Журнал `Компьютерра` N734

ОКНО ДИАЛОГА: Хранитель ядра

Автор: Илья Щуров Voyager

Все мы с вами знаем, как выглядит обычный программист. Он носит потертые джинсы, шерстяной свитер и длинные волосы, а его лицо украшают красные глаза и многодневная щетина. Эндрю Мортон (Andrew Morton), вне всяких сомнений, необычный программист - и дело не только в аккуратном пиджаке и галстуке. С недавних пор он работает в Google, но практически ничего не делает для этой компании. Зато он точно знает, что нового может появиться в ядре Linux через несколько месяцев.

В ведении Мортона - ветвь (branch) ядра, имеющая суффикс -mm. Именно в него попадают практически все дополнения и модификации от множества разработчиков по всему миру. Мортон делает merge - интегрирует новый или модифицированный код в ядро, а затем тестирует то, что получилось. Если все хорошо - через несколько месяцев Линус Торвальдс заберет изменения, сделанные Мортоном, в свою ветвь, которая и увидит свет как очередной официальный релиз.

По образованию Эндрю Мортон - инженер-электронщик, и даже его первый компьютерный опыт - программирование на ассемблере для Apple II в университете Нового Южного Уэльса (Австралия) - был на стыке между "железным" и "софтверным" мирами.

- Мне приходилось разрабатывать железо для встроенных решений, но я также занимался и софтом, - рассказывает Мортон. - В 1986 году я спроектировал целый компьютер, основанный на процессоре Motorola 68000, и опубликовал спецификации в одном австралийском журнале. Читатели могли приобрести набор "сделай сам" и по моему дизайну собрать собственный компьютер.

В качестве ОС в нем использовалась версия Minix, лицензированная у разработчиков и портированная на архитектуру 68000 Колином Маккормаком (Colin McCormack), другом Мортона.

Окунуться в софтверный мир с головой пришлось в исследовательском центре корпорации Nortel, где Мортон в течение девяти лет был менеджером разработки ПО. Однако страсть к решению инженерных, а не управленческих задач давала о себе знать, и Linux оказался хорошим объектом для ее приложения.

- Я давно следил за разработкой ядра и в 1999 году стал в ней участвовать, сделав свой вклад в драйверы поддержки сети, - говорит Мортон. - Потом я целый год только тем и занимался, что исправлял ошибки в версии 2.3, которых было очень много. Брал очередное сообщение о проблеме, общался с человеком, который о ней сообщил, пытался воспроизвести тот же эффект у себя, а потом исправлял - и переходил к следующей. Делая это, я создавал достаточно много шума, чтобы привлечь внимание разработчиков к исправлению ошибок вообще. К тому же эта деятельность была очень хорошим способом разобраться в том, как работает ядро.

Всем этим Мортон занимался в свободное от работы время на протяжении примерно двух лет.

- Потом мой друг из Пало-Альто поговорил со своим боссом в компании Digeo, и меня пригласили работать над созданием цифрового медиацентра Moxi, в котором планировалось использовать Linux.

В 2001 году Мортон с женой и тремя детьми переехал из Австралии в США. С этого момента участие в разработке Linux из хобби превратилась в работу. Для Moxi требовалась поддержка файловой системы ext3, которая в тот момент была реализована в виде патча для ядра 2.2. По служебной необходимости Мортон портировал этот патч для совместимости с ядром 2.4, после чего занялся стабилизацией кода и улучшением производительности.

- Файловые системы в Linux очень тесно интегрированы с системой управления памятью - фактически они являются ее частью, и мне пришлось разбираться, как устроена вся эта область в ядре.

Чуть позже, вновь в свободное время, он занялся переписыванием и оптимизацией кода управления памятью для разрабатывавшейся тогда версии 2.5. Так появилась ветвь с суффиксом -mm (от memory management), а через некоторое время Линус Торвальдс предложил Мортону стать майнтейнером стабильной версии 2.6.

- Я сказал Линусу, что это работа на полную ставку, и вряд ли Digeo согласится ее оплачивать, - вспоминает Мортон. - "Да, наша проблема в том, что вы работаете в маленькой компании, которая не может себе этого позволить, - согласился Торвальдс. - Но, может быть, нам поможет OSDL1?"

В результате между OSDL и Digeo было подписано соглашение, по условиям которого OSDL оплачивал работу Мортона над ядром, хотя он оставался сотрудником небольшого стартапа. Но через четыре года Digeo закрыло проект Moxi, и Мортон перешел в Google. Его должностные обязанности при этом почти не изменились.

Проекты свободного ПО зачастую являются "нейтральными площадками", на которых различные компании (порой конкурирующие) совместно разрабатывают продукты, представляющие интерес для всех них. Ядро Linux - уникальная по масштабу и успешности площадка, на которой взаимодействуют независимые разработчики (внося свой существенный вклад), сотрудники небольших компаний и такие "тяжеловесы", как Intel, IBM, HP, Oracle и др.

Все взаимодействие между программистами осуществляется через почтовый список рассылки LKML (Linux Kernel Mailing List) и системы управления кодом - без сложной иерархической структуры и бюрократии, свойственной корпорациям. Как удается неформальному сообществу организовать столь масштабную совместную работу?

- На самом деле, у нас есть некоторая структура, - рассказывает Мортон. - В частности, есть аналог менеджеров, их около ста человек (майнтейнеров), каждый из которых отвечает за конкретную часть в ядре - драйверы сети, USB и т. д. Майнтейнер имеет определенную "власть", но эта власть "отрицательная" - он может принять или отвергнуть чью-либо работу, но не может сказать кому-то: "А сейчас ты пойдешь и к ближайшей пятнице исправишь этот баг". Между нами нет отношений "начальник-подчиненный". Никто не работает на меня. И мы не можем планировать наше развитие. Над чем работать, определяют фирмы и индивидуальные разработчики. Но внутри самих фирм вполне может быть четкое планирование, потому что есть управление, распространяющееся "сверху-вниз": скажем, в Intel знают, какие возможности они собираются реализовать в Linux во втором квартале 2008 года.

Впрочем, работая в Google, Мортон продолжает наслаждаться свободой индивидуального разработчика.

- Я не программирую для Google, а занимаюсь тем же, чем и раньше, - поддерживаю свою ветвь. Иногда консультирую инженеров Google, просматриваю патчи к ядру, которые используются внутри компании, рассказываю, в каком направлении лучше двигаться - но не более того.

Тот факт, что коммерческиие структуры определяют вектор развития Linux, является естественным для мира свободного ПО, но в последнее время он порождает споры. Дело в том, что большинство корпораций, кровно заинтересованных в ОС Linux, ориентированы на ее применение в серверном сегменте, поэтому их влияние вроде бы может увести эту систему прочь от десктопного применения (где она и сейчас не столь популярна). Впрочем, по мнению Мортона, ситуация не такая мрачная, как кажется скептикам.

- Действительно, наибольшую лепту сейчас вносят компании, которым интересен рынок серверов. С другой стороны, если говорить о самом ядре, то версия 2.4 была не сильно хуже для десктопов, чем 2.6. Изменения потребовались именно для серверного сегмента: у 2.4 были серьезные проблемы на "большом железе". Сейчас я просто не понимаю, какую дополнительную существенную работу можно сделать в ядре для применения на десктопах. Если у кого-то есть проблемы - скажите нам. Сам я вижу несколько мест, которые можно было бы улучшить, - но люди об этом не просят. Пожалуй, у нас есть трудности с горячим подключением устройств - это действительно сложная область, поскольку устройств очень много. Но над этим мы работаем постоянно.

"Базарный" (по названию классического эссе Эрика Реймонда "Собор и базар") децентрализованный стиль разработки, при котором отсутствует управление "сверху вниз", обладает не только достоинствами, но и своими системными недостатками. В частности, по мнению Мортона, если бы такое управление имело место, можно было бы гораздо лучше организовать процесс исправления ошибок. Однажды у него возникло ощущение, что разработчики ядра вносят больше багов, нежели исправляют.

- У меня нет цифр - только ощущения, но я считаю, что такой риск до сих пор существует. Но чтобы что-то изменилось, должны начать жаловаться наши клиенты. Пока же все довольны тем, что мы делаем. Если, например, к нам придут люди из Novell и скажут, что качество нашей работы падает, - значит, пришла пора что-то менять. И мы можем поменять: в качестве одного из средств можно ввести более формальный процесс рецензирования кода. Еще мне иногда хочется сделать этап разработки "no new features", во время которого просто не принимать никаких патчей, реализующих новые функции.

Я засомневался в эффективности такой меры - и компаниям, и индивидуальным разработчикам обычно интереснее реализовывать что-то новое, а не исправлять ошибки, - и, как мне казалось, если такой этап будет введен, на это время разработка ядра просто замрет.

- Нет, я думаю, что многие компании стали бы в этом участвовать, - не соглашается Мортон. - Разработчик может подойти к своему менеджеру и сказать: "Так и так, в течение трех месяцев у меня не примут ни одного патча с новыми фичами; может быть, мне стоит потратить свое время на участие в общем исправлении ошибок?" Все поймут, что мы делаем это, чтобы улучшить общее качество. Так что мы тоже имеем некоторую власть над компаниями-участниками.

Существенное коммерческое влияние на Linux оказывает еще один эффект: благодаря ему снижается вероятность разделения ядра на несколько конкурирующих ветвей (форк), что чревато распылением силы сообщества и падением темпов развития.

- Сейчас в ядро вкладывается несколько сотен миллионов долларов в год. Да, теоретически кто-то может взять ядро и развивать его в каком-то другом направлении - лицензия это позволяет. Но ему придется тратить те же сотни миллионов долларов на поддержку кода. Это просто безумие! Гораздо проще и правильнее поддерживать собственный набор патчей, который модифицирует официальное ядро так, как вам нужно, и постепенно обновлять его по мере выхода новых версий ядра. Получается не форк ("развилка"), а бранч ("ответвление"). Например, так делает компания Parallels, создавая систему виртуализации OpenVZ.

Если форк и произойдет, то не из-за внешних причин, а скорее в результате внутреннего разлада среди основных разработчиков. Но это, как говорится у классиков, уже совсем другая история.

- Форк не может произойти из-за каких-то технических вопросов, над которыми мы работаем все вместе, - считает Мортон. - Но раскол возможен по "политическим" причинам - например, связанным с лицензиями. Допустим, Линус однажды скажет: мы переходим на GPLv3… или GPLv4… или BSD-лицензию. Часть людей может согласиться, а часть - уйти.

Впрочем, некогда жаркие лицензионные дискуссии, спровоцированные выходом третьей версии GPL, не смогли расколоть сообщество разработчиков ядра и постепенно затихли.

- Откровенно говоря, я уже несколько месяцев не слышал никаких споров по поводу GPLv3 - видимо, мы остаемся на GPLv2, и это можно считать принятым решением, - с некоторой долей облегчения говорит Мортон. К GPLv3 он имеет множество претензий, с которыми согласны многие ведущие разработчики ядра.

Что касается принятия решений по техническим вопросам, то здесь у ядра есть свой особый путь. Обычно в сообществах свободного ПО работает одна из двух схем. Либо в проекте есть лидер - "великодушный диктатор" (benevolent dictator), принимающий окончательные решения по своему усмотрению, либо ищется консенсус среди всех активных разработчиков (например, так действуют в Apache Software Foundation). Ядро Linux не использует ни одну из этих схем в чистом виде.

- Линус не является "диктатором", но и нельзя сказать, чтобы у нас был консенсусный подход, - объясняет Мортон. - У нас есть некий набор правил и соглашений о том, какие патчи или новые возможности могут быть включены в ядро, а какие нет. Некоторые правила записаны, некоторые "витают в воздухе", но их знают и понимают очень многие разработчики. И это хорошо, поскольку позволяет не делать работу, которая не будет принята. Обычно, если у кого-то есть возражения по поводу предлагаемого патча, они должны быть учтены, прежде чем код будет включен в ядро. Я вряд ли сделаю merge, пока все участники дискуссии не договорятся между собой. Очень-очень редко мне приходится принимать решения, идущие вразрез с решениями других разработчиков.

Сами правила обычно носят традиционный характер (устоявшиеся со временем принципы) или являются высказываниями Линуса, против которых нет серьезных возражений. "Линус говорит, что есть еще такая вещь, как хороший вкус, - но его, увы, трудно кодифицировать", - добавляет Мортон.

Помимо вкуса, важными могут оказаться еще и хорошие манеры. Долгое время список рассылки LKML не считался особо приветливым и дружелюбным местом, особенно для новичков - разработчики ядра в технических дискуссиях порой выражаются довольно крепко. Впрочем, ситуация меняется.

- Да, участники LKML иногда бывают грубыми, но обычно это допустимо только между людьми, которые хорошо знают друг друга. Если появляется кто-то, о ком мы никогда не слышали, скажем, с сообщением об ошибке или патчем, мы проявляем к нему большое уважение. У нас действительно была репутация людей, недружелюбно относящихся к новичкам, но ситуация изменилась примерно пять лет назад. Это открыто обсуждалось на Kernel Summit - мы тогда поняли, что наша репутация отталкивает от нас людей и вредит процессу разработки - и решили изменить манеру поведения. Принятое тогда решение приносит плоды: например, у нас существенно выросло количество новых участников из Азии - в частности, из Японии, где вежливость возведена в культ.

Почтовый список LKML - основное средство взаимодействия между разработчиками.

- Мы используем IRC-чаты, но в основном как раз для того, чтобы нагрубить друг другу, - улыбается Мортон. - Я также не люблю частные письма - считаю, что технические дискуссии должны вестись в публичном списке, архив которого доступен для поиска. Всякий раз, когда мне пишут частное письмо по поводу технических вопросов, я теряюсь - например, нужно ли вовлекать в дискуссию других людей. Я подписан более чем на шестьдесят списков рассылки, но никогда их не читаю. Зато когда я вижу патч, то могу посмотреть архив списка на моем компьютере, прочитать комментарии и т. д.

Список рассылки вообще кажется Мортону самым удачным способом обсуждения технических вопросов.

- Даже если бы все разработчики ядра сидели в одном большом здании, способ разработки вряд ли сильно бы изменился. Когда мы встречаемся на конференциях с разработчиками Linux, я не очень люблю говорить о технических аспектах. Если такие разговоры начинаются, уже на тридцатой секунде я говорю: "слишком много информации, давайте по почте". Почта позволяет вести очень сложные технические дискуссии.

С Линусом и другими разработчиками ядра Мортона связывают в основном деловые отношения. "Да, еще мы выпивали вместе на различных мероприятиях", - смеется он.

Революций в ядре, аналогичных переходу с 2.4 на 2.6, больше не планируется - в обозримой перспективе две первые цифры версии меняться не будут вовсе. Основная причина: качество кода сейчас достаточно высокое, и никакие компоненты не нужно переписывать с нуля - а можно постепенно дорабатывать и улучшать то, что есть, вводя новые функции и исправляя старые баги.

Говоря о будущем свободного и открытого ПО, Мортон отмечает, что сейчас во многих областях нет причин создавать конкурирующие решения, реализующие один и тот же набор функций - лучше вкладывать ресурсы в доминирующую открытую реализацию. О возможных угрозах со стороны "темных сил мира" Мортон тоже не слишком беспокоится.

- Теоретически возможна атака с использованием софтверных патентов - но я не вижу никаких признаков того, что кто-то намерен это сделать. Это будет атака против собственных клиентов. Мне кажется, что open source находится в безопасности - просто потому, что люди хотят пользоваться открытым софтом.

В своем докладе на Open Source Forum @ Interop Мортон рассказал, как компании используют ядро Linux и включаются в процесс разработки. Дело в том, что ядро зачастую приходится адаптировать для каких-то специфических внутренних применений - и очень часто компании не планируют внедрять эти изменения в основную ветвь. В результате им приходится адаптировать свою модификацию по мере выхода новых версий официального ядра - и чем дальше, тем этот процесс требует все больше ресурсов. Гораздо правильнее с самого начала планировать интеграцию внутренних модификаций с основной веткой - это позволит не только сэкономить на дальнейшей поддержке кода и исправлении ошибок, но и улучшит репутацию компании в сообществе разработчиков.