聊一聊2038年问题

庚子年是中国传统的 60 甲子纪年法。擅长观测的古人很早就发现，每当年份执行到庚子这一年，自然灾害变多，突发事件频频，一些震动世界、影响安定的大事件也容易发生在这一年。而我们现在所处的 2020 年就是新一轮的庚子年，现在都 4 月了，很多网友都调侃说新的一年什么事情都没做，光在见证历史了。

当然了，作为一个技术博主，我并不是来给大家科普庚子年的，今天我们要说的是计算机中的一个比较危险的年份——2038 年。

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2038 年问题

在说 2038 年问题前，我们需要先明白计算机是如何存储系统时间的。

在 Unix 或类 Unix 系统中，都是以 1970 年 1 月 1 日 0 点 0 分 0 秒作为时间的基准点，用秒数来表示系统时间，也即当前系统时间是从基准时间（1970 年 1 月 1 日 0 点 0 分 0 秒）走过多少秒之后的时间。

用公式简单表示就是这样：系统时间 = 基准时间 + 秒数

因为基准时间是确定的，所以我们唯一需要考虑的就是秒数应该如何保存。在当时那个年代，计算机硬件资源非常紧缺，用 16 位表示数据就已经是一个非常奢侈的选择了。因此当时的设计者都认为用 32 位存储秒数已经**“足够大”**了。所以从那个时候开始使用 32 位来表示秒数。

我们知道在二进制中，32 位数能表示的最大的数是 $2^{32}-1$ ，不过为了能够让时间可以往前往后数，会用第一位作为正负的判断位，第一位如果为 0，则说明为正；若第一位是 1，则说明为负。因此，在 Unix 或类 Unix 系统中，这 $2^{32}-1$ 个数被分成了 2 部分，分别是 $+2^{31}-1$ 和 $-2^{31}$ 。这样我们就可以以 1970 年 1 月 1 日 0 点 0 分 0 秒作为时间的基准点，往前往后每过一秒就加一个数字，依此来计算时间。

这个时间的最后结束点是 2038 年 1 月 19 日 03:14:07，一旦越过这个瞬间，时间将会“绕回”（wrap around）且在内部被表示为一个负数，并造成程序无法工作，因为它们无法将此时间识别为 2038 年，而可能会依个别实现而跳回 1970 年或 1901 年。因此可能产生错误的计算及动作。就像下面这样。

所以如果时间将近 2038 年时，还存在 32 位机器在世界中运行，那将会受到 2038 年问题的影响。

从这也可以看出为什么很多厂商都不再提供 32 位支持了。

危害性

可能很多人都疑惑，这不就是个时间问题吗？有你说的那么严重吗？

当然，简单来看这就是个时间问题，而且换成 64 位的机器 2038 年问题就会自动消失了。但这只是一厢情愿，对于嵌入式设备来说，现在还有大量 32 位系统在全球各地运行，谁也无法保证这些系统在 2038 年之前就能光荣退役。

而且很多程序都会依托时间进行计算，最简单的就是银行的贷款利息等金融服务的计算，如果不解决，就一定会出现各种混乱。

而且，由于这个特殊时间点的存在，并不是说只有到 2038 年的时候才会出现问题，比如前两年就出现过，将 iPhone/iPad 等设备日期设置成 1970 年 1 月 1 日，设备就会变砖，并且无法通过寻常的备份还原等手段进行恢复。就是因为，iOS 是基于 Unix 操作系统构建的。

而且事实上 2038 年问题的范围远不止于此。前面谈到的问题都还是操作系统运行时表示数据的溢出，但还有一些数据是静静在躺在某个磁盘上，当时间走到 2038 之后再把它它们翻读出来，一样会出现问题。

我们知道文件都有几种时间属性，比如创建时间，最后一次访问时间，最后一次修改时间。如果该时间类型也是 32 位有符号数，那在 2038 之后的某个早晨，试想一下你和朋友喝着咖啡，回忆起 2038 年以前的某次旅游，你兴高采烈说着之前见闻，并拿出手提电脑打开之前拍下的照片，这时扫兴的事情将会发生，文件打不出或者出错。

所以说，如果这个问题不解决，夸张点说，未来真的可能会出现，全世界大部分的电子设备全部瘫痪的场景。

如何解决

2038 年问题的根源就是使用了 32 位有符号整数来表示时间，看起来它的解决方案非常的简单，直接粗暴地将32 位有符号整数 修改成 64 位有符号整数。

如果真的这样做，那对这个世界会产生什么影响呢？在修复 2038 年问题那一天，估计全世界人已都在做同一件事情：

所有应用程序统统重新编写代码，至少得重新编译才能在新系统上运行
所有受影 2038 年影响的文件系统对应的分区，得统统格式化掉
在那天有的互联网服务都统统下线了，整个应用网络处于瘫痪状态
更离奇的是，你在银行的存款被清零了；对于那个贷款的家伙来说是个好事情，因为他们不用向银行还钱了

因此这样的做法无异于格式化整个世界，创建一个新的世界。我们当然不能这样。

不过，遗憾的是，当前并没有针对现有的 CPU／操作系统搭配的简单解决方案。直接将时间更改为 64 位模式将会破坏对于软件、数据存储以及所有与二进制表示时间相关的部分的二进位兼容性。更改成无符号的 32 位整数则会影响许多与两时间之差相关的程序。

那我们就真的无能为力了吗？并不是，我们还可以：

推广 64 位机器/软件的使用，争取当那一天来临的时候波及的设备尽可能少
做好对 32 位软件的兼容

不过大家也没必要恐慌，毕竟离 2038 年还有 18 年的时间，Linux 社区也开始着手处理这个问题了，离目标不远了，胜利在望。

最后

如果你真的有兴趣的话，可以到time.is/Unix这个网站，他会告诉你从 1970 年 1 月 1 日 0 点 0 分 0 秒开始到现在一共过了多少秒。

以上就是这次介绍的 2038 问题了，相信很多工程师都知道这个问题，也许到时候世界上就没有 32 位的机器了，或者是说已经有大佬解决了这个问题。毕竟已经有过千年虫问题的前车之鉴了，很多人已经知道要提前做准备了。

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