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<title>39 Linux 架构优秀在哪里.md.html</title>
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<span>技术文章摘抄</span>
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<li><a href="../">上一级</a></li>
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<a href="/专栏/重学操作系统-完/00 开篇词 为什么大厂面试必考操作系统？.md.html">00 开篇词 为什么大厂面试必考操作系统？</a>
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<a href="/专栏/重学操作系统-完/00 课前必读 构建知识体系，可以这样做！.md.html">00 课前必读 构建知识体系，可以这样做！</a>
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</li>
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<li>
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<a href="/专栏/重学操作系统-完/01 计算机是什么：“如何把程序写好”这个问题是可计算的吗？.md.html">01 计算机是什么：“如何把程序写好”这个问题是可计算的吗？</a>
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<li>
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<a href="/专栏/重学操作系统-完/02 程序的执行：相比 32 位，64 位的优势是什么？（上）.md.html">02 程序的执行：相比 32 位，64 位的优势是什么？（上）</a>
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</li>
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<li>
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<a href="/专栏/重学操作系统-完/03 程序的执行：相比 32 位，64 位的优势是什么？（下）.md.html">03 程序的执行：相比 32 位，64 位的优势是什么？（下）</a>
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<li>
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<a href="/专栏/重学操作系统-完/04 构造复杂的程序：将一个递归函数转成非递归函数的通用方法.md.html">04 构造复杂的程序：将一个递归函数转成非递归函数的通用方法</a>
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</li>
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<li>
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<a href="/专栏/重学操作系统-完/05 存储器分级：L1 Cache 比内存和 SSD 快多少倍？.md.html">05 存储器分级：L1 Cache 比内存和 SSD 快多少倍？</a>
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</li>
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<li>
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<a href="/专栏/重学操作系统-完/05 (1) 加餐 练习题详解（一）.md.html">05 (1) 加餐 练习题详解（一）</a>
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<li>
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<a href="/专栏/重学操作系统-完/06 目录结构和文件管理指令：rm -rf 指令的作用是？.md.html">06 目录结构和文件管理指令：rm -rf 指令的作用是？</a>
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</li>
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<li>
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<a href="/专栏/重学操作系统-完/07 进程、重定向和管道指令：xargs 指令的作用是？.md.html">07 进程、重定向和管道指令：xargs 指令的作用是？</a>
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<li>
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<a href="/专栏/重学操作系统-完/08 用户和权限管理指令： 请简述 Linux 权限划分的原则？.md.html">08 用户和权限管理指令： 请简述 Linux 权限划分的原则？</a>
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</li>
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<li>
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<a href="/专栏/重学操作系统-完/09 Linux 中的网络指令：如何查看一个域名有哪些 NS 记录？.md.html">09 Linux 中的网络指令：如何查看一个域名有哪些 NS 记录？</a>
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<li>
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<a href="/专栏/重学操作系统-完/10 软件的安装： 编译安装和包管理器安装有什么优势和劣势？.md.html">10 软件的安装： 编译安装和包管理器安装有什么优势和劣势？</a>
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</li>
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<li>
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<a href="/专栏/重学操作系统-完/11 高级技巧之日志分析：利用 Linux 指令分析 Web 日志.md.html">11 高级技巧之日志分析：利用 Linux 指令分析 Web 日志</a>
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<a href="/专栏/重学操作系统-完/12 高级技巧之集群部署：利用 Linux 指令同时在多台机器部署程序.md.html">12 高级技巧之集群部署：利用 Linux 指令同时在多台机器部署程序</a>
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<a href="/专栏/重学操作系统-完/12 (1)加餐 练习题详解（二）.md.html">12 (1)加餐 练习题详解（二）</a>
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<a href="/专栏/重学操作系统-完/13 操作系统内核：Linux 内核和 Windows 内核有什么区别？.md.html">13 操作系统内核：Linux 内核和 Windows 内核有什么区别？</a>
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<a href="/专栏/重学操作系统-完/14 用户态和内核态：用户态线程和内核态线程有什么区别？.md.html">14 用户态和内核态：用户态线程和内核态线程有什么区别？</a>
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<a href="/专栏/重学操作系统-完/15 中断和中断向量：Javajs 等语言为什么可以捕获到键盘输入？.md.html">15 中断和中断向量：Javajs 等语言为什么可以捕获到键盘输入？</a>
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<a href="/专栏/重学操作系统-完/16 WinMacUnixLinux 的区别和联系：为什么 Debian 漏洞排名第一还这么多人用？.md.html">16 WinMacUnixLinux 的区别和联系：为什么 Debian 漏洞排名第一还这么多人用？</a>
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<a href="/专栏/重学操作系统-完/16 (1)加餐 练习题详解（三）.md.html">16 (1)加餐 练习题详解（三）</a>
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<a href="/专栏/重学操作系统-完/17 进程和线程：进程的开销比线程大在了哪里？.md.html">17 进程和线程：进程的开销比线程大在了哪里？</a>
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<a href="/专栏/重学操作系统-完/18 锁、信号量和分布式锁：如何控制同一时间只有 2 个线程运行？.md.html">18 锁、信号量和分布式锁：如何控制同一时间只有 2 个线程运行？</a>
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<a href="/专栏/重学操作系统-完/19 乐观锁、区块链：除了上锁还有哪些并发控制方法？.md.html">19 乐观锁、区块链：除了上锁还有哪些并发控制方法？</a>
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<a href="/专栏/重学操作系统-完/20 线程的调度：线程调度都有哪些方法？.md.html">20 线程的调度：线程调度都有哪些方法？</a>
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<a href="/专栏/重学操作系统-完/21 哲学家就餐问题：什么情况下会触发饥饿和死锁？.md.html">21 哲学家就餐问题：什么情况下会触发饥饿和死锁？</a>
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<a href="/专栏/重学操作系统-完/22 进程间通信： 进程间通信都有哪些方法？.md.html">22 进程间通信： 进程间通信都有哪些方法？</a>
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<li>
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<a href="/专栏/重学操作系统-完/23 分析服务的特性：我的服务应该开多少个进程、多少个线程？.md.html">23 分析服务的特性：我的服务应该开多少个进程、多少个线程？</a>
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</li>
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<a href="/专栏/重学操作系统-完/23 (1)加餐 练习题详解（四）.md.html">23 (1)加餐 练习题详解（四）</a>
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<a href="/专栏/重学操作系统-完/24 虚拟内存 ：一个程序最多能使用多少内存？.md.html">24 虚拟内存 ：一个程序最多能使用多少内存？</a>
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<li>
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<a href="/专栏/重学操作系统-完/25 内存管理单元： 什么情况下使用大内存分页？.md.html">25 内存管理单元： 什么情况下使用大内存分页？</a>
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<li>
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<a href="/专栏/重学操作系统-完/26 缓存置换算法： LRU 用什么数据结构实现更合理？.md.html">26 缓存置换算法： LRU 用什么数据结构实现更合理？</a>
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</li>
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<li>
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<a href="/专栏/重学操作系统-完/27 内存回收上篇：如何解决内存的循环引用问题？.md.html">27 内存回收上篇：如何解决内存的循环引用问题？</a>
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<li>
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<a href="/专栏/重学操作系统-完/28 内存回收下篇：三色标记-清除算法是怎么回事？.md.html">28 内存回收下篇：三色标记-清除算法是怎么回事？</a>
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<a href="/专栏/重学操作系统-完/28 (1)加餐 练习题详解（五）.md.html">28 (1)加餐 练习题详解（五）</a>
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<a href="/专栏/重学操作系统-完/29 Linux 下的各个目录有什么作用？.md.html">29 Linux 下的各个目录有什么作用？</a>
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<li>
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<a href="/专栏/重学操作系统-完/30 文件系统的底层实现：FAT、NTFS 和 Ext3 有什么区别？.md.html">30 文件系统的底层实现：FAT、NTFS 和 Ext3 有什么区别？</a>
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</li>
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<li>
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<a href="/专栏/重学操作系统-完/31 数据库文件系统实例：MySQL 中 B 树和 B+ 树有什么区别？.md.html">31 数据库文件系统实例：MySQL 中 B 树和 B+ 树有什么区别？</a>
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</li>
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<li>
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<a href="/专栏/重学操作系统-完/32 HDFS 介绍：分布式文件系统是怎么回事？.md.html">32 HDFS 介绍：分布式文件系统是怎么回事？</a>
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<li>
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<a href="/专栏/重学操作系统-完/32 (1)加餐 练习题详解（六）.md.html">32 (1)加餐 练习题详解（六）</a>
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<li>
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<a href="/专栏/重学操作系统-完/33 互联网协议群（TCPIP）：多路复用是怎么回事？.md.html">33 互联网协议群（TCPIP）：多路复用是怎么回事？</a>
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</li>
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<li>
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<a href="/专栏/重学操作系统-完/34 UDP 协议：UDP 和 TCP 相比快在哪里？.md.html">34 UDP 协议：UDP 和 TCP 相比快在哪里？</a>
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<a href="/专栏/重学操作系统-完/35 Linux 的 IO 模式：selectpollepoll 有什么区别？.md.html">35 Linux 的 IO 模式：selectpollepoll 有什么区别？</a>
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<a href="/专栏/重学操作系统-完/36 公私钥体系和网络安全：什么是中间人攻击？.md.html">36 公私钥体系和网络安全：什么是中间人攻击？</a>
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<a href="/专栏/重学操作系统-完/36 (1)加餐 练习题详解（七）.md.html">36 (1)加餐 练习题详解（七）</a>
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<a href="/专栏/重学操作系统-完/37 虚拟化技术介绍：VMware 和 Docker 的区别？.md.html">37 虚拟化技术介绍：VMware 和 Docker 的区别？</a>
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</li>
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<li>
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<a href="/专栏/重学操作系统-完/38 容器编排技术：如何利用 K8s 和 Docker Swarm 管理微服务？.md.html">38 容器编排技术：如何利用 K8s 和 Docker Swarm 管理微服务？</a>
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<li>
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<a class="current-tab" href="/专栏/重学操作系统-完/39 Linux 架构优秀在哪里.md.html">39 Linux 架构优秀在哪里</a>
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</li>
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<li>
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<a href="/专栏/重学操作系统-完/40 商业操作系统：电商操作系统是不是一个噱头？.md.html">40 商业操作系统：电商操作系统是不是一个噱头？</a>
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</li>
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<a href="/专栏/重学操作系统-完/40 (1)加餐 练习题详解（八）.md.html">40 (1)加餐 练习题详解（八）</a>
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</li>
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<a href="/专栏/重学操作系统-完/41 结束语 论程序员的发展——信仰、选择和博弈.md.html">41 结束语 论程序员的发展——信仰、选择和博弈</a>
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<p id="tip" align="center"></p>
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<div><h1>39 Linux 架构优秀在哪里</h1>
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<p>我们在面试的时候经常会和面试官聊架构，多数同学可能会认为架构是一个玄学问题，讨论的是“玄而又玄”的知识——如同道德经般的开头“玄之又玄、众妙之门”。<strong>其实架构领域也有通用的语言，有自己独有的词汇</strong>。虽然架构师经常为了系统架构争得面红耳赤，但是即使发生争吵，大家也会遵守架构思想准则。</p>
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<p>这些优秀的架构思想和准则，很大一部分来自早期的黑客们对程序语言编译器实现的探索、对操作系统实现方案的探索，以及对计算机网络应用发展的思考，并且一直沿用至今。比如现在的面向对象编程、函数式编程、子系统的拆分和组织，以及分层架构设计，依然沿用了早期的架构思路。</p>
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<p>其中有一部分非常重要的思想，被著名的计算机科学家、Unix 代码贡献者 Douglas McIlroy 誉为 Unix 哲学，也是 Linux 遵循的设计思想。今天我就和你一起讨论下，这部分前人留下的思想精华，希望可以帮助到你日后的架构工作。</p>
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<h3>组合性设计（Composability）</h3>
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<p><strong>Unix 系设计的哲学，都在和单体设计（Monolithic Design）和中心化唱反调</strong>。作为社区产品，开发者来自全世界不同的地方，这就构成了一个巨大的开发团队，自然会反对中心化。</p>
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<p>而一个巨大的开发团队的管理，一定不能是 Mono 的。举个例子，如果代码仓库是Mono的，这意味着所有的代码都存放在一个仓库里。如果要上线项目中的一个功能，那所有项目中的代码都要一起上线，只要一个小地方出了问题，就会影响到全局。在我们设计这个系统的时候，应该允许不同的程序模块通过不同的代码仓库发布。</p>
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<p>再比如说，整体的系统架构应该是可以组合的。比如文件系统的设计，每个目录可以有不同的文件系统，我们可以随时替换文件系统、接入新的文件系统。比如接入一个网络的磁盘，或者接入一个内存文件系统。</p>
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<p>与其所有的程序工具模块都由自己维护，不如将这项权利分发给需要的人，让更多的人参与进来。让更多的小团队去贡献代码，这样才可以把更多的工具体验做到极致。</p>
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<p>这个思想在面向对象以及函数式编程的设计中，同样存在。比如在面向对象中，我们会尽量使用组合去替代继承。<strong>因为继承是一种 Mono 的设计，一旦发生继承关系，就意味着父类和子类之间的强耦合</strong>。<strong>而组合是一种更轻量级的复用</strong>。对于函数式编程，我们有 Monad 设计（单子），本质上是让事物（对象）和处理事物（计算）的函数之间可以进行组合，这样就可以最小粒度的复用函数。</p>
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<p>同理，Unix 系操作系统用管道组合进程，也是在最小粒度的复用程序。</p>
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<h3>管道设计（Pipeline）</h3>
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<p>提到最小粒度的复用程序，就必然要提到管道（Pipeline）。Douglas McIlroy 在 Unix 的哲学中提到：<strong>一个应用的输出，应该是另一个应用的输入</strong>。<strong>这句话，其实道出了计算的本质</strong>。</p>
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<p>计算其实就是将一个计算过程的输出给另一个计算过程作为输入。在构造流计算、管道运算、Monad 类型、泛型容器体系时——很大程度上，我们希望计算过程间拥有一定的相似性，比如泛型类型的统一。这样才可以把一个过程的输出给到另一个过程的输入。</p>
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<h3>重构和丢弃</h3>
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<p>在 Unix 设计当中有一个非常有趣的哲学。<strong>就是希望每个应用都只做一件事情，并且把这件事情做到极致。如果当一个应用变得过于复杂的时候，就去重构这个应用，或者重新写一个应用。而不是在原有的应用上增加功能。</strong></p>
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<p>上述逻辑和商业策略是否有相悖的地方？</p>
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<p>关于这个问题，我觉得需要你自己进行思考，我不能给你答案，但欢迎把你的想法和答案写在留言区，我们一起交流。</p>
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<p>设想一下，我们把微信的聊天工具、朋友圈、短视频、游戏都做成不同的应用，是不是会更好一些？</p>
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<p>这是一个见仁见智的问题。但是目前来看，如果把短视频做成一个单独的应用，比如抖音，它在全球已经拥有 10 几亿的用户了；如果把游戏做成一个单独的应用，比如王者荣耀和 LoL，它们深受程序员们和广大上班族的喜爱。</p>
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<p>还有，以我多年从事大型系统开发的经验来看，我宁愿重新做一些微服务，也不愿意去重构巨大的、复杂的系统。换句话说，我更乐意将新功能做到新系统里面，而不是在一个巨大的系统上不断地迭代和改进。这样不仅节省开发成本，还可以把事情做得更好。从这个角度看，我们进入微服务时代，是一个不可逆的过程。</p>
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<p>另外多说一句，如果一定要在原有系统上增加功能，也应该多重构。<strong>重构和重写原有的系统有很多的好处</strong>，希望你不要有<strong>畏难情绪</strong>。优秀的团队，总是处在一个代码不断迭代的过程。一方面是因为业务在高速发展，旧代码往往承接不了新需求；另一方面，是因为程序员本身也在不断地追求更好的架构思路。</p>
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<p>而重构旧代码，还经常可以看到业务逻辑中出问题的地方，看到潜在的隐患和风险，同时让程序员更加熟悉系统和业务逻辑。而且程序的复杂度，并不是随着需求量线性增长的。<strong>当需求量超过一定的临界值，复杂度增长会变快，类似一条指数曲线</strong>。<strong>因此，控制复杂度也是软件工程的一个核心问题。</strong></p>
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<h3>写复杂的程序就是写错了</h3>
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<p>我们经常听到优秀的架构师说，**程序写复杂了，就是写错了。**在 Unix 哲学中，也提出过这样的说法：<strong>写一个程序的时候，先用几周时间去构造一个简单的版本，如果发现复杂了，就重写它</strong>。</p>
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<p>确实实际情景也是如此。我们在写程序的时候，如果一开始没有用对工具、没有分对层、没有选对算法和数据结构、没有用对设计模式，那么写程序的时候，就很容易陷入大量的调试，还会出现很多 Bug。<strong>优秀的程序往往是思考的过程很长，调试的时间很短，能够迅速地在短时间内完成测试和上线。</strong></p>
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||
<p>所以当你发现一段代码，或者一段业务逻辑很消耗时间的时候，可能是你的思维方式出错了。想一想是不是少了必要的工具的封装，或者遗漏了什么中间环节。当然，也有可能是你的架构设计有问题，这就需要重新做架构了。</p>
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<h3>优先使用工具而不是“熟练”</h3>
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<p>关于优先使用工具这个哲学，我深有体会。</p>
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<p>很多程序员在工作当中都忽略了去积累工具。比如说：</p>
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<ul>
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<li>你经常要重新配置自己的开发环境，也不肯做一个 Docker 的镜像；</li>
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<li>你经常要重新部署自己的测试环境，而且有时候还会出现使用者太多而不够用的情况。即使这样的情况屡屡发生，也不肯做一下容器化的管理；</li>
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<li>Git 的代码提交之后，不会触发自动化测试，需要人工去点鼠标，甚至需要由资深的测试手动去测。</li>
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</ul>
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||
<p>很多程序员都认为自己对某项技术足够熟练了。因此，宁愿长年累月投入更多的时间，也不愿意主动跳脱出固化思维。宁愿不断使用某一项技术，而不愿意将重复劳动转化成工具。比如写一个小型的 ORM 框架、缓存引擎、业务容器……总之，养成良好的习惯，可以让开发效率越来越高。</p>
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<p>在 Unix 哲学当中，有这样一条规则：<strong>有些人使用“熟练”而不是使用工具来减轻工作，即便是临时需要去构造一个工具，你也应该尽可能去尝试实现。</strong></p>
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<p>我们现在每天都用的 Git 版本控制工具，就是基于这样的哲学被构建出来的。当时刚好是 Linux 内核研发团队的商业代码管理工具到期了，Linux 的缔造者们基于这个经验教训，就自主研发了 Git 这款工具，不仅顺利地推进了后续的研发工作，还做成了一个巨大的程序员交友生态。</p>
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<p>再给你讲一个我身边的故事：我刚刚工作的时候，我的老板自己写了一个小程序，去判断 HR 发过来简历是否符合他的用人条件。所以他每天可以看完几百份简历，并筛选出面试人选。而那些没有利用工具的技术 Leader，每天都在埋怨简历太多看不过来。</p>
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<p>这些故事告诉我们，<strong>作为程序员，不仅仅需要完成工作，还要重视中间过程的工具缔造</strong>。</p>
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<h3>其他优秀的原则</h3>
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<p>我在学习 Unix 哲学的过程中，还看到很多有趣的规则，这里我摘选了一些和你分享。</p>
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<p>比如：**不要试图猜测程序可能的瓶颈在哪里，而是试图证明这个瓶颈，因为瓶颈会出现在出乎意料的地方。**这句话告诉我们，要多写性能测试程序并且构造压力测试的场景。只有这样，才能让你的程序更健壮，承载更大的压力。</p>
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<p>再比如：<strong>花哨的算法在业务规模小的时候通常运行得很慢，因此业务规模小的时候不要用花哨的算法。简单的算法，往往性能更高。如果你的业务规模很大，可以尝试去测试并证明需要用怎样的算法</strong>。</p>
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<p>这也是我们在架构程序的时候经常会出错的地方。我们习惯性地选择用脑海中记忆的时间复杂度最低的算法，但是却忽略了<strong>时间复杂度只是一种增长关系，一个算法在某个场景中到底可不可行，是要以实际执行时收集数据为准的</strong>。</p>
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<p>再比如：<strong>数据主导规则。当你的数据结构设计得足够好，那么你的计算方法就会深刻地反映出你系统的逻辑。这也叫作自证明代码。编程的核心是构造好的数据结构，而不是算法。</strong></p>
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<p>尽管我们在学习的时候，算法和数据结构是一起学的。但是在大牛们看来，<strong>数据结构的抽象可以深刻反映系统的本质</strong>。比如抽象出文件描述符反应文件、抽象出页表反应内存、抽象出 Socket 反应连接——这些数据结构才是设计系统最核心的东西。</p>
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<h3>总结</h3>
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<p>最后，再和你分享一句 Unix 的设计者Ken Thompson 的经典语录：<strong>搞不定就用蛮力</strong>。这是打破所有规则的规则。<strong>在我们开发的过程当中，首先要把事情搞定！只有把事情搞定，才有我们上面谈到的这一大堆哲学产生价值的可能性</strong>。事情没有搞定，一切都尘归尘土归土，毫无意义。</p>
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<p>今天所讲的这些哲学，可以作为你平时和架构师们沟通的语言。架构有自己领域的语言，比如设计模式、编程范式、数据结构，等等。还有许多像 Unix 哲学这样——经过历史积淀，充满着人文气息的行业标准和规范。</p>
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<p>如果你想仔细看看当时 Unix 的设计者都总结了哪些哲学，可以阅读<a href="http://www.catb.org/~esr/writings/taoup/html/ch01s06.html">这篇文档</a>。</p>
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<!-- Global site tag (gtag.js) - Google Analytics -->
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