为了保护 Mac 系统文件安全，苹果在你的硬盘里施了点“魔法”

Matrix 精选

文章代表作者个人观点，少数派仅对标题和排版略作修改。

当我升级 macOS Catalina 后，却发现一件我烦心的事：

用 Alfred 搜索应用时，不少应用都会重复出现。当我按照两个应用显示的路径去查看，却发现了让我不解的现象：路径一直都是应用安装的默认路径，没有问题。但这个 文件夹从何而来？

Alfred 中重复出现的应用（图片来源：alfredforum.com）

更加奇怪的是，仔细看显示的路径，从  盘符开始的路径，居然又回到 ，仿佛是陷入了自我循环。

循环出现的 Macintosh HD

想弄清这两个问题，就要回到在 Catalina 升级时，去看看硬盘里发生的事情。

1

一切要从 macOS 的系统文件的安全性开始讲起。

从 El Capitan 开始，Apple 工程师给 macOS 加上了「系统完整性保护」技术。这就像给书柜的某些抽屉加上了锁，没有钥匙就拿不到里面的文件，这样系统文件就不会被轻易篡改。

不过有锁就有钥匙，只要获得了 root 权限，恶意程序还是能读写系统文件。

到了 Catalina，Apple 工程师想了一个更彻底的办法：那就是将所有系统文件从原本的文件系统中分离出来，组成独立的文件系统，并且把这个文件系统从设计上设定为只能读取，不能写入。

就好像买了一个新书柜专门用来放重要文件，而且这个书柜压根就没有可以打开的地方，这样系统文件就很难被恶意修改。

一块硬盘中可以窗建多个宗卷（图片来源：apple.com)

具体要如何实现呢？首先要感谢 macOS High Sierra 中开始使用的新文件系统 —— APFS，它可以轻松地在一块磁盘中创建多个卷。

在安装 Catalina 时，会在磁盘中新建一个  卷，并且将原来的卷改名为 。新建的  卷就是专用用来存放系统文件的「书柜」，整个卷都是只读的。  就像之前一样，让用户自由地读写数据、安装应用。

原宗卷被已经被改名为 Data（图片来源：apple.com)

创建好  之后， 中的系统文件就会被剪切到系统卷  ，组成独立的文件系统。

bin 文件夹被移动到系统卷（图片来源：apple.com)

至此，通过分离系统文件到独立卷的操作就完成了。无论程序在  卷对文件系统做什么，都不会影响  中的系统文件。

在一块硬盘上设置两个文件系统，实现了 Apple 工程师们想要系统安全性。不过如果就此结束，可就苦了用户和开发者们了。

2

一块磁盘同时存在两个宗卷、两套文件系统会造成什么问题呢？

对于用户来说，会明显感受到文件系统的不统一。最明显的是在 Finder 中，如果不加以处理，你应该会同时看到  与 。而且就像 Windows 上的不同分区，找起文件来会比单一宗卷麻烦得多。

而对开发者来说，问题就严重的多。现在所有系统文件都会被移到了  中，而第三方应用只能待在 。不少应用会依赖系统程序和文件，如果开发者不加以适配，按照原来设定好的路径就会找不到系统文件，应用就无法使用了。这种纯粹因为 Apple 引起的「技术债」，开发这可不会乐意花自己的时间去还。

为了让用户和程序将这两个原本独立的文件系统，当作一个统一的文件系统来使用，Apple 用「卷组」和「firmlink」这两项技术，来了一场障眼法表演。

宗卷在硬盘中的位置（图片来源：bombich.com）

为了解决两个宗卷的显示问题，Apple 工程师引入了「卷组」这一概念，一个卷组由一个系统卷（ ）和一个数据卷（ ）组成。数据卷会像一块外置硬盘一样，被挂载在  目录下，这样两个文件系统就合成了一个文件系统。而在 Finder 边栏中，只有  会显示出来。这样普通用户就不会察觉到硬盘中存在着两个宗卷，只有当你打开 Disk Utility 时，就会看到两个宗卷。

Disk Utility 会显示出两个宗卷

这种程度的障眼法瞒得过普通用户，却瞒不过应用程序。一方面前文所说的文件路径的问题没有被解决，另一方面应用程度文件数量巨大，而且需要频繁读取，简单的直接挂载在  目录下，不加以处理的话，会极大地消耗电脑的硬件资源。

为了填这个坑，Apple 工程师引入了firmlink技术。

firmlink 是什么呢？用 Apple 工程师自己的原话说，它就是数据卷与系统卷之间的「双向虫洞」。听上去很复杂，其实从实际效果去看的话，是很容易理解的。

既然我们是想让两个系统看上去像一个完整的文件系统，那我们给数据卷中的文件在系统卷中创建一个替身，结合系统文件和替身，不就得到了一个完整且单一的文件系统了吗？

系统卷中的 firm links (图片来源：apple.com）

这个数据卷中的文件在系统卷中的替身，就是 firmlink。例如  是 Macintosh HD Data 中的文件夹，但它在系统卷的根目录下有一个 firmlink 。 所以你在硬盘的根目录中看到的  ，真实的目录地址其实是 。如果你想知道自己 Mac 为哪些文件创建了 firmlink，可以打开 查看。

Mac 自带的 firmlinks

当然 firmlink 的厉害之处，在于应用程序可以通过它，遍历整个系统卷的文件系统。例如程序可以从数据卷中的  ，直接通过  的路径回到系统卷中，这样就大大减少了不必要的资源消耗。而且从应用程序的视角去看，系统文件一直存在于它原来的位置。这样一来，开发者完全不需要因为新的文件系统做任何适配。

利用 firmlink，无论是在 Finder，还是实际的文件目录中，不管是用户还是应用程序，都被 Apple 的障眼法瞒了过去，将系统卷和数据卷的文件系统当成统一的文件系统。

知道了 firmlink 和卷组的存在，我们终于能解释文章开头的问题。

3

首先，系统中并不存在两个重复的应用。数据卷  负责第三方应用的安装，所以  才是应用的真实目录，而  只是它的 firmlink。解决办法也很简单，在 Alfred 中输入  命令，Alfred 就会恢复正常。

而 宗卷在 Finder 中出现自我循环的现象，其实只是 Finder 施加的一点小魔法。

前文解释过， 被挂载在了系统卷的  目录中，所以这个目录中的 ，其实是  ，只不过为了避免使用者因为不熟悉这个名字，对其误操作（对数据卷内的文件用户是可以写入和删除的！），同时也让文件系统看上去完整，Finder 将它显示成了。不信？用 Terminal 或者其他终端查看下，就能看到 目录下文件夹的真实名字。

忙活了半天，Apple 工程师终于可以安心地打把昆特牌，再也不会被客服追着问：这里有 Mac 用户误删了系统文件，要怎么修复啊？

这项技术这么好，用在 iOS 行不行啊？行啊！而且实际上，iOS 上的系统文件早就被放在单独的系统卷中保护起来了。

这下谁是 Apple 的亲儿子，一目了然了。

参考目录