每一個人來講，卻必須面臨一個選擇──在什麼平台下開發。本書第一版使用的是Windows平台，而在第二版中，我投誠了。接下來你會發現，雖然以後的行文會最大限度地兼顧Windows，但總體是以Linux為預設平台的。
    其實在什麼平台下開發，有時純粹是口味問題，或者是環境問題──你開始接觸電腦時使用什麼，很大程度上取決於你周圍的人使用什麼，而這往往對你的口味產生巨大而深遠的影響。然而最早接觸的未必是最適合的，在我親身體會和比較之後，我決定從Windows徹底換到Linux，我想在這裡說說為什麼。請注意這不是佈道會，更不是你開發自己的作業系統必須閱讀的章節，我僅僅是談談我個人的體會，希望能對你有所啟發，同時解釋一下為什麼第二版會有這樣的改動。
    在第一版成書的時候，我已經在使用Linux，但是用得並不多，主要是覺得用不習慣，而現在過了兩三年，我已經基本不用Windows，在Windows下我會覺得很不習慣。我的這一經曆至少有兩點啟示：第一是Linux不好用是個誤解（有一種說法是Windows的案頭更好用，這是個複雜的誤解），好不好用是習慣問題；第二是如果你有興趣使用一樣你不熟悉的東西，不要因為剛開始的不習慣而放棄。
    其實對於Linux和Windows的誤解有很多，我把這種誤解歸結為作業系統文化上的差異。其實在提起兩種系統時，人們往往拿一些具體的事情來做比較。比如比較它們的安裝過程、使用方法，甚至是介面。但實際上隱藏在表面背後的是兩種完全不同類型的文化，或者稱之為不同的理念。
    對於Windows而言，它的文化植根於微軟公司的願景，“讓每個家庭的每個案頭上都有一台電腦”，當然他們希望此電腦內啟動並執行是Windows作業系統。這個理想加上Windows作為商業軟體的性質，決定了Windows具有相當程度的親和力，使用者介面顯得相當友好。豈止友好，它簡直友好到每個人──無論兒童還是老人，受過高等教育還是只念過小學──都能比較容易地開始使用電腦，這無疑是微軟對這個社會的巨大貢獻。但是介面友好並不一定就完美了，這一點暫且按下不表，我們先來說說Linux。
    Linux的文化很大程度上來源於UNIX，UNIX所倡導和遵循的文化也被稱為UNIX哲學[8]，其中很重要的一條原則叫做“做一件事並做好”[9]，這聽上去跟Windows的介面友好說的不是一碼事，但其實仔細分析起來大有關聯。做一件事並做好意味著兩件事情，第一件事就是工具之間可以協同作戰，不然各人做各人的，無法完成複雜應用；第二件事就是介面要統一，不然無法做到協同。這個統一的介面就是文字資料流（text stream），這也就意味著，命令列是UNIX文化的核心。而Windows的做法大有不同，因為要介面友好，於是不能指望使用者開始就知道怎麼把工具串接在一起，所以Windows選擇任何應用都自己完成所有功能──至少讓使用者看起來如此，這使得每個工具都各自為戰，從而增加了每個程式的複雜性和開發成本。不僅如此，由於功能都是軟體開發人員定好的，所以你基本上不能指望大部分的程式具備可擴充性，而在UNIX下，大部分的程式都可以跟其他程式協同起來完成程式不曾“設計”的功能。這也是上文我說“介面友好並不一定完美”的原因，友好是有代價的。
    那麼UNIX是一個“不友好”的系統嗎。這個問題其實沒有看起來那麼簡單。首先是UNIX下流行的案頭環境正在越來越“友好”，你甚至可以將其配置得看上去跟Windows別無二致，不過關鍵點不在於此，而在於長期來看，UNIX的學習成本並不比Windows要高，但收益卻要高得多。我們剛剛提到，友好是有代價的，而且代價比想像中要高。對於一個初學者，開始的簡單容易使他產生錯覺，認為電腦是個簡單器械，但實際情況並非如此，一旦遇到麻煩，使用者很容易陷入束手無策的境地，一旦有一件事情沒有現成的軟體可以解決，你馬上一籌莫展。而UNIX不同，它的學習曲線比較陡峭，但是你一旦入門，就會發現自己的工作可以變得如此輕鬆而且有趣。在Windows中，雖然使用一個工具第一步往往很容易，但很快你就容易迷失在一堆嵌套很深名字晦澀的菜單裡面，學習這些菜單可不是一件容易的事情，而且在一個工具裡學會的東西到了另一個工具裡可能就變了樣。如果你想看看程式的協助，有時也是件困難的事情，因為為了達到“友好”的效果，協助經常也是一層一層的，很難找到自己需要的內容。而在UNIX中，所有的工具都有個手冊（Manual），可以通過統一的命令“man”來查看，而且這些手冊都是平坦的，你可以一口氣從頭看到尾，可以隨時查看你所要的關鍵字。此外，除了少數極其複雜的工具，手冊基本上是夠用的。簡而言之，在UNIX中，軟體使用看起來複雜了，實際上如果你想真正掌握一個東西，用的時間不會比Windows中更多。況且，在Windows中你很難真正掌握一個東西。
    我並非故意貶低Windows，我說過它對社會的貢獻巨大。對於一個平常只用電腦來收收郵件看看電影的使用者，它的易用性絕對是巨大的優點，但你我不是這樣的使用者。我相信閱讀本書的人都是程式員，而且都是像我一樣喜歡探索的程式員──不喜歡探索的程式員很難有心思寫自己的作業系統做消遣。一個程式員的要求和普通使用者是不同的，程式員需要瞭解他的電腦，掌握它，並且可以熟練地讓它協助自己完成工作，從這個角度上講，UNIX無疑具有巨大的優勢。它裡面的每個工具都很鋒利，你可以組合著使用，持久地使用，而且許多年都不會過時。
    在這裡我可以舉一個我自己遇到過的例子。在我編寫作業系統的檔案系統時，需要多次查看某幾個扇區的內容，並對其中的資料進行分析。在Linux中，我可以很容易地將od、grep、sed和awk等工具[10]}串在一起完成這項工作，我也可以編寫一個簡單的指令碼，將命令放在指令碼中方便取用。而在Windows中，我通常只能在視窗間反覆地單擊滑鼠，費時費力而且效率低下。類似的例子不勝枚舉，你一旦熟悉了這些工具，就會發現通過組合它們，你能得到比任何圖形介面工具都多的功能。而在Windows下就不得不看具體菜單的眼色了。不僅如此，UNIX下的工具往往學習一次就能長久使用，很少過時。比如剛才提到的幾個工具大部分有20年以上的曆史，到現在它們依然被廣泛使用，即便它們學起來會稍微難一點，平攤在20年裡面，成本也是極低的。這就是UNIX哲學，你不需要重複學習，每個工具都好用，而且可以因為跟其他工具結合而發揮多種作用。
    大多數Windows下的軟體都有個毛病，它經常試圖隱藏一些東西。它的本意是好的，就是讓介面更“友好”，但這對程式員有時是件壞事，因為它讓人難以透徹地理解軟體的所作所為。或許你會說，如果你想理解，你總能理解的。沒錯，這跟“在UNIX下能做的事情在Windows下都能做”是相似的命題，甚至於，只要安裝一些額外的軟體（比如Cygwin），你可以在Windows下使用UNIX的命令。問題是即便能做，你也未必去做，這就是所謂文化的力量。理論上你在任何地方都能讀書學習，但效率最高的地方還是教室和書房，在客廳舒服的沙發上，你不自主地就拿起了電視遙控器。
    所以以我自己的體會而言，一個程式員最好還是使用類UNIX的作業系統。它能在日常生活中幫你提高自己的水平和工作效率。這一點與攝影有點類似，市面上數量最多的是傻瓜相機，但一個專業的攝影師總是會選擇功能複雜的專業級裝置，不是傻瓜相機不好，而是適應的人群不同，如果你想成為好的攝影師，那麼上手容易的傻瓜相機一定不是你的最終選擇。不是好不好的問題，是適不適合的問題。
    上面論及的是兩類作業系統文化上的差異，其實即便是純粹應用程式層的，也有諸多誤解，比如以下幾條：
    誤解一. Linux難安裝。如果你曾被Linux的安裝難倒過，我建議你下次試試Ubuntu。在本書第一版開始寫作之時，Ubuntu的第一個版本還沒有發布[11]，但短短几年時間，它已經變成全世界最流行的發行版[12]，這與它的易裝和易用性是分不開的。筆者本人大規模地使用Linux也是從Ubuntu開始的，它的安裝過程一點也不比Windows的難，而且中文資料也相當豐富，很容易找到志同道合的人。Ubuntu的另一特點是它的驅動程式很豐富，支援很多的硬體，大部分情況下驅動程式都能自動安裝好，甚至不需要使用者參與，在這一點上它甚至比Windows更“友好”。
    誤解二. Linux難學。希望你永遠記住，電腦不是個簡單器械，無論是硬體、作業系統還是應用軟體，都經常比看上去複雜得多。所以易用未必是好事，它肯定向你隱瞞了些什麼，花一點時間絕對是值得的，尤其是當你想做一個程式員的時候。況且Linux也沒那麼難學，且不說它的圖形介面越來越好用，就是完全用命令列的話，入門也相當容易。而且Linux世界的文檔齊全且易於檢索，更有高度發達的社區文化，在這裡你學到的往往比預期的還要多。
    誤解三. Linux難用。再強調一下，Linux的學習曲線是陡峭的，然而一旦你度過了開始的適應期，就會發現原來命令列可以這麼好用，原來有這麼豐富的工具來提高效率，而且這些好用的工具居然都是自由的[13]。你不需要向作者付費，甚至他們鼓勵你使用和傳播，你甚至可以隨便修改這些工具的原始碼，遇到問題可以發一封郵件反饋給作者。這在Windows下都是很難做到的，在那片土地上你很難體會什麼叫“自由”。不僅如此，當你熟悉之後會發現，同樣一件事情，其實Linux下的解決方案往往比Windows下要簡單。就比如我們提到過的安裝Bochs一例吧，在Windows下你通常需要先到Bochs網站，在數次單擊之後找到下載連結，然後下載，再然後是雙擊安裝程式來安裝。在Linux下呢，你看到了，只需要一個命令列就可以了，即便你打字的速度再慢，也比那些按一下滑鼠操作要快。
    我在此並非貶低滑鼠的好處，我每天都使用滑鼠，它絕對是個偉大的發明。但是我們應該只在需要它的時候使用它，而不是試圖用它來解決所有事情。這就好比圖形介面是個好東西，如果你的工作是圖形影像處理，很難想像沒有圖形介面該怎麼做，但並不是圖形介面在任何時候都是好的。我們應該分辨每一類工作最適合的工具是什麼，而不是用一種思維解決所有問題。這也是我說“Windows案頭好用是個複雜的誤解”的原因，圖形介面是個好東西，Windows把它用得極端了。
    誤解四. Linux下軟體少。這是最大的一個誤區，事實上很少有事情你在Linux下是做不到的。而且Linux的發行版通常都有發達的包管理工具，無論是關鍵字尋找、安裝、更新還是卸載都可以用一組統一的命令來完成。這使得你在需要某種軟體時，使用簡單的命令就可以找到它，很多時候你能找到不止一種。如果你想看看除了od之外還有哪些二進位查看器，在Ubuntu或者Debian下通過一個apt-cache search 'hex.*(view|edit)'[14]命令就能找到十幾種，這些都是自由軟體，有命令列的也有圖形介面的，而在Windows下，怕是又要在浩瀚的互連網中搜尋了。
    在Linux中找一些Windows下軟體的替代品是很容易的，雖然這種對應有時並非必要。比如文書處理軟體就有OpenOffice.org、KOffice、AbiWord等選擇；影像處理軟體有GIMP；多媒體播放軟體有MPlayer、Totem等。如果你喜歡玩遊戲，Linux下的遊戲數量也會讓你大吃一驚，不信你可以來這裡看一看。
    其實Linux的好處還遠不止這些，眾所周知的一個優點是它基本沒有病毒的煩惱。不是Linux中開發不出病毒來[15]，而是因為Linux系統有自身的許可權機製作保障，加上軟體來源都可信賴，且大部分都是原始碼開放的（其中相當一部分都是自由軟體），所以說Linux下沒有病毒煩惱並非誇張。想想你在與病毒做鬥爭的過程中浪費了多少時間吧，我已經很久沒有這種煩惱了。Windows或許正變得越來越穩定，但Linux一直都很穩定，而且你不需要整天重啟你的電腦，筆者的電腦就有時幾十天不重啟。除非你要升級核心，否則沒有很多關機和重啟的理由（不管是安裝還是卸載，或是對系統內的包進行升級，都不需要重啟電腦）。
    作為一個作業系統愛好者，使用Linux的理由還有一條，那就是Linux的核心是“自由”的，注意它不僅僅是“開放原始碼”的，你不僅可以擷取其原始碼，而且可以自由地複製、修改、傳播它，當然也包括學習它。如果你也想加入到核心駭客[16]的隊伍，那麼就先從使用它開始吧。Linux不是完美的，它的問題有很多，但每個問題都是你參與的機會，而這種參與可能是你成為頂尖高手的開始。
    筆者本人完全使用Linux來工作的時間其實很短，幾年而已，但我已經深深體會到它給我帶來的好處。我並非想說服你，人不能被說服，除非他自己願意相信。我只是希望你能嘗試著去用一用Linux，或者UNIX的其他變種，然後用自己的判斷去選擇。
    如果你堅持使用Windows，沒問題，兩者之中都可以很容易地搭建起開發環境，本章後面的部分將會就Linux和Windows分別來做介紹。