作者 | Jeremy Andrews
译者 | 火火酱,责编 | Carol
出品 | CSDN(ID:CSDNnews)
Linux内核开发
记者:3.0内核与之前的2.6.x版发布之间隔了整整八年。自3.0版本发布以来,内核有没有发生什么更有趣的事情呢?
Linus:哈哈,那是很久以前的事了,久到我都不知该从何说起了。3.0距今也有十年了,在这十年中我们的技术发生了很大变化。ARM发展成熟了,而ARM64也已经了成为主要架构之一。有了很多新的驱动程序和核心功能。
如果有的话,过去十年的有趣之处在于“我们是如何保持实际开发模型平稳”的,以及“什么东西没有变”。
几十年来,我们推出过许多不同的版本方案以及多个开发模式,但3.0版本最终确定了我们一直以来使用的模式。它真正实现了“基于时间,版本号只是数字,不依附于任何功能”的说法。
在2.6版本中,我们就已经有了具备合并窗口的“基于时间”的概念,因此这并不稀奇,但3.0是那“最后一片拼图”。
我们有随机编号方案(主要是在1.0之前),其规则是:小数点后奇数表示开发内核,偶数表示稳定的生产内核。然后在2.6中,我们开始做基于时间的发布模式。但是仍然存在“何时增加主版本号”的问题。而3.0的正式出现表示,主版本号并没有什么特殊意义,只是为了尽量简化数字,不要让它太长太繁琐。
因此,在过去的十年里,我们做了非常大的改变。但开发模式本身其实一直都相当平稳和稳定。
但实际上,内核开发的前二十年中,开发模式一路走来经历了很多坎坷,只是在过去的十年中,发布的可预测性才大大提高了。
记者:截至目前,最新版本是5.12-rc5。发布过程的标准化程度如何?例如,什么样的变化会进入rc1、rc2等等?您是在什么时候才会决定特定版本是否可以正式发布的?如果有错误,在版本发布后宣布撤回的话会发生什么?这种情况的发生频率高吗?这一过程多年来的是如何演变的?
Linus:我之前提到过:这个过程本身是有一定标准的,并且在过去的十年里一直如此。此前,它曾经历过几次剧变,但实际上从3.0开始其运转就如时钟般稳定了(甚至还会更早一些,因为人们要适应Git还需要花费一定的时间)。
因此,我们形成了相对固定的节奏:在最终版本发布之前,有约两周的合并窗口时间,然后每周约6-8个候选版本,到现在已经有将近15年了。
规则一直都是一样的,但并不会总是完全严格按其执行:合并窗口是为假定“已经过测试和准备好”的新代码准备的,然后在接下来的约两个月里进行修改,确保所有问题都能得到妥善解决。但是,有时在发布之前,那些“已经准备好”的代码也会被禁用或彻底推翻。
然后从头再来——-所以我们大约每10周左右就有一次发布。
发布标准是我自身要对该版本有足够的信心,而这种信心是要建立在递交上来的问题报告的基础之上的。如果某方面在rc后期仍出问题的话,我们会积极修改,并牢记“在解决这个问题之后,也要在随后的版本中注意不要再发生同样的情况”但总体而言,这种情况是相当罕见的。
发布了就一定会取得成功么?当然不是。内核一经发布,就会产生新的用户,其中不乏没有参与开发测试的人,而他们常常会发现一些我们在rc中没有发现的问题,这种情况无法避免。这也是我们需要“稳定内核”树的原因之一,它能够在发布后继续添加修复。一些稳定内核的维护时间比其他内核更长,因此也被称为LTS(“Long Term Support”)内核。
所有这些在过去的十年里都没有什么变化,只是有了更加完善的自动化流程。一般来说,内核测试的自动化是很困难的——部分原因是很多内核都是驱动程序,这依赖于硬件的可用性——但有几个场同时进行启动和性能测试,并进行各种随机负载测试。因此近年来情况已经有了很大改善。
记者:去年11月,有人说您对苹果公司在其新电脑中的ARM64芯片印象深刻。Linux是否仍在支持他们的开发工作?我看其被并入了for-next。Linux即将到来的5.13内核会否在苹果的MacBook上启动?ARM64有何重大意义?
Linus:这要等等再看。我不认为Rust会接管核心内核,但是做单独的驱动程序(或整个驱动子系统)也不是完全不可能,或许还能做文件系统。所以它不是要“取代C语言”,而是“在适当的地方增强C语言”。
特别是驱动程序约占实际内核代码的一半,所以空间非常大,但我不认为有人真的会用Rust全盘重现有的驱动程序。绝大多数人都会“用Rust做新的驱动程序,在适当的地方重写几个驱动程序”。
但现在更多的人仍处于“试着玩玩”的阶段。要指出优点很容易,但其背后存在着复杂性,所以我更愿意持观望态度,看看其承诺的优点是否真的能实现。
记者:内核有哪个部分是您个人最引以为豪的吗?
Linus:个人认为是VFS(“虚拟文件系统”)层(尤其是路径名查找)和我们的VM代码。前者是因为Linux在做基础任务时的表现确实非常优秀(在操作系统中查找文件名就是操作系统中的基础核心操作)。后者主要是因为我们支持20多种架构,但仍使用基本统一的VM层,我认为这一点非常了不起。
但与此同时,这很大程度上取决于“你更注重内核的哪一部分”。内核很大,不同的开发人员(以及不同的用户)对于“最重要的事”有不同的看法。有些人认为调度是内核中最棒的部分,而其他人则更喜欢设备驱动程序的各种细节。我个人在VM和VFS领域的参与更多,因此自然也会选择这两方面的内容。
记者:我发现这个关于路径名查找的描述比我想象得要复杂。是什么让Linux比其他操作系统“更好”的呢?您提到的“更好”又是什么意思呢?
Linus:路径名查找是非常常见和基础的请求,因此大多数外行人甚至都不把它看作是一个问题:他们只会理所当然地打开文件。
但要想把这件事做好其实是相当复杂的。确切地说,因为几乎所有的任务都是在不断进行路径名查找动作,所以它对性能高低起着至关重要的作用,而且大家都希望它能在SMP环境中实现良好扩展,而锁定又非常复杂。由于不想做IO,所以缓存非常重要。因此,路径名查找的重要性不言而喻,我们不能把它留给低级别文件系统,因为我们有20多个不同的文件系统,如果让它们各自执行自己的缓存和锁定的话,后果将不堪设想。
所以VFS层的重要认为之一就是处理所有路径名组件的锁定和缓存,处理所有的序列化和挂载点遍历,这些都要通过无锁算法(lock-free algorithms,RCU)来完成,但也有一些非常好用的类琐工具(Linux内核lockref锁就是一种专为dcache 缓存设计的特殊“带参考计数的自旋锁”,它有专门的锁感知参考计数,可以在某些常见情况下进行锁消除)。
最终:底层文件系统仍然需要对未缓存的内容进行实际查找,但它们不需要担心缓存、一致性规则、以及与路径名查找相关的原子性规则。这些都由VFS来处理。
而且它的性能比任何其他操作系统都要好,基本上可以完美扩展到拥有数千个CPU的机器上,即使这些机器最终都会接触相同的目录。
所以不仅是“更好”,还是“更更好”,没有什么能与之相提并论。Linux dcache是独一无二、无可匹敌的。
记者:过去的一年对全世界来说都是艰难的一年。疫情对内核开发进程有什么影响?
Linus:实际上,得益于我们一直以来的工作方式,它的影响并不大。有邮件这个好帮手,我们并不过分依赖于会议。
但它确实影响了去年的年度内核峰会(今年峰会仍悬而未决),大多数会议都被取消或转为线上进行。以前在办公室工作的人也开始在家工作(其实许多核心内核维护者们之前就是这样)。所以,周围很多事情都发生了改变,但核心开发本身还是和以前一样运作。
显然,它在其他方面影响着我们所有人的生活——仅限于一般的社会影响。但总的来说,作为一个几乎完全通过电子邮件与人交流的内核开发人员,我们可能是受影响最小的一群人了。
Git分布式版本控制系统
记者:Linux只是您对开放源码做出的众多贡献之一。在2005年,您还创建了Git这个广受好评的分布式源代码控制系统。您很快便将Linux内核源代码树从专有的Bitkeeper迁移到了新创建的开源Git中,并在同年将维护权移交给了朱尼尔·哈马诺(Junio Hamano)。这其中一定有很多趣事,是什么让您这么快就移交了出这个项目的领导权,以及您是如何找到并选择朱尼尔的?
Linus:这个问题的答案分为两个部分。
首先,我当时并不想创建新的源代码控制系统。创建Linux是因为我对发现硬件和软件之间的低等级接口很感兴趣——这基本上是出于热爱和个人兴趣的推动。相比之下,Git的诞生则是出于需要:并不是因为我觉得源代码控制很有意思,而是因为我完全看不上当时市面上大多数源代码控制系统,而我觉得最合适、且在Linux开发模型中确实运行得很好的BitKeeper已经站不住脚了。
但之所以把项目交给朱尼尔,并不是因为他是第一个出现的人。在维护了Git几个月后,真正让我让做出“邀请朱尼尔担任维护者”决定的是一个比较抽象的概念——“好品味”。我不知道该如何确切描述这种感觉,编程是为了解决技术问题,但如何解决这些问题,以及如何思考也是非常重要的。随着时间的推移,你会清楚地认识到:某些人就是有那种“好品味”,能够做出“正确的”选择。
我并不想将编程称为一门艺术,因为它实际上更偏向于“好的工程”。我非常认同托马斯·爱迪生(Thomas Edison)所说的“天才是百分之一的灵感和百分之九十九的汗水”:编程依赖的也是各种细枝末节的细节和每日的繁重工作。偶尔也会需要所谓的“灵感”,即“好品味”——它能干净、漂亮,甚至是完美地解决问题。
而朱尼尔就具备这种“好品味”。
每次提到Git,我都会尽量讲得非常非常清楚:确实是我提出并设计了Git的核心思想,但我也常常会因此而备受过誉。Git这十五年来,我只有在第一年亲自参与了项目工作,朱尼尔一直都是一名优秀的维护者,是他让Git有了今天的成就。
找到并信任具备“好品味”的人——这不仅仅是Git的故事,也是Linux的历史。与Git不同的是, Linux是一个我仍积极亲自参与维护的项目;但与Git相同的是,它也是一个有很多人参与的项目。我认为Linux的一大成功之处就在于有数百名的维护者,他们都具备难以言表的“好品味”,他们齐心协力共同维护内核。
记者:您有没有过把控制权交给维护者后却发现这是一个错误决定的经历?
Linus:我们的维护体系并不是如此非黑即白且僵化的,所以从来没有出现过此类问题。而且我甚至没有将维护控制权严谨记录归档:我们有一个MAINTAINERS文件,但那只是为了方便让大家为任务找到合适的人选,并不是某种排他性所有权的标志。
因此,“谁拥有什么权利”更像是一个流动性指导,以及“这个人很活跃,而且做得很好”,而不是“我们把所有权交给了某某,然后他现在搞砸了”。
整个结构体系都是流动的,也就是说,可能你是一个子系统的维护者,但如果你需要另一个子系统的东西,是可以跨越边界的。一般这种情况大家都需要提前进行沟通,但重点是它确实可以实现,这绝对不等同于“你只能动这一个文件”之类的硬性规定。
其实这与之前提到的许可证有点联系,另一个能够说明Git设计原则的例子是“每个人都有他们自己的树,在技术上大家处于同一起点”。
因为其他很多项目都使用了工具——比如CVS或SVN——从根本上说,这些工具会让一部分人享有特权,并且赋予其工具附带的“所有权”。在BSD世界中,他们称之为“commit bit”:给维护者“commit bit”就意味着他现在可以向中央仓库(或至少部分中央仓库)进行提交。
我一直都不喜欢这种模式,因为它一定会导致政治“小团体”的发展,在这种模式下,总有一些人是特殊的、隐性受信任的。而最重要的甚至都不是“隐性信任”的问题,而是“其他人不被信任”的问题,他们会被定义成局外人。
同样,在Git中,这种情况并不存在。每个人都是平等的。所有人都可以克隆,进行自己的开发,如果做得好的话,还可以被合并回来(如果他们做得好,就会成为维护者,最终成为在自己的树上完成合并的那个人)。
所以其实没有必要给人们特权——也不需要“commit bit”。这样我们就可以避开政治小团体,也不需要“隐性信任”。如果他们最终做得不好——或者找到了其他兴趣,直接人间蒸发——他们就不会合并回来,也不会妨碍其他有新想法的人。
记者:Git的新功能是否给您留下了深刻印象?有什么能用到您的工作中的么?或者有什么新功能是您希望在将来看到的么?
Linus:作为创始人,我自己的用例当然是Git出现后完成的第一个用例,所以对我来说,很少会关注新的功能。
这些年来,Git确实取得了很大进展,而且在我的工作中也体现出来了。例如,Git的速度一直都非常快——毕竟这本就是我的设计目标之一——但很多功能最初都是围绕核心辅助程序的shell脚本完成的。多年来,大多数shell脚本都已经消失了,这意味着我可以比原来更快地应用Andrew Morton的补丁。这点让人非常欣慰,因为这其实是我性能测试的早期基准之一。
因此,对我而言,Git一直都很好用,只是它现在变得更好了。
最大的改进在于,普通用户的使用体验变得更好了。一部分原因是有些人在学习Git的过程中逐渐习惯其使用方法(毕竟它与CVS等使用习惯不同);但更多的是由于Git本身变得更加方便使用了。
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