提交 7209a1dc 编写于 作者: L Linus Torvalds

Merge master.kernel.org:/pub/scm/linux/kernel/git/gregkh/docs-2.6

* master.kernel.org:/pub/scm/linux/kernel/git/gregkh/docs-2.6:
  zh_CN/HOWTO: update URLs of git trees
  Chinese translation of Documentation/stable_api_nonsense.txt
  HOWTO: add Chinese translation of Documentation/HOWTO
  Documentation: add Japanese translated stable_api_nonsense.txt
  HOWTO: add Japanese translation of Documentation/HOWTO
此差异已折叠。
NOTE:
This is a Japanese translated version of
"Documentation/stable_api_nonsense.txt".
This one is maintained by
IKEDA, Munehiro <m-ikeda@ds.jp.nec.com>
and JF Project team <http://www.linux.or.jp/JF/>.
If you find difference with original file or problem in translation,
please contact the maintainer of this file or JF project.
Please also note that purpose of this file is easier to read for non
English natives and not to be intended to fork. So, if you have any
comments or updates of this file, please try to update
Original(English) file at first.
==================================
これは、
linux-2.6.22-rc4/Documentation/stable_api_nonsense.txt の和訳
です。
翻訳団体: JF プロジェクト < http://www.linux.or.jp/JF/ >
翻訳日 : 2007/06/11
原著作者: Greg Kroah-Hartman < greg at kroah dot com >
翻訳者 : 池田 宗広 < m-ikeda at ds dot jp dot nec dot com >
校正者 : Masanori Kobayashi さん < zap03216 at nifty dot ne dot jp >
Seiji Kaneko さん < skaneko at a2 dot mbn dot or dot jp >
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Linux カーネルのドライバインターフェース
(あなたの質問すべてに対する回答とその他諸々)
Greg Kroah-Hartman <greg at kroah dot com>
この文書は、なぜ Linux ではバイナリカーネルインターフェースが定義
されていないのか、またはなぜ不変のカーネルインターフェースを持たな
いのか、ということを説明するために書かれた。ここでの話題は「カーネ
ル内部の」インターフェースについてであり、ユーザー空間とのインター
フェースではないことを理解してほしい。カーネルとユーザー空間とのイ
ンターフェースとはアプリケーションプログラムが使用するものであり、
つまりシステムコールのインターフェースがこれに当たる。これは今まで
長きに渡り、かつ今後も「まさしく」不変である。私は確か 0.9 か何か
より前のカーネルを使ってビルドした古いプログラムを持っているが、そ
れは最新の 2.6 カーネルでもきちんと動作する。ユーザー空間とのイン
ターフェースは、ユーザーとアプリケーションプログラマが不変性を信頼
してよいものの一つである。
要旨
----
あなたは不変のカーネルインターフェースが必要だと考えているかもしれ
ないが、実際のところはそうではない。あなたは必要としているものが分
かっていない。あなたが必要としているものは安定して動作するドライバ
であり、それはドライバがメインのカーネルツリーに含まれる場合のみ得
ることができる。ドライバがメインのカーネルツリーに含まれていると、
他にも多くの良いことがある。それは、Linux をより強固で、安定な、成
熟したオペレーティングシステムにすることができるということだ。これ
こそ、そもそもあなたが Linux を使う理由のはずだ。
はじめに
--------
カーネル内部のインターフェース変更を心配しなければならないドライバ
を書きたいなどというのは、変わり者だけだ。この世界のほとんどの人は、
そのようなドライバがどんなインターフェースを使っているかなど知らな
いし、そんなドライバのことなど全く気にもかけていない。
まず初めに、クローズソースとか、ソースコードの隠蔽とか、バイナリの
みが配布される使い物にならない代物[訳注(1)]とか、実体はバイナリ
コードでそれを読み込むためのラッパー部分のみソースコードが公開され
ているとか、その他用語は何であれ GPL の下にソースコードがリリース
されていないカーネルドライバに関する法的な問題について、私は「いか
なる議論も」行うつもりがない。法的な疑問があるのならば、プログラマ
である私ではなく、弁護士に相談して欲しい。ここでは単に、技術的な問
題について述べることにする。(法的な問題を軽視しているわけではない。
それらは実際に存在するし、あなたはそれをいつも気にかけておく必要が
ある)
訳注(1)
「使い物にならない代物」の原文は "blob"
さてここでは、バイナリカーネルインターフェースについてと、ソースレ
ベルでのインターフェースの不変性について、という二つの話題を取り上
げる。この二つは互いに依存する関係にあるが、まずはバイナリインター
フェースについて議論を行いやっつけてしまおう。
バイナリカーネルインターフェース
--------------------------------
もしソースレベルでのインターフェースが不変ならば、バイナリインター
フェースも当然のように不変である、というのは正しいだろうか?正しく
ない。Linux カーネルに関する以下の事実を考えてみてほしい。
- あなたが使用するCコンパイラのバージョンによって、カーネル内部
の構造体の配置構造は異なったものになる。また、関数は異なった方
法でカーネルに含まれることになるかもしれない(例えばインライン
関数として扱われたり、扱われなかったりする)。個々の関数がどの
ようにコンパイルされるかはそれほど重要ではないが、構造体のパデ
ィングが異なるというのは非常に重要である。
- あなたがカーネルのビルドオプションをどのように設定するかによっ
て、カーネルには広い範囲で異なった事態が起こり得る。
- データ構造は異なるデータフィールドを持つかもしれない
- いくつかの関数は全く実装されていない状態になり得る
(例:SMP向けではないビルドでは、いくつかのロックは中身が
カラにコンパイルされる)
- カーネル内のメモリは、異なった方法で配置され得る。これはビ
ルドオプションに依存している。
- Linux は様々な異なるプロセッサアーキテクチャ上で動作する。
あるアーキテクチャ用のバイナリドライバを、他のアーキテクチャで
正常に動作させる方法はない。
ある特定のカーネル設定を使用し、カーネルをビルドしたのと正確に同じ
Cコンパイラを使用して単にカーネルモジュールをコンパイルするだけで
も、あなたはこれらいくつもの問題に直面することになる。ある特定の
Linux ディストリビューションの、ある特定のリリースバージョン用にモ
ジュールを提供しようと思っただけでも、これらの問題を引き起こすには
十分である。にも関わらず Linux ディストリビューションの数と、サ
ポートするディストリビューションのリリース数を掛け算し、それら一つ
一つについてビルドを行ったとしたら、今度はリリースごとのビルドオプ
ションの違いという悪夢にすぐさま悩まされることになる。また、ディス
トリビューションの各リリースバージョンには、異なるハードウェア(プ
ロセッサタイプや種々のオプション)に対応するため、何種類かのカーネ
ルが含まれているということも理解して欲しい。従って、ある一つのリ
リースバージョンだけのためにモジュールを作成する場合でも、あなたは
何バージョンものモジュールを用意しなければならない。
信じて欲しい。このような方法でサポートを続けようとするなら、あなた
はいずれ正気を失うだろう。遠い昔、私はそれがいかに困難なことか、身
をもって学んだのだ・・・
不変のカーネルソースレベルインターフェース
------------------------------------------
メインカーネルツリーに含まれていない Linux カーネルドライバを継続
してサポートしていこうとしている人たちとの議論においては、これは極
めて「引火性の高い」話題である。[訳注(2)]
訳注(2)
「引火性の高い」の原文は "volatile"。
volatile には「揮発性の」「爆発しやすい」という意味の他、「変わり
やすい」「移り気な」という意味がある。
「(この話題は)爆発的に激しい論争を巻き起こしかねない」ということ
を、「(カーネルのソースレベルインターフェースは)移ろい行くもので
ある」ということを連想させる "volatile" という単語で表現している。
Linux カーネルの開発は継続的に速いペースで行われ、決して歩みを緩め
ることがない。その中でカーネル開発者達は、現状のインターフェースに
あるバグを見つけ、より良い方法を考え出す。彼らはやがて、現状のイン
ターフェースがより正しく動作するように修正を行う。その過程で関数の
名前は変更されるかもしれず、構造体は大きく、または小さくなるかもし
れず、関数の引数は検討しなおされるかもしれない。そのような場合、引
き続き全てが正常に動作するよう、カーネル内でこれらのインターフェー
スを使用している個所も全て同時に修正される。
具体的な例として、カーネル内の USB インターフェースを挙げる。USB
サブシステムはこれまでに少なくとも3回の書き直しが行われ、その結果
インターフェースが変更された。これらの書き直しはいくつかの異なった
問題を修正するために行われた。
- 同期的データストリームが非同期に変更された。これにより多数のド
ライバを単純化でき、全てのドライバのスループットが向上した。今
やほとんど全ての USB デバイスは、考えられる最高の速度で動作し
ている。
- USB ドライバが USB サブシステムのコアから行う、データパケット
用のメモリ確保方法が変更された。これに伴い、いくつもの文書化さ
れたデッドロック条件を回避するため、全ての USB ドライバはより
多くの情報を USB コアに提供しなければならないようになっている。
このできごとは、数多く存在するクローズソースのオペレーティングシス
テムとは全く対照的だ。それらは長期に渡り古い USB インターフェース
をメンテナンスしなければならない。古いインターフェースが残ることで、
新たな開発者が偶然古いインターフェースを使い、正しくない方法で開発
を行ってしまう可能性が生じる。これによりシステムの安定性は危険にさ
らされることになる。
上に挙げたどちらの例においても、開発者達はその変更が重要かつ必要で
あることに合意し、比較的楽にそれを実行した。もし Linux がソースレ
ベルでインターフェースの不変性を保証しなければならないとしたら、新
しいインターフェースを作ると同時に、古い、問題のある方を今後ともメ
ンテナンスするという余計な仕事を USB の開発者にさせなければならな
い。Linux の USB 開発者は、自分の時間を使って仕事をしている。よっ
て、価値のない余計な仕事を報酬もなしに実行しろと言うことはできない。
セキュリティ問題も、Linux にとっては非常に重要である。ひとたびセキ
ュリティに関する問題が発見されれば、それは極めて短期間のうちに修正
される。セキュリティ問題の発生を防ぐための修正は、カーネルの内部イ
ンターフェースの変更を何度も引き起こしてきた。その際同時に、変更さ
れたインターフェースを使用する全てのドライバもまた変更された。これ
により問題が解消し、将来偶然に問題が再発してしまわないことが保証さ
れる。もし内部インターフェースの変更が許されないとしたら、このよう
にセキュリティ問題を修正し、将来再発しないことを保証することなど不
可能なのだ。
カーネルのインターフェースは時が経つにつれクリーンナップを受ける。
誰も使っていないインターフェースは削除される。これにより、可能な限
りカーネルが小さく保たれ、現役の全てのインターフェースが可能な限り
テストされることを保証しているのだ。(使われていないインターフェー
スの妥当性をテストすることは不可能と言っていいだろう)
これから何をすべきか
-----------------------
では、もしメインのカーネルツリーに含まれない Linux カーネルドライ
バがあったとして、あなたは、つまり開発者は何をするべきだろうか?全
てのディストリビューションの全てのカーネルバージョン向けにバイナリ
のドライバを供給することは悪夢であり、カーネルインターフェースの変
更を追いかけ続けることもまた過酷な仕事だ。
答えは簡単。そのドライバをメインのカーネルツリーに入れてしまえばよ
い。(ここで言及しているのは、GPL に従って公開されるドライバのこと
だということに注意してほしい。あなたのコードがそれに該当しないなら
ば、さよなら。幸運を祈ります。ご自分で何とかしてください。Andrew
と Linus からのコメント<Andrew と Linus のコメントへのリンクをこ
こに置く>をどうぞ)ドライバがメインツリーに入れば、カーネルのイン
ターフェースが変更された場合、変更を行った開発者によってドライバも
修正されることになるだろう。あなたはほとんど労力を払うことなしに、
常にビルド可能できちんと動作するドライバを手に入れることができる。
ドライバをメインのカーネルツリーに入れると、非常に好ましい以下の効
果がある。
- ドライバの品質が向上する一方で、(元の開発者にとっての)メンテ
ナンスコストは下がる。
- あなたのドライバに他の開発者が機能を追加してくれる。
- 誰かがあなたのドライバにあるバグを見つけ、修正してくれる。
- 誰かがあなたのドライバにある改善点を見つけてくれる。
- 外部インターフェースが変更されドライバの更新が必要になった場合、
誰かがあなたの代わりに更新してくれる。
- ドライバを入れてくれとディストロに頼まなくても、そのドライバは
全ての Linux ディストリビューションに自動的に含まれてリリース
される。
Linux では、他のどのオペレーティングシステムよりも数多くのデバイス
が「そのまま」使用できるようになった。また Linux は、どのオペレー
ティングシステムよりも数多くのプロセッサアーキテクチャ上でそれらの
デバイスを使用することができるようにもなった。このように、Linux の
開発モデルは実証されており、今後も間違いなく正しい方向へと進んでい
くだろう。:)
------
この文書の初期の草稿に対し、Randy Dunlap, Andrew Morton, David
Brownell, Hanna Linder, Robert Love, Nishanth Aravamudan から査読
と助言を頂きました。感謝申し上げます。
此差异已折叠。
Chinese translated version of Documentation/stable_api_nonsense.txt
If you have any comment or update to the content, please contact the
original document maintainer directly. However, if you have problem
communicating in English you can also ask the Chinese maintainer for help.
Contact the Chinese maintainer, if this translation is outdated or there
is problem with translation.
Maintainer: Greg Kroah-Hartman <greg@kroah.com>
Chinese maintainer: TripleX Chung <zhongyu@18mail.cn>
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Documentation/stable_api_nonsense.txt 的中文翻译
如果想评论或更新本文的内容,请直接联系原文档的维护者。如果你使用英文
交流有困难的话,也可以向中文版维护者求助。如果本翻译更新不及时或者翻
译存在问题,请联系中文版维护者。
英文版维护者: Greg Kroah-Hartman <greg@kroah.com>
中文版维护者: 钟宇 TripleX Chung <zhongyu@18mail.cn>
中文版翻译者: 钟宇 TripleX Chung <zhongyu@18mail.cn>
中文版校译者: 李阳 Li Yang <leoli@freescale.com>
以下为正文
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写作本文档的目的,是为了解释为什么Linux既没有二进制内核接口,也没有稳定
的内核接口。这里所说的内核接口,是指内核里的接口,而不是内核和用户空间
的接口。内核到用户空间的接口,是提供给应用程序使用的系统调用,系统调用
在历史上几乎没有过变化,将来也不会有变化。我有一些老应用程序是在0.9版本
或者更早版本的内核上编译的,在使用2.6版本内核的Linux发布上依然用得很好
。用户和应用程序作者可以将这个接口看成是稳定的。
执行纲要
--------
你也许以为自己想要稳定的内核接口,但是你不清楚你要的实际上不是它。你需
要的其实是稳定的驱动程序,而你只有将驱动程序放到公版内核的源代码树里,
才有可能达到这个目的。而且这样做还有很多其它好处,正是因为这些好处使得
Linux能成为强壮,稳定,成熟的操作系统,这也是你最开始选择Linux的原因。
入门
-----
只有那些写驱动程序的“怪人”才会担心内核接口的改变,对广大用户来说,既
看不到内核接口,也不需要去关心它。
首先,我不打算讨论关于任何非GPL许可的内核驱动的法律问题,这些非GPL许可
的驱动程序包括不公开源代码,隐藏源代码,二进制或者是用源代码包装,或者
是其它任何形式的不能以GPL许可公开源代码的驱动程序。如果有法律问题,请咨
询律师,我只是一个程序员,所以我只打算探讨技术问题(不是小看法律问题,
法律问题很实际,并且需要一直关注)。
既然只谈技术问题,我们就有了下面两个主题:二进制内核接口和稳定的内核源
代码接口。这两个问题是互相关联的,让我们先解决掉二进制接口的问题。
二进制内核接口
--------------
假如我们有一个稳定的内核源代码接口,那么自然而然的,我们就拥有了稳定的
二进制接口,是这样的吗?错。让我们看看关于Linux内核的几点事实:
- 取决于所用的C编译器的版本,不同的内核数据结构里的结构体的对齐方
式会有差别,代码中不同函数的表现形式也不一样(函数是不是被inline编译取
决于编译器行为)。不同的函数的表现形式并不重要,但是数据结构内部的对齐
方式很关键。
- 取决于内核的配置选项,不同的选项会让内核的很多东西发生改变:
- 同一个结构体可能包含不同的成员变量
- 有的函数可能根本不会被实现(比如编译的时候没有选择SMP支持
,一些锁函数就会被定义成空函数)。
- 内核使用的内存会以不同的方式对齐,这取决于不同的内核配置选
项。
- Linux可以在很多的不同体系结构的处理器上运行。在某个体系结构上编
译好的二进制驱动程序,不可能在另外一个体系结构上正确的运行。
对于一个特定的内核,满足这些条件并不难,使用同一个C编译器和同样的内核配
置选项来编译驱动程序模块就可以了。这对于给一个特定Linux发布的特定版本提
供驱动程序,是完全可以满足需求的。但是如果你要给不同发布的不同版本都发
布一个驱动程序,就需要在每个发布上用不同的内核设置参数都编译一次内核,
这简直跟噩梦一样。而且还要注意到,每个Linux发布还提供不同的Linux内核,
这些内核都针对不同的硬件类型进行了优化(有很多种不同的处理器,还有不同
的内核设置选项)。所以每发布一次驱动程序,都需要提供很多不同版本的内核
模块。
相信我,如果你真的要采取这种发布方式,一定会慢慢疯掉,我很久以前就有过
深刻的教训...
稳定的内核源代码接口
--------------------
如果有人不将他的内核驱动程序,放入公版内核的源代码树,而又想让驱动程序
一直保持在最新的内核中可用,那么这个话题将会变得没完没了。
内核开发是持续而且快节奏的,从来都不会慢下来。内核开发人员在当前接口中
找到bug,或者找到更好的实现方式。一旦发现这些,他们就很快会去修改当前的
接口。修改接口意味着,函数名可能会改变,结构体可能被扩充或者删减,函数
的参数也可能发生改变。一旦接口被修改,内核中使用这些接口的地方需要同时
修正,这样才能保证所有的东西继续工作。
举一个例子,内核的USB驱动程序接口在USB子系统的整个生命周期中,至少经历
了三次重写。这些重写解决以下问题:
- 把数据流从同步模式改成非同步模式,这个改动减少了一些驱动程序的
复杂度,提高了所有USB驱动程序的吞吐率,这样几乎所有的USB设备都能以最大
速率工作了。
- 修改了USB核心代码中为USB驱动分配数据包内存的方式,所有的驱动都
需要提供更多的参数给USB核心,以修正了很多已经被记录在案的死锁。
这和一些封闭源代码的操作系统形成鲜明的对比,在那些操作系统上,不得不额
外的维护旧的USB接口。这导致了一个可能性,新的开发者依然会不小心使用旧的
接口,以不恰当的方式编写代码,进而影响到操作系统的稳定性。
在上面的例子中,所有的开发者都同意这些重要的改动,在这样的情况下修改代
价很低。如果Linux保持一个稳定的内核源代码接口,那么就得创建一个新的接口
;旧的,有问题的接口必须一直维护,给Linux USB开发者带来额外的工作。既然
所有的Linux USB驱动的作者都是利用自己的时间工作,那么要求他们去做毫无意
义的免费额外工作,是不可能的。
安全问题对Linux来说十分重要。一个安全问题被发现,就会在短时间内得到修
正。在很多情况下,这将导致Linux内核中的一些接口被重写,以从根本上避免安
全问题。一旦接口被重写,所有使用这些接口的驱动程序,必须同时得到修正,
以确定安全问题已经得到修复并且不可能在未来还有同样的安全问题。如果内核
内部接口不允许改变,那么就不可能修复这样的安全问题,也不可能确认这样的
安全问题以后不会发生。
开发者一直在清理内核接口。如果一个接口没有人在使用了,它就会被删除。这
样可以确保内核尽可能的小,而且所有潜在的接口都会得到尽可能完整的测试
(没有人使用的接口是不可能得到良好的测试的)。
要做什么
-------
如果你写了一个Linux内核驱动,但是它还不在Linux源代码树里,作为一个开发
者,你应该怎么做?为每个发布的每个版本提供一个二进制驱动,那简直是一个
噩梦,要跟上永远处于变化之中的内核接口,也是一件辛苦活。
很简单,让你的驱动进入内核源代码树(要记得我们在谈论的是以GPL许可发行
的驱动,如果你的代码不符合GPL,那么祝你好运,你只能自己解决这个问题了,
你这个吸血鬼<把Andrew和Linus对吸血鬼的定义链接到这里>)。当你的代码加入
公版内核源代码树之后,如果一个内核接口改变,你的驱动会直接被修改接口的
那个人修改。保证你的驱动永远都可以编译通过,并且一直工作,你几乎不需要
做什么事情。
把驱动放到内核源代码树里会有很多的好处:
- 驱动的质量会提升,而维护成本(对原始作者来说)会下降。
- 其他人会给驱动添加新特性。
- 其他人会找到驱动中的bug并修复。
- 其他人会在驱动中找到性能优化的机会。
- 当外部的接口的改变需要修改驱动程序的时候,其他人会修改驱动程序
- 不需要联系任何发行商,这个驱动会自动的随着所有的Linux发布一起发
布。
和别的操作系统相比,Linux为更多不同的设备提供现成的驱动,而且能在更多不
同体系结构的处理器上支持这些设备。这个经过考验的开发模式,必然是错不了
的 :)
-------------
感谢 Randy Dunlap, Andrew Morton, David Brownell, Hanna Linder,
Robert Love, and Nishanth Aravamudan 对于本文档早期版本的评审和建议。
英文版维护者: Greg Kroah-Hartman <greg@kroah.com>
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