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手機日期只能設置到2038年?這背后有個大問題……
原創 Owl 果殼
世界末日到底是哪一天?這個無厘頭的問題一直有著各種各樣的離奇答案。當你打開手機,關閉自動設置時間,往未來的方向滑動數字時,你會發現時間停在了2038年。

小米、華為可以設置到2037年12月31日,iPhone也只多兩天
不僅是手機,在電腦上,當你嘗試將時間從2037年再往上調整時,會發現不管怎么按設置按鈕,日期都不會繼續改變。

日期調整超過2038年時,會停在2038年1月1日
2038年到底會發生什么?為什么各種設備都無法“逾越”2038年?在網上搜尋2038,你還能發現有人專門設置了倒計時網頁。這其中包含了一個更加精確的時間:2038年1月19日 3點14分7秒。而下一秒,你的電子設備將會穿越回到1901年。
著名的“2038問題”,將在此刻爆發。

到“2038年問題”發生,還剩……
2038年,時間“摧毀”系統
問題發生在2038年1月19日 3點14分7秒的下一秒。這一天的03:14:08不會到來,迎接你的將會是1901年12月13日20:45:52。

使用腳本模擬系統時間,會出現時間的跳變(平臺 Debian GNU/Linux (內核 2.4.22))丨William Porquet/deepsky.com
對于很多電子設備而言,這是個毀滅性的打擊。文件的創建與修改、應用軟件的運行、網絡系統的同步……時間作為一個關鍵數值,在整個電子系統里起著絕對重要的作用。因此有一陣子蘋果手機的語音助手Siri,還把這一天當成了“世界末日”。為什么是這一天?Siri回答中的關鍵詞也給出了答案。

早期Siri對于世界末日問題的回答(新版本系統已無此回答)
Unix、32位,這兩個詞讓2038年的這一天注定成為末日。Unix是一種操作系統,這種系統中計時方式是以1970年1月1日 00:00:00為基準,按秒為單位進行增減。比如到2022年1月1日0點,只需要用基準值加上1640966400秒。而我們現在使用的安卓、蘋果系統都屬于類Unix系統,采用了同樣的方案。
電子系統使用0和1對數據進行儲存,也就是二進制。如果只用1位數,只能表示0和1,如果2位數,則可以用00、01、10、11分別表示0、1、2、3這四個數。隨著位數的增加,二進制可以表示的數也越來越大,但總會遇到上限。如果用32個0、1儲存數字,第一位表示符號,0代表+,1代表-,則剩下31位最大可以表示2147483647。在計算機資源非常寶貴的年代,用32位來放置時間,已經很夠用了。
1970年1月1日00:00:00 + 2147483647秒 = 2038年1月19日 3點14分7秒。下一秒,數據就會出現“裝不下”的情況,發生溢出。此時第一位符號位從0變成1,本來的加號變成了減號,時間突然穿越到過去。

從上到下分別是二進制秒數、對應的十進制秒數、32位Unix系統時間、實際時間。超過2147483647后,符號位會變成1(負號),整個數字會突然發生翻轉,回到1901年。丨Pemu/Wikicommons
這個存在于將來的問題,它會給我們帶來怎樣的影響?回溯過往,一次又一次的“千年蟲”問題已經給了我們一些預告。
千年之外的千年蟲
2000年,千禧年。而在很多應用程序看來,這一年會變成1900年。
同樣因為硬件資源寶貴,早期程序使用了年份的后兩位數字來表示日期,而前兩位數都默認為19。這個不起眼的時間問題,在整個世界引發了巨大的關注。政務系統、銀行系統、航空系統等多個系統都可能受到影響而失效。全球各地對這一問題進行了響應,試圖解決這一問題。我國多次發文強調這一問題的重要性。美國也推出了有關千年蟲問題的法案,以敦促各行業共享信息解決此類問題。

全球各地對“千年蟲”采取行動丨人民日報網絡版
多虧人們對“千年蟲”的高度重視,使得這一問題在集中爆發前得以解決。但在此之后,類似“千年蟲”的事件卻依然層出不窮。
2010年的第一周,德國約3千萬張銀行卡同時“失效”。持卡人不僅無法直接刷卡消費,連在自動取款機上取錢都成問題。這不僅影響了本國居民的生活,也使得在外度假的德國人滯留在當地。
由于不同編碼方式存在差異,2010在德國的銀行系統中被錯誤地識別成2016。銀行卡也因此“被過期”了。同樣的情況出現在使用Windows Mobile系統的手機上:你在2010年第一天收到的新年短信,會被系統顯示成2016年。
德國加速修復了銀行系統,所幸沒有造成更大的損失。但放眼太空,事情就沒那么簡單了。2013年9月,航天器Deep Impact突然失聯,迫使美國航空航天局宣布相關探測任務正式結束。Deep Impact的首席任務科學家 Mike A'Hearn認為,這是一個“千年蟲問題”。航天器的部分軟件無法正確識別2013年8月11日之后的日期,導致計算機不斷重啟。最終,科學家們失去了航天器的信號。

Deep Impact與坦普爾1號彗星相遇模擬圖丨NASA
就在今年年初,“2022年蟲”讓微軟的程序員體會了新年大加班。1月1日,微軟的郵件服務系統Exchange突然中斷,使用該服務的用戶都無法發送電子郵件。微軟隨后給出了聲明,稱該問題與日期檢查失敗以及新年的變化有關。簡單點說,和2038問題一樣,時間“溢出”了。好在微軟團隊加班加點,在當天解決了該問題。
在未來,“類千年蟲”問題一定還會出現。對于可以預料的問題,人們已經開始嘗試提供解決方法。比如使用新的格式存儲時間信息。與此同時,系統團隊提供的新內核也在解決32位平臺上的“歷史問題”。你也不用太擔心,畢竟到那時,你應該已經換了好幾波手機了。
不過,再遇到類似的突發Bug也很正常。因為世界上總在發生情理之中、意料之外的事情。
參考文獻
[1]Year 2038 Problem Countdown. https://gregnk.com/2038/
[2]The Project 2038 Frequently Asked Questions (FAQ). http://www.deepsky.com/~merovech/2038.html#What_operating_systems_and_platforms_are_affected_by_it
[3]Why does Siri say the world will end on January 2038? https://www.quora.com/Why-does-Siri-say-the-world-will
原標題:《手機日期只能設置到2038年?這背后有個大問題……》
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