Linux文件系统中为什么有 /bin 和 /usr/bin、/lib 和 /usr/lib之分？

这个问题涉及到 Linux 文件系统发展的历史。简单来说，这种区分源于早期硬盘容量小、网络慢的“分体时代”，目的是为了允许系统核心在脱离 /usr 的情况下独立启动，并方便 /usr 通过网络被多台机器共享。

核心历史原因：UNIX 文件系统分层规范（FSSTND）

在 20 世纪 80-90 年代，磁盘空间（尤其是根分区）非常昂贵，网络带宽有限。为了解决这个问题，UNIX 社区（后来被 Linux 继承）制定了 FSSTND 规范，其核心思想是：

1. 将操作系统分割为“启动运行必需的最小集”和“完整的系统软件集”。
2. 允许 /usr 目录（包含大部分用户程序和库）通过网络文件系统（NFS）挂载，被局域网内的多台计算机共享。

基于这个目标，目录被明确分工：

• / （根分区）：存放启动、修复系统所绝对必需的核心工具和库。

  • /bin： 系统引导、在单用户模式（救援模式）下修复系统时必需的基本用户命令。例如：ls, cp, rm, mkdir, bash, cat 等。没有这些命令，你甚至无法完成最基本的系统修复。
  • /sbin： 系统引导、修复时必需的系统管理员命令。例如：init, ip, mount, fsck, ifconfig 等。
  • /lib： 为 /bin 和 /sbin 中的程序提供必需的共享库和内核模块。

• /usr （通常是一个独立分区或网络挂载点）： 存放所有非核心的应用程序、库、文档和数据，可以被安全地共享。

  • /usr/bin： 非必需的用户应用程序。例如：gcc, vim, python, firefox 等。在单用户模式下，这些程序不是必需的。
  • /usr/sbin： 非必需的系统管理程序。
  • /usr/lib： 为 /usr/bin 和 /usr/sbin 中的程序提供的库。

举个经典场景例子： 一台无盘工作站启动时，它首先从自己的引导介质（或网络）加载内核，挂载本地的 / 分区（很小），然后通过网络挂载服务器上的 /usr 分区。这样，一台服务器可以为一个实验室的所有机器提供相同的应用程序，节省了大量本地存储空间。

现代发展：合并趋势

随着时间的推移，硬盘变得又大又便宜，个人电脑和服务器通常都有完整的本地存储，无盘工作站和网络共享 /usr 的场景变得非常小众。这种历史性的分割带来了管理上的麻烦，比如用户经常困惑一个命令到底在 /bin 还是 /usr/bin。

因此，从 2011 年开始，以 Fedora 为首的主流 Linux 发行版推动了一项变革，并最终形成了 “merged-usr”（或称为 usrmerge） 布局。其核心变化是：

• /bin 和 /lib 不再是独立的目录，而是分别变成了指向 /usr/bin 和 /usr/lib 的符号链接。
• /sbin 和 /lib64 同理，指向 /usr/sbin 和 /usr/lib64。

目的：

1. 简化文件系统层次结构，消除用户的困惑。
2. 统一应用程序和库的存放位置，方便包管理。
3. 兼容性：所有期望在传统路径找到程序的脚本和软件仍然可以正常工作，因为符号链接是透明的。

现在的主流状况：

• 大多数现代发行版（如 Debian 及其衍生版 Ubuntu、Fedora、Arch Linux、openSUSE 等）已经默认采用“merged-usr”布局。

• 如果你在新系统上执行 ls -l /，你很可能会看到：

  lrwxrwxrwx   1 root root    7  Jan 1  2023 bin -> usr/bin
  lrwxrwxrwx   1 root root    7  Jan 1  2023 lib -> usr/lib
  lrwxrwxrwx   1 root root    7  Jan 1  2023 lib64 -> usr/lib64
  lrwxrwxrwx   1 root root    8  Jan 1  2023 sbin -> usr/sbin

对比

所以，现在 /bin 和 /usr/bin 的区分主要是为了向后兼容和历史延续。在新系统中，它们在物理上通常是同一个目录，只是通过符号链接提供了两个访问路径。 这也符合 Linux 文件系统设计的哲学——实用主义，以及在约束条件下解决问题的智慧。

参考：

1. Filesystem Hierarchy Standard