ОКНО ДИАЛОГА: Догнать и перегнать

Автор: Илья Щуров Voyager

Примерно год назад я был жутко горд собой. Разбираясь с установкой MediaWiki на свой сервер, я обнаружил в нем некий глюк, затем нашел соответствующую ошибку в коде, исправил ее и послал патч с исправлением разработчикам. Патч был принят (с небольшими изменениями), и теперь в движке, обслуживающем один из самых грандиозных веб-проектов нашего времени, а также десятки тысяч других сайтов, есть мой код. Целых три строчки. Неважно, что их всего три – важно, что ими пользуются миллионы людей. И осознавать это очень приятно.

Однако никакие проекты (в том числе программистские) не рождаются популярными, а становятся ими – после долгой и порой изнурительной работы "в стол". От идеи и горящих глаз "а давайте сделаем вот это!" до того момента, когда об успехах можно будет говорить вслух, обычно проходит немало времени.

Этот рассказ об одном из таких проектов. Вы вряд ли будете им пользоваться сегодня или завтра. Но есть люди, которые вкладывают свои силы и время в то, что, возможно, чуточку упростит вашу жизнь послезавтра. И этот рассказ – о них.

– Наша операционка уже работает на ноутбуке XO-1 (OLPC). Загружается и показывает "синий экран смерти" – хвастается Алексей Брагин, координатор проекта ReactOS. – У Microsoft, правда, Windows тоже уже на нем работает, но они заменили там «родной» BIOS на стандартный, а это не так интересно. Мы оставили OpenFirmware и адаптируем свою систему. Правда, эти молодцы, которые делали железо, спецификацию USB-контроллера немного переиначили, и я вынужден читать их документацию и подправлять наши драйвера. Поэтому пока оно не очень работает.

Впрочем, по выражению лица видно, что прогрессом на этом направлении Алексей доволен. Он вообще полон оптимизма. Об успехах говорить не стесняется, даже если эти успехи могут вызвать у слушателя улыбку или недоумение – как с тем же "синим экраном". На обычном PC, впрочем, система работает значительно лучше – можно запустить текстовый редактор (AbiWord), браузер (Firefox) и вообще довольно внушительный список приложений. Они даже будут работать. Пока ОС не «упадет» – а это рано или поздно случится, ибо версия – "ранняя альфа", и до практического ее применения конечными пользователями еще далеко.

ReactOS – свободный «клон» Windows NT и ее потомков (в число которых входит и Vista). Иными словами, участники проекта пытаются в свободное от остальных дел время переписать "с нуля" систему, на которую гигантская корпорация потратила уже несколько десятков лет работы (и страшно подумать, сколько человеко-лет). Конечно, в такой формулировке задача выглядит столь же грандиозно, сколь и безнадежно. Впрочем, не все так плохо.

– На самом деле, эта задача сравнительно просто решается, – оптимистично замечает Алексей. – Вот смотрите: в свое время был Unix, потом появился GNU (задуманный как свободный клон Unix – И.Щ.), в котором ядра не было, а потом появился Линус, который вовремя сказал: "У меня есть ядро, совместимое с GNU". И все пошло. У нас ситуация похожая. Есть куча драйверов – практически подо все. И есть не море, а целый океан win32-софта. И мы просто делаем ядро, совместимое и с тем, и с другим.

Решают эту "простую задачу" участники ReactOS вот уже 10 лет. Начало было положено еще в 1996 году – тогда проект назывался FreeWin95, но в конце 97-го года он был переориентирован на разработку WinNT-совместимого ядра и получил современное название.

– Нас часто спрашивают: "почему проект развивается столько времени, а прогресса пока немного?" – говорит Алексей, рассказывая об истории ReactOS. – С самого начала все было довольно интересно поставлено: были координаторы по разным областям (например: kernel coordinator, media coordinator, web coordinator, win32 subsystem coordinator и т. д.), но из-за острой нехватки людей фактически координаторы были просто разработчиками, которые с течением времени уставали и уходили. Бессменным оставался только первый координатор проекта – Джейсон Филби (Jason Filby). В начале он очень активно им занимался, ездил на выставки, налаживал связи (вообще этим он, конечно, заложил хорошую базу, даже несмотря на то, что в то время прогресс по фактической реализации был минимальный). Но вскоре время, которое он мог отдавать проекту, сильно сократилось – фактически он был только на email-связи для каких-то экстренных вопросов. Вот здесь удивительный момент – все это время проект жил и развивался сам собой, за счет энтузиазма разработчиков (грубо говоря: один сломал – другой исправил). Чисто с программистской точки зрения, это идеал для работы: выбирай то, что интересно, сроков никто не ставит, сам выбираешь способ реализации. Все бы хорошо, но в результате каждый продвигал что-то свое, и вместо того, чтобы сделать как надо, "подтачивал напильником" под то, что уже было реализовано. Взяли некоторые идеи от Windows, и сделали некое ядро – наполовину из идей NT, наполовину из своих идей. Написали для него драйверы, которые зависели от всех его глюков. И Win32 API взяли из Wine. А потом столкнулись с тем, что все это глючит, и систему невозможно развивать, потому что все сделано на примитивном уровне. Начали перерабатывать ядро – при этом полетели все драйвера – они не были рассчитаны на такую работу, их с Windows никто не тестировал.

В 2005 году несколько разработчиков, включая моего собеседника, предложили более системный подход: последовательная разработка WinNT-совместимого ядра и WinNT-совместимых драйверов. Вероятно, прогресс надо отсчитывать именно с этого момента.

– Сейчас многое приходится переделывать, – рассказывает Алексей. – С другой стороны, за прошедшее время была наработана какая-то известность, какое-то имя. Мы стараемся сохранить максимальную свободу для разработчиков, но при этом хотим, чтобы проект двигался не хаотично или по кругу, а в каком-то направлении. И без некоторого жесткого влияния здесь уже не обойтись, поэтому иногда я вынужден принимать такие решения, которые могут быть не очень популярными, но в конечном итоге работают на благо проекта.

Мы разговаривали перед выпуском очередного релиза – версии 0.3.3. Я попросил Алексея рассказать, что там будет интересного для "простого смертного":

– Улучшилась стабильность. Система не будет падать, если ее включить на пять часов, на десять часов – даже если компьютер подключен к Интернету и на нем запущен mIRC. Однако пользователям, вероятно, интереснее другое: появилось что-то вроде менеджера пакетов в Linux-системах – он скачивает из Интернета инсталлятор, распаковывает и устанавливает. Там перечислены приложения, которые заведомо работают в ReactOS – список набрался довольно внушительный и включает в себя как открытые, так и закрытые программы. Штука совсем простая (не такая, как в Debian и других Linux-дистрибутивах), но производит хорошее впечатление.

Я задумываюсь о том, что от ОС сейчас, по сути, не так много и нужно. Если стабильно работает какой-то современный браузер (тот же Firefox), то это уже дает огромные возможности. Впрочем, предположение о том, что ReactOS кто-то использует на практике, Алексей отвергает категорически: "до продакшн-стадии еще далеко". Тем не менее, пользу проект приносит – если не конечным юзерам, то сообществу разработчиков.

ReactOS очень активно пользуется наработками и кодом других открытых проектов – в первую очередь, Wine (реализация Win32 API для поддержки Windows-приложений), Linux Kernel (некоторые драйверы), Samba (общий доступ к ресурсам). Наличие свободной кодовой базы позволяет не изобретать велосипеды там, где они уже изобретены. С другой стороны, наработки самого ReactOS приносят пользу всему сообществу уже на текущем этапе. Например, долгое время основным способом получить под Linux безопасный доступ к NTFS-разделам с возможностью записи было использование «родного» Windows-драйвера. (Сейчас разработан полностью свободный ntfs-3g.) Чтобы запустить его под Linux, использовалась «обертка», представляющая собой ядро ReactOS, из которого убрали все лишнее и заставили компилироваться и запускаться под Linux.

Алексей вспоминает еще одну историю:

– Я периодически ищу упоминания «ReactOS» в блогах и форумах – интересно ведь, что люди о нас говорят. Вот один разработчик драйверов пишет: "Я посмотрел в исходники ReactOS и посмотрел в «утекшие» исходники Windows. Так в ReactOS все намного лучше откомментировано! Зачем мне исходники Windows? Я теперь в ReactOS смотрю!" Мы долго по этому поводу смеялись.

Если есть интерес с чьей-то стороны, то обычно есть и помощь: в Linux сейчас множество заинтересованных компаний вкладывает огромные деньги – в основном в виде кода и труда разработчиков, в чьи обязанности входит участие в свободных проектах. ReactOS пока не достиг этого этапа, но…

– Есть одна компания… Наш разработчик из Швеции делает в ReactOS реализацию DirectX. У него есть определенные соглашения с одной фирмой, которая разрабатывает, кажется, чипы к графическим акселераторам – и, в частности, занимается разнообразным кодированием видео. И вот им зачем-то нужны наши DLL, и они возвращают нам свои доработки этих DLL через этого разработчика. Но действуют на условиях неразглашения своего участия – не хотят, чтобы мы писали "этот код предоставлен фирмой такой-то". Видимо, не хотят принимать на себя ответственность. Я подозреваю, что наш код используется и другими компаниям, но об этом никто громко не говорит.

Еще одна заманчивая точка приложения – образование. Возможность заглянуть в код операционки, реализующий возможности Windows, в этом контексте трудно переоценить.

– У нас заинтересованность в этом есть. Было несколько людей (не из России), которые хотели сделать у себя курс занятий по архитектуре NT. Они не участвовали в майкрософтовских образовательных программах и хотели базироваться на ReactOS. Но пока до практической стадии никто не дошел.

Я прошу Алексея рассказать о разработчиках.

– Географически в основном народ из Европы: Германия, Франция, Австрия. Из России активных участников немного – человека три-четыре. В основном это молодые люди, лет двадцати пяти. У нас был разработчик из Канады – сейчас ушел – его имя Алекс Йонеску (Alex Ionescu). Он был самый молодой – девятнадцать лет. Немного эксцентричный, зато внес значительный вклад по ядру. Есть один интересный участник – ему уже за пятьдесят, он вносит существенный вклад в Win32. Он из Америки, но придерживается довольно необычных взглядов – когда я с ним общался, не мог поверить, что он значительно нас старше. Большинство людей, работающих с ReactOS, занимаются либо разработкой драйверов, либо системной разработкой в Windows или Linux. Есть еще люди, которые работают над приложениями – но они в основном делают какой-то простенький вклад, приложения типа Character map, которые, в общем-то, не очень и нужны.

Я продолжаю недоумевать: "Зачем это разработчикам? Just for fun, как сказал Линус Торвальдс?"

– Большинство людей работают на опыт и на свое имя. Человека четыре в последнее время ушли в разные фирмы… из них трое в Microsoft – их там принимают просто "на ура". Или вот, например, у одного человека была курсовая: "разработать графический редактор". Ну, он его и разработал. Под ReactOS. Многие наблюдатели со стороны удивлялись: "В ReactOS работают над графическим редактором! Зачем?! У вас еще ядро не работает как следует!" Приходилось отвечать, что если человек хочет что-то сделать, нам не жалко. Все равно курсовик пишет, а так двойная польза получается.

Сам Алексей учится в аспирантуре, и тема его диссертации, что неудивительно, связана с операционными системами. Участие в ReactOS, таким образом, позволяет совмещать "приятное с полезным". Однако это не единственная и даже не основная причина участия.

– У меня есть свои цели. Во-первых, просто интересно – я туда пришел ради идеи: Linux уже есть, а можно Microsoft еще подложить небольшую свинью и сделать открытую «ЭнТю». К тому же, мне кажется, что это перспективная вещь. Уже сейчас есть люди, заинтересованные в этой системе (коммерчески). Но мы не торопимся с этим – хотим вывести ее на более высокий уровень – потому что как только начнется коммерция, начнутся и претензии.

Претензии, впрочем, уже начались. В начале прошлого года вокруг ReactOS разразился небольшой скандал: проект был обвинен в том, что заимствует дизассемблированный код Windows. Рассказ Алексея на эту тему напоминает детективную историю.

– Это было организовано небольшой группой лиц. По каким причинам – для нас осталось неизвестным. Несколько наших разработчиков решили пойти против всех остальных. Ситуация была следующая: мы периодически проводим различные исследования – например, взяли загрузочный сектор от Windows, дизассемблировали, написали комментарии и залили в SVN-репозитарий. А есть наш собственный бутсектор – он с ним никак не коррелирует. Но, как факт – виндовый бутсектор с комментариями у нас лежит в SVN. И они это выдали как величайшую проблему и попытались провести такую цепочку: один участник сообщает о нелегальном коде, другой – владелец SVN-сервера – его закрывает; и, вроде бы, планировалось провести голосование о закрытии проекта вообще.

Мотивы этих действий так и остаются неясными, и Алексей классифицирует свои соображения на эту тему как "теория заговора": "Видимо, были какие-то конкурирующие фирмы, которые захотели взять все в свои руки. Это был переломный момент – когда стал запускаться Explorer – и, возможно, у кого-то что-то переклинило". Как бы то ни было, «перехват» не удался – Алексей вовремя скопировал весь репозитарий кода к себе и оформил на себя доменные имена, получив полную независимость. Про реальные нарушения авторского права на тот момент ничего не известно:

– В то время мы уже детально озаботились этим вопросом – я думаю, ни один другой проект не анализирует легальность своих знаний так серьезно. Мы накопали целый ряд серьезных опенсорсных проектов, в которых наш бутсектор – это ничто.

Однако код в SVN все-таки стали проверять, и любые потенциально нарушающие копирайт материалы из открытого доступа убрали – на всякий пожарный. (Сейчас проверено уже 99.5 % всего кода, остальные полпроцента "заморожены".) «Чистоту» же поступающих извне патчей разработчики контролируют постоянно.

– Мы просматриваем все патчи. Во-первых, если это дизассемблирование и reverse-engineering, это сразу видно по некоторым особенностям. Во-вторых, спрашиваем, на чем основана реализация. Если человек присылает нам хороший testcase, в котором видно, как он вызывает функцию ядра, анализирует ее параметры, – без проблем. А вот, например, человек нам присылает патч с комментарием типа "увидел, тут у вас не реализовано, решил реализовать" – и код на две страницы. Как он его написал? Откуда взял? Мы такое брать не решились – ни одной ссылки на книжки, ни одного URL не привел. Хотя книг написано великое множество – архитектура описана. А все, что не описано, – ну, приходится изощряться. И без обратной разработки не обойтись.

В принципе, обратная разработка (reverse engineering) – например, дизассемблирование – не является нарушением авторского права. Тем не менее, прямое заимствование дизассемблированного кода, безусловно, нарушает копирайт (это считается созданием производной работы). Чтобы избежать нарушения, используют подход, называемый "clean room reverse engineering": один человек дизассемблирует программу, разбирается в том, как она устроена, пишет качественную документацию обычным текстом (без настоящего кода) и передает другому человеку, который, смотря только на эту документацию, уже делает свою реализацию. Только такой метод обратной разработки разрешается в соответствии с правилами ReactOS.

– В наших условиях отследить это на 100 % невозможно – но зачастую оно само так выходит. У нас есть люди, которые понимают в обратной разработке, и есть люди, которые пишут код. Вторые обращаются к первым – как это реализовано? Получают ответ. Пишут свой код.

Порой в комфорте современных операционных систем мы забываем, что когда-то компьютеры были terra incognita, сулящей небывалые возможности, – и именно этим привлекали своих первых пользователей. Но многих людей продолжает манить эта неизвестность, и они находят себе новые неизведанные земли – и занимаются их освоением. Это желание двигало первыми разработчиками Linux Kernel в начале 1990-х годов. Вероятно, именно оно движет многими разработчиками ReactOS сейчас. А еще через десять лет, когда ReactOS станет таким же мэйнстримом, каким сейчас является Linux, оно будет двигать участниками какого-то другого проекта.

Редакция благодарит кафе «Кофе-бин» за содействие в организации съемки.

МЫСЛИ: О видимом и невидимом

Автор: Ваннах Михаил

В начале шестидесятых годов прошлого века, когда в Москве существовал магазин «Изотопы», по всему Советскому Союзу было принято строить типовые кинотеатры с высокотехнологическими названиями типа «Уран». И не менее типовым элементом их интерьера была конструкция из неоновых трубок, долженствующая изображать модель атома. Ядро и орбиты электронов вокруг него. Часто – с точечками самих электронов.

Наука Нового времени началась с наблюдений, выполненных при помощи оптических приборов. Если известные с античности, бытовавшие в арабском мире угломерные приборы – квадранты, октанты, астролябии – дали точные таблицы, позволившие установить законы Кеплера и перейти к математическим началам натуральной философии, то уже телескоп Галилея развалил на отдельные звезды серебро Млечного пути, обнаружил пятна на Солнце, фазы Венеры и спутники Юпитера. И все это было наглядным.

Если для понимания того, что расхождение во втором-третьем знаке таблиц движения планет заставляет нас откинуть воображаемые, но вполне наглядные небесные сферы и перейти к эллипсам, требовался огромный труд по изучению математики, то узнать, что на Луне есть горы, а Юпитер подобен Земле, ибо имеет спутники, можно было без труда. Всего лишь взглянув в телескоп.

И убедиться в существовании микроорганизмов можно было, всего лишь посмотрев на каплю воды в микроскоп. Доходило до анекдотов. Так, итальянская инквизиция на рубеже пятнадцатого-шестнадцатого веков одним из своих достижений считала конфискацию у некроманта необычайно жирного и отвратительного черта, заключенного в волшебный кристалл. Кристаллом выступала чечевичная линза, а роль черта играла обычная блоха. Однако добрые горожане, восхищавшиеся творениями да Винчи и Микеланджело, с удовольствием верили в некромантского черта, заточенного в хрустале. Они же верили своим глазам!

Но наука уверенно шла двумя дорогами. Наглядные наблюдения, доступные глазу любого, и математические описания, подчас требующие для понимания колоссального труда. Геометр Евклид говорил когда-то египетскому царю Птолемею Лагиду, что в математике нет царских путей. В науке царские тропинки существовали – в музейных коллекциях изобилуют богато украшенные рефракторы и рефлекторы, через которые наблюдали ход небесных светил и венценосные особы, и мелкие графья.

Были и другие наглядные физические приборы, зачастую очень изящные. Например, фигуры Хладни, образующиеся под воздействием стоячих волн на стальных или стеклянных пластинках, покрытых мелким сухим песком. Удивительно простой и грациозный опыт.

Конструировались также приборы, наглядно демонстрировавшие тайны Мироздания. Вот, скажем, любимый земскими просветителями теллурий – устройство из керосиновой лампы, вокруг которой обращались шар, изображавший Землю, а его, в свою очередь, обегал шарик, моделирующий Луну. Такое устройство показывало фазы Луны и солнечные и лунные затмения.

И атомная физика знала весьма наглядные общедоступные приборы. Сцинтилляскоп, например, – коробочка с отверстием, закрытым линзой. Такая коробочка, при условии малости отверстия, – самая легкодоступная модель абсолютно черного тела. А в ней волшебное свечение – сернистый цинк под действием мельчайшей крупицы радиоактивного вещества. Ускользающее черенковское свечение вокруг погруженного в бассейн демонстрационного реактора.

Казалось бы, выложенные газосветными трубками картинки атомов – продолжение, как и планетарий, той же достойной традиции. Только сделанной совсем уж общедоступной, донесенной даже до тех строителей нового общества, что выбрались в кино поглазеть на подвиги чекистов и угоститься в буфете бутылочным (а значит, неразбавленным!) жигулевским по двадцать пять копеечек за пол-литра, без стоимости посуды.

Но между планетарием и наглядным изображением планетарной модели атома есть принципиальная разница. Планетарий отображает то, что объективно существует, может быть увидено. Хоть мы и не видим блистательный мир звезд из-за солнечного цвета, городского вечернего освещения, атмосферных дымов, облаков или не той широты или долготы.

Наглядное изображение планетарной модели атома, распространенное до сих пор, рисует то, что на самом деле не существует. Реальность «странного», по выражению выдающегося популяризатора науки Даниила Данина, квантового мира внутриатомных процессов, имеет с этими картинками не больше общего, чем видимый итальянскими горожанами Возрождения чёрт с объективно существующей при отсутствии санобработки Pulex irritans, обычной блохе.

Но квантовая механика – это не мир средневековой демонологии, это вполне объективная научная и технологическая основа современной цивилизации. Да, основа пока лишь электроники и информационных технологий. Но вскоре – и всего человечества.

Недавний рост цен на хлеб объясняется увеличением спроса на зерно для производства топливного этанола. Запасы углеводородов ограничены. И задача рентабельного использования излучения термоядерного реактора, миллиарды лет устойчиво функционирующего в 150 миллионах километров от нас, наверняка потребует инженерного использования процессов квантовой механики. А для этого необходимо увеличить число людей, имеющих как можно более точное представление о них. Если не максимально близкое к реальности, то хотя бы асимптотически приближающееся к математическим, формализованным описаниям реальности. И к тому же людей, умеющих манипулировать этими представлениями в практических целях, как конструктор-механик манипулирует образами поверхностей и линий, накладывая на них ограничения, обусловленные свойствами материалов, законами кинематики и динамики.

Шотландский философ Давид Юм писал: "Единственная непосредственная польза всех наук состоит в том, что они обучают нас управлять будущими явлениями и регулировать их с помощью причин. Обладающие сходством объекты всегда соединяются со сходными же – это мы знаем из опыта; сообразуясь с последним, мы можем поэтому определить причину как объект, за которым следует другой объект, причем все объекты, похожие на первый, сопровождаются объектами, похожими на второй" [Юм Д., Сочинения в двух томах. Т.2. М., 1965, с.78.].

Управлять будущими явлениями. Как этого можно добиться? Опытом?

Гельмгольц Герман Людвиг Фердинанд (Helmholtz, 1821—1894), выдающийся физик, математик, физиолог и психолог. Родился в Потсдаме, в 1843 году окончил Военно-медицинский институт в Берлине. Военный врач, профессор физиологии университетов в Кенигсберге, Бонне, Гейдельберге. С 1871 года профессор физики в Берлинском университете, с 1888-го директор физико-технического института в Берлине. Именно Гельмгольц в работе "О сохранении силы" (1847) дал математическое обоснование закона сохранения энергии и показал его применимость к процессам в живых организмах. Доказал применимость принципа наименьшего действия к тепловым, электромагнитным и оптическим явлениям, вскрыл связь этого принципа со Вторым началом термодинамики. Ввел понятие свободной энергии, был пионером теории вихревого движения жидкости и теории разрывных движений.

Гельмгольц обнаружил явление колебательного разряда лейденской банки – факт, сыгравший существенную роль в развитии теории электромагнетизма. По его предложению Генрих Герц провел опыты с электромагнитными волнами. Именно Гельмгольц создал офтальмоскоп и разработал теорию аккомодации. И теория цветового зрения – его детище!

А вот Герман Гельмгольц был весьма скептичен. И в отношении принципа причинности, и в отношении опыта. В "Физиологической оптике" он писал: "Принцип причинности носит характер чисто логического закона даже в том, что выводимые из него следствия относятся в действительности не к самому опыту, а к пониманию опыта и, следовательно, не могут быть опровергнуты никаким возможным опытом".

А ведь мало кто понимал суть опыта так, как Гельмгольц. И зрение – всего лишь частный случай чувственного восприятия. Вот наглядные примеры слов Гельмгольца.

Хорошо известна Т-образная фигура, предложенная ассистентом Гельмгольца Вильгельмом Вундтом. При взгляде на нее кажется, что вертикальная линия длиннее горизонтальной, хотя на самом деле они имеют равную длину. Эта иллюзия легко обратима. На рисунке рядом другая фигура, у которой обе линии – горизонтальная и вертикальная – воспринимаются равными, на самом же деле горизонтальная длиннее.

А вот иллюзия Эрнста Маха (1838—1916). Хотя принадлежит она не австрийскому физику, которого поминают при каждом сверхзвуковом полете и которого сильно не любил Ульянов-Ленин, а Францу Мюллеру-Лайеру.

Здесь все горизонтальные линии одинаковы, но в зависимости от направления стрелок воспринимаются по-разному. И на рис. 5 линия поделена точно посередине, хотя выглядит все совсем иначе!