8 月初，當(dāng) Linux 5.8 RC 版本開放測試時(shí)，大多數(shù)的新聞都聚焦于它的大小，稱其為 “史上最大的內(nèi)核版本”。正如 Linus Torvalds 本人指出的那樣，“盡管沒有任何一件事情能脫穎而出…… 但 5.8 似乎是我們有史以來最大的發(fā)行版之一。”
確實(shí)，剛剛發(fā)布的 Linux 內(nèi)核 5.8 RC 具有超過 14,000 個(gè) commit，約 80 萬行新代碼以及大約 100 名新貢獻(xiàn)者。要知道，距離 5.7 正式版發(fā)布才僅僅過去了約 2 個(gè)月的時(shí)間。Linux 內(nèi)核維護(hù)者 Steven Rostedt 認(rèn)為，5.8 之所以變得如此之大，很有可能是因?yàn)?COVID-19 疫情讓很多人難以出門旅行，所有人都因此能夠在這期間完成比平時(shí)更多的工作。
Rostedt 表示，從一個(gè)經(jīng)驗(yàn)豐富的 Linux 內(nèi)核貢獻(xiàn)者和維護(hù)者的角度來看，5.8 RC 發(fā)行版特別令人震驚的并不是它的大小，而是它的空前規(guī)模對于那些正在維護(hù)它的人來說卻沒有造成困擾，“我認(rèn)為這是因?yàn)?Linux 具有比世界上任何軟件項(xiàng)目都好的工作流程。”
擁有最佳的工作流程意味著什么?對 Rostedt 而言，這歸結(jié)為 Linux 內(nèi)核開發(fā)人員隨著時(shí)間的推移建立的一系列基本規(guī)則，以使他們能夠持續(xù)不斷地大規(guī)模、可靠地發(fā)展 Linux 內(nèi)核項(xiàng)目。Rostedt 站在一個(gè) Linux 內(nèi)核資深維護(hù)者的角度，為我們分享了龐大的 Linux 內(nèi)核項(xiàng)目 30 年來是如何有條不紊地運(yùn)轉(zhuǎn)的。
第一個(gè)關(guān)鍵因素是 Git
首先讓我們從 Linux 項(xiàng)目的歷史來看。在該項(xiàng)目的早期(1991-2002 年)，人們只能直接將補(bǔ)丁發(fā)送給 Linus Torvalds。準(zhǔn)確地說，Linus 從項(xiàng)目的子維護(hù)者那里獲取補(bǔ)丁，而這些子維護(hù)者從其他代碼貢獻(xiàn)者那里獲取補(bǔ)丁。隨著 Linux 內(nèi)核變得越來越大，代碼越來越復(fù)雜，很快他們就發(fā)現(xiàn)，一切都變得很難擴(kuò)展和跟蹤，并且項(xiàng)目將始終面臨合并不兼容代碼的風(fēng)險(xiǎn)。
這導(dǎo)致 Linus 開始探索包括 BitKeeper 在內(nèi)的各種版本管理工具。BitKeeper 是一種最早的分布式版本管理的方法，其他的版本管理系統(tǒng)通常使用簽出 / 修改 / 簽入?yún)f(xié)議，而 BitKeeper 則向所有人提供整個(gè)倉庫的副本，并允許開發(fā)人員將其變更發(fā)送出去以進(jìn)行合并。Linux 在 2002 年開始短暫地采用了 BitKeeper，但是由于其本身是一個(gè)專有軟件，被認(rèn)為不符合社區(qū)對開源工作的信念，于是該工具在 2005 年停止使用。為了尋找替代品，Linus 消失了一段時(shí)間，并帶著 git 回來了，后者成為了更強(qiáng)大的分布式版本管理系統(tǒng)，并且是管理流程的第一個(gè)重要實(shí)例化。Git 的出現(xiàn)使 Linux 開發(fā)在今天依然運(yùn)轉(zhuǎn)良好。
Rostedt 為我們列出了 Linux 內(nèi)核工作流程中，圍繞 Git 展開的七個(gè)重要基本原則。
七大基本原則
每次 commit 只能做一件事
Linux 的中心原則是，所有更改都必須分解為小步驟進(jìn)行 —— 您的每個(gè) commit 都只能做一件事。這并不意味著每個(gè) commit 都必須很小，比如對在數(shù)千個(gè)文件中使用的函數(shù)的 API 進(jìn)行簡單更改，可以使更改量很大，但仍然可以接受，因?yàn)樗轻槍δ骋豁?xiàng)單一任務(wù)的更改。通過始終遵循此原則，項(xiàng)目維護(hù)者可以更輕松地識(shí)別和隔離任何有問題的更改，而不影響其他的功能。
commit 不能破壞構(gòu)建
不僅應(yīng)該將所有更改分解為盡可能小的變量，而且還不能破壞內(nèi)核。即每個(gè)步驟都必須完全起作用，并且不引起退化。這就是為什么對函數(shù)原型的更改還必須更新調(diào)用它的每個(gè)文件，以防止構(gòu)建中斷的原因。因此，每個(gè)步驟都必須作為一個(gè)獨(dú)立的更改來工作，這將我們帶到了下一點(diǎn)：
所有代碼都是二等分的
如果在某個(gè)時(shí)候發(fā)現(xiàn)了錯(cuò)誤，則需要知道是哪個(gè)更改導(dǎo)致了問題。從本質(zhì)上講，二等分是一種操作，它使開發(fā)者可以找到所有發(fā)生錯(cuò)誤的確切時(shí)間點(diǎn)。
為此，請轉(zhuǎn)到最后一個(gè)已知的工作 commit 所在的節(jié)點(diǎn)，并且已知第一個(gè) commit 已損壞，然后在該點(diǎn)測試代碼。如果可行，則前進(jìn)到下一個(gè)節(jié)點(diǎn);如果不是，則返回更上層的節(jié)點(diǎn)。這樣一來，開發(fā)者就可以在十幾次編譯 / 測試中，從成千上萬的可能 commit 中分離出導(dǎo)致問題出現(xiàn)的 commit 。Git 甚至可以通過 git bisect 功能幫助自動(dòng)化該過程。
重要的是，這只有在開發(fā)者遵守以前的規(guī)則的情況下才能很好地起作用：每個(gè) commit 僅做一件事。否則，您將不知道是 commit 的許多更改中的哪一個(gè)導(dǎo)致了問題;如果 commit 破壞了構(gòu)建讓整個(gè)項(xiàng)目無法正常啟動(dòng)，同時(shí)等分線又恰好落在了該 commit 上，則您將不知道接下來是該往上一個(gè)節(jié)點(diǎn)測試還是往下一個(gè)節(jié)點(diǎn)測試，因?yàn)樗鼈兌加袉栴}。這意味著您永遠(yuǎn)都不應(yīng)編寫依賴于將來 commit 的 commit ，例如：調(diào)用尚不存在的函數(shù)，或更改全局函數(shù)的參數(shù)而不更改同一 commit 中的所有調(diào)用者。
永遠(yuǎn)不要 rebase 公共分支
Linux 項(xiàng)目工作流程不允許 rebase 他人使用的任何公共分支。因?yàn)?rebase 這些公共分支后，已重新基準(zhǔn)化的 commit 將不再與基于原存儲(chǔ)庫中的相同 commit 匹配。在樹的層次結(jié)構(gòu)中，不是葉子的公共主干部分不能重新設(shè)置基準(zhǔn)，否則將會(huì)破壞層次結(jié)構(gòu)中的下游分支。
Git 正確合并
其他的版本管理系統(tǒng)是合并來自不同分支代碼的噩夢，它們通常難以弄清代碼沖突，并且需要大量的手動(dòng)工作來解決。而 Git 的結(jié)構(gòu)可以輕松完成這項(xiàng)工作，因此 Linux 項(xiàng)目也從中直接受益。這就是為什么 5.8 版本的大小并不重要的重要原因。在 5.8-RC1 發(fā)布周期中，平均每天有 200 個(gè) commit ，并從 5.7 版本中繼承了 880 個(gè)合并。一些維護(hù)者注意到了其中增加的工作量，但是對此仍然沒有感到什么太大的壓力或者導(dǎo)致倦怠。
保留定義明確的 commit 日志
不幸的是，這可能是許多其他項(xiàng)目忽略的最重要的原則之一。每個(gè) commit 都必須是獨(dú)立的，這也應(yīng)該包括與該 commit 相應(yīng)的日志。內(nèi)核貢獻(xiàn)者必須在更改的 commit 日志中做出說明，讓所有人了解與正在進(jìn)行的更改相關(guān)的所有內(nèi)容。Rostedt 提到，他自己的一些最冗長和最具描述性的變更日志，往往是針對一些單行代碼提交的，因?yàn)檫@些單行代碼更改是非常細(xì)微的錯(cuò)誤修復(fù)，且代碼本身包含的信息極少。因此更改的代碼越少，日志反而應(yīng)該說明得更詳細(xì)。
在一個(gè) commit 過了幾年之后，幾乎沒有人會(huì)記得當(dāng)初為什么進(jìn)行更改。Git 的 blame 功能就可以顯示這些代碼的修改記錄。比如一些 commit 可能非常古老，也許您需要去除一個(gè)鎖定，或者對某些代碼進(jìn)行更改，而又不確切知道它為什么存在，就可以使用 git blame 來查看。編寫良好的代碼更改日志可以幫助確定是否可以刪除該代碼或如何對其進(jìn)行修改。Rostedt 說：“有好幾次我很高興能在代碼上看到詳細(xì)的變更日志，因?yàn)槲也坏貌粍h除這些代碼，而變更日志的描述讓我知道我這么做是可以的。”
持續(xù)測試和集成
最后一項(xiàng)基本原則是開發(fā)過程中進(jìn)行持續(xù)測試和持續(xù)集成。在向上游發(fā)送 commit 請求之前，開發(fā)者會(huì)測試每個(gè) commit 。Linux 社區(qū)還有一個(gè)名為 Linux-next 的鏡像 ，它提取維護(hù)人員在其存儲(chǔ)庫的特定分支上進(jìn)行的所有更改，并對其進(jìn)行測試以確保它們能正確集成。Linux-next 非常有效地運(yùn)行著整個(gè)內(nèi)核的可測試分支，該分支將用于下一個(gè)發(fā)行版。Linux-next 是一個(gè)公共倉庫，任何人都可以測試它，這種情況經(jīng)常發(fā)生 —— 人們現(xiàn)在甚至發(fā)布有關(guān) Linux-next 中代碼的錯(cuò)誤報(bào)告。事實(shí)上，已經(jīng)進(jìn)入 Linux-next 幾周的代碼基本上可以確定會(huì)最終進(jìn)入主線發(fā)行版中。
軟件開發(fā)行業(yè)的黃金標(biāo)準(zhǔn)
所有的這些原則制度使 Linux 社區(qū)能夠以如此龐大的規(guī)模(常規(guī) 9 周為一個(gè)版本迭代周期)發(fā)布令人難以置信的可靠代碼(每個(gè)版本平均 10,000 次 commit ，最后一個(gè)版本超過 14,000 次 commit )。
Rostedt 指出，Linux 項(xiàng)目取得空前成功的另一個(gè)因素是他們社區(qū)的文化。Linux 內(nèi)核社區(qū)內(nèi)部存在一種持續(xù)改進(jìn)的文化，這使他們能夠首先采用這些實(shí)踐。同時(shí)他們還有一種信任的文化，“我們有一條清晰的途徑，人們可以通過該途徑做出貢獻(xiàn)，并隨著時(shí)間的推移證明他們愿意且有能力推進(jìn)該項(xiàng)目的發(fā)展。這將建立一個(gè)相互信任的關(guān)系網(wǎng)，這些關(guān)系對于項(xiàng)目的長期成功至關(guān)重要。”
Rostedt 認(rèn)為，內(nèi)核開發(fā)者的肩上承擔(dān)著比其他任何項(xiàng)目都要重的責(zé)任。“在內(nèi)核層，我們別無選擇，只能遵循這些做法。因?yàn)樗衅渌麘?yīng)用程序都在內(nèi)核之上運(yùn)行，內(nèi)核中的任何性能問題或錯(cuò)誤都將導(dǎo)致上層的應(yīng)用程序出現(xiàn)性能問題或錯(cuò)誤。我們必須完美處理內(nèi)核中的錯(cuò)誤，否則，整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)都將受到損害。我們非常關(guān)心每個(gè)錯(cuò)誤，因?yàn)閮?nèi)核中的錯(cuò)誤帶來的風(fēng)險(xiǎn)很高，這種思維方式也能讓我們很好地服務(wù)于任何軟件項(xiàng)目。”
上層的應(yīng)用程序會(huì)因?yàn)殄e(cuò)誤而崩潰，造成的后果可能是惹惱用戶，但風(fēng)險(xiǎn)不高。而內(nèi)核的錯(cuò)誤可能導(dǎo)致的后果是讓計(jì)算機(jī)上的一切都出現(xiàn)問題，承擔(dān)著巨大的風(fēng)險(xiǎn)。
這就是 Linux 內(nèi)核開發(fā)工作流程被視為軟件開發(fā)行業(yè)黃金標(biāo)準(zhǔn)的原因。
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