一个补丁迭代了16个版本后被撤，我的 Linux内核之旅！

Posted 2023-01-09 《新程序员》编辑部

【CSDN 编者按】一个好的开源项目，能够成长为一个全球性的开源项目，肯定有它的独特魅力所在。Linux内核守护者吴峰光博士特别为《新程序员001：开发者的黄金十年》撰文，生动细致地分享了他早年为Linux Kernel提交I/O预读取算法补丁的经历，过程颇为波折有趣，从中可以一窥Linux成为全球最大开源项目的关键。

作者 | 吴峰光 责编 | 张红月
出品 | 《新程序员》编辑部

Linux内核开发者社区普遍被认为是一个大神云集、充满挑战的社区，不仅是这个社区对于代码质量的高度挑剔，也因为网络上盛传这一项目的发起人——Linus Torvalds，是一个脾气不太好的“独裁者”：每一次他在邮件列表里发飙“骂人”，都会成为不大不小的新闻事件，让每一位好奇Linux项目的开发者们交头接耳。

Linus Torvalds，图片来源于2022年开源峰会活动

那些充满骄傲的黑客们，四处传颂着他那句“Talk is cheap, show me the code”，昂首挺胸地游走在各个社区之间。

与此同时，虽然开源社区已经发展了这么多年，但要说是否有另外一个开源项目达到了Linux这样的成就，其答案至今仍然是否定的，Linux仍是软件领域最为成功的开源项目，没有之一。

1991年的那个夏天，当时就读于赫尔辛基大学的Linus Torvalds 21岁，在Usenet上发布了那篇著名的帖子，开启了他的奇妙人生，也改变了更多年轻人的未来。1999年，在Linux诞生的8年后，还在中科大自动化系读大三的我第一次接触到Linux，成为一名Linux用户。6年后，读到博士的我向Linux内核社区提交了人生中第一个内核补丁。本来，只是为了完成自己的论文，本着实用化的想法，将补丁提交给社区。然而，这个对I/O预读取算法进行改进的补丁却是一块超出我预估的硬骨头。从一开始丢入社区中无人问津，到经受挑战，再到反复修改，差不多每个月都提交一两次迭代版本，历经将近两年的时间，在迭代了十多个版本之后终于被社区接受。

不打不相识，毕业后，我正式走上了Linux内核开发这条职业道路。

吴峰光，博士毕业于中国科学技术大学自动化系。先后工作于Intel与华为。开源贡献包括：2007 Linux Kernel I/O预读算法、2010 Linux Kernel回写算法、2013 LKP(Linux Kernel Performance)内核性能测试、2018 Memory-optimizer冷热内存检测与透明迁移解决方案、2020 Compass-CI开源软件全栈测试平台、2021 openEuler开源操作系统技术委员会成员等。

初见Linux内核

我第一次近距离接触Linux比较有意思，是有人拿着一张Linux光盘来让我帮忙安装。我顺着安装程序的一步步英文提示的指引，居然成功了，然而重启后就抓瞎了，不知道该怎么用。

之后，我的同学弓岱伟就充当了我的Linux导师，他在Linux控制台里噼里啪啦打命令，满屏幕的英文输入输出让人目不暇接——真真Linux大玩家! 我很喜欢搬一个板凳默默坐在他一旁，跟着他在这个新世界里徜徉。

我是幸运的：这可能是最为轻松而有趣的一种Linux入门方式了！对于不玩游戏的我来说，GNU/Linux系统就是我的“游戏世界”：探索、挑战，新鲜感、成就感。一般游戏的引人之处，Linux亦可带来相似的满足感。更让人兴奋的是，身边有志同道合的人一起交流学习，将来还能对接实验室、学校、社会的需求。这符合人的本性，就像是小小孩热衷于追着大一点的小孩求带着玩一样，跟志同道合的人一起玩Linux，比独乐乐有意思太多。

从此，我与Windows下的OWL/MFC拜拜了。之后很自然地，我也以类似的方式影响了身边的有缘人。这是属于程序员的美丽新世界——Shell/Vim等命令行工具一旦掌握，就效率飞起；GNU/Linux开放源代码，工具链齐全，对开发者的可玩性太高了；UNIX系统小而美工具集的组合设计理念，经受了历史考验，一旦学会终身受用。

那时候我们跑Slackware，两个寝室之间拉一根网线，内网互联，尝试各种服务。后来我们在瀚海星云BBS找到了LUG组织，就玩得更嗨，还在校园里玩Debian安装大会。进实验室后，我们搭起了PXE网络启动服务，校园网各处的电脑，可以免安装启动进入KNOPPIX等Linux系统。我们独家优化的FTP服务器，百倍提速，开启了全校的文件分享盛宴。

在又一次机缘巧合之下，我开始触及Linux Kernel代码。

2005年读博期间，我在实验室做的流媒体服务器项目，遭遇了并发能力不足的问题。随着排查的深入，我闯入了内核I/O领域：原来是其中的I/O预读取（readahead）算法代码没有按预期检测出的顺序读，导致大量低效的小I/O。

我尝试自己修改内核代码后，问题被修复，效果令人振奋！好东西要分享呀！于是我屁颠屁颠地去给Linux社区提交补丁。

本文节选自《新程序员001：开发者的黄金十年》

几经波折的填坑之路

那时我已经非常认可开源的理念：自由使用、分发，修改、回馈。当Linux用户遇到了问题，就能以Bug report或Bug fix的方式，回馈上游社区，从而形成一个越用越好的正向循环。所以，搭了多年免费班车的我，现在亲历一个坑，责任感油然而生：是时候帮忙填坑了！（只不过当时的我还没有意识到这是个多么庞大的坑！）

要填坑，第一件要做的事情是啥？是转变角度：不能仅仅以服务自己单位项目为目标，草草搬个木板，让项目之车能快速通过就了事——那叫Hack，显然上不了台面。需要正儿八经地研究I/O预读取周边代码，研究过去的邮件讨论，搞清楚它的设计目标、思路、来龙去脉，还有非常重要的：各种场景下的行为表现。这意味着大量测试和假设/验证迭代，在此基础上形成新的方案（Linux社区主要在Mailing list展开公开讨论，这就为我这种潜水爱好者提供了极好的观摩学习机会）。

然而当时的我还不懂太多道理，只知其一，不知其二。当心怀兴奋与忐忑，敲下邮件发送命令之后，首先面对的第一重考验就是：沉默。

邮件如泥牛入海，没有收到任何反馈。

我想没关系，没有收到反馈一定是因为代码还不够好，咱继续测试和改进代码。就这样，V2、V3、…… 补丁集越发越庞大。在默默发了几个版本之后，终于，来自Andrew Morton的一份邮件打破了宁静：

（备注：Andrew Morton是内核社区-mm tree的maintainer，主管质量的二号人物。他邮件大意是：这个补丁可真大！而且预读这个事情本身就超级复杂。我已经找了两位兄弟Ram Pao和Steve Pratt帮忙一起审查和测试了，但是这要花时间。）

从这里可以看出，Linux社区最稀缺的资源是两个：代码审查（Review）和测试（Testing）。我也是那个时候才知道，社区鼓励发小而美的补丁——抛出一大坨令人望而生畏的补丁集，很容易劝退查看者（至少会让人产生“等我有大块空闲时间了再来消化”的想法）。

新人发补丁最担心什么？有人挑战、挑毛病？或者更糟，无人理会？而更深层次的问题，是面对一个新社区，心虚没底，没感觉，没品位。解决办法，一是潜水学习，二是投身其中。新人发补丁的最佳策略，是从小修复开始：“这儿有个缺陷，这个小补丁可以修复”，接下来社区的交互就会比较顺，不容易遭遇重大挫折。

在这一点上，我显然犯错了。

但我又极其幸运，因为不久之后，Andrew Morton开始正式审查我的补丁。从此，我与他结下了不解之缘，可以说他正是我在Linux Kernel的领路人。

我逐渐学会了从社区视角来看问题：Linus Torvalds及其维护者（Maintainer）团队，他们需要什么样的补丁？不欢迎什么样的补丁？

“我们公司/项目需要xxx，所以写了这个配套补丁希望合入Linux。”这是一种以公司为中心的视角。抱歉，在社区看来，上述描述是一种政治不正确。

Linux现在的主要贡献都来自各家公司的雇员，这可能是世界上最广泛的一个跨公司合作开源项目。那么，Linux社区如何协调和引导如此众多的公司完成协作，避免冲突？这是个不小的挑战，尤其是其中有不少互为竞争对手的公司，在一些热点问题上可能希望竞争主导权、话语权，以及有利于自身的实现。

对此，Linus Torvalds作为“独裁者”的作用就体现出来了：你们都愿意投人来做xxx，很好！选择做什么，是你们的自由。但是！最终怎么做，我的地盘我做主，要遵从社区的原则来做。

最大的原则就是：所有开发者/贡献者，摘掉你们所属公司的帽子，戴上“独立贡献者”的帽子，按照技术本来的最佳实践，去做设计与实现。大家都以“独立贡献者”的角度参与审查。

换言之，公司从商业竞争力角度，选择“做正确的事”；社区从技术通用性角度，确保“把事情做正确”。这就是开源社区与商业公司的基本合作共识。除了倡导大家做“独立贡献者”，Linux社区还有“看门人”的逻辑。Linux社区人来人往，每天补丁与话题无数，像是个热闹的市集；开放的邮件列表，谁都可以订阅，观摩；谁都可以冲进来，发布一个补丁，或者对一个补丁发表自己的看法。在这纷纷纭纭之中，对补丁贡献的质量控制，必须极为严格。

在Linux社区，质量控制的核心在于“代码合入”（Git Merge）这一动作，这是属于“看门人”的唯一权力。合入是一个重要的门槛和分水岭。在合入之前，看门人有是否接受、何时合入的决断权，以及在此基础上衍生的关于补丁实现原则/方案的建议权。此时看门人的权威一面，想必给贡献者们留下了深刻印象。可是在合入之后，强势的看门人，随即变身为苦命的维护者，这是因为开源社区有一个基本假设：在开源市集里，贡献者们进进出出，随时可能走掉，不再响应。这意味着合入代码所增加的系统复杂性，其长期维护责任，要由社区与维护者来兜底。

“Linux有xxx问题，影响了xxx用户/场景。这个补丁效果好，副作用小，通用，是长期演进方向。”这，才是看门人喜闻乐见的补丁。

I/O预读取补丁集前后发了十几个版本，Andrew Morton非常认真地给了一百多份审查邮件，就连Linus Torvalds也回复了十来封邮件，甚至还跃跃欲试，亲手奉上了一个一百多行代码的补丁。

当时我信心满满，以为功能日渐完善，很快会被合入主线。

然而，经历了一年多的开发迭代，到第16个版本发出后，我收到了Andrew的一份邮件，大意是：

我把你的补丁集去掉了，因为它太复杂了！

那一刻犹如晴天霹雳！我整个人都傻了。回过味来，我终于刻骨铭心地体会到了KISS原则的重要性。这可是真正的刻骨铭心！

从一开始，Linux就是简单的。当年Linus第一次发布Linux的时候，并不完善，但是简单能用。及早发布，这是Linux取得成功的一个重要因素。时至今日，虽然Linux日趋庞大和完善，但对于任何一个功能项，这一原则仍然适用，并被看门人坚持。

于是，我决定抛掉原来的代码，重新写一份大大简化了的方案，包括功能与算法，这又花了我几个月的时间。在Andrew Morton的审查下，这些代码又经过了几轮改进。终于，到了2007年的7月19日，那一天我收到了很壮观的几十封邮件，那是Andrew Morton把补丁集发给Linus，然后从-mm tree里移除消息！

• 380 C Jul 19 Andrew Morton ( 64:0) [patch 048/209] readahead: pass real splice size

• 381 C Jul 19 Andrew Morton ( 122:0) [patch 049/209] mm: share PG_readahead and PG_reclaim

• 382 C Jul 19 Andrew Morton ( 240:0) [patch 051/209] readahead: sanify file_ra_state names

• 383 C Jul 19 Andrew Morton ( 282:0) [patch 050/209] readahead: split ondemand readahead interface into two fun

• 384 T Jul 19 Andrew Morton ( 69:0) - readaheadintroduce-pg_readahead.patch removed from -mm tree

• 385 T Jul 19 Andrew Morton ( 109:0) - readaheadadd-look-ahead-support-to-__do_page_cache_readahead. patch remo

• 386 T Jul 19 Andrew Morton ( 66:0) - readaheadmin_ra_pages-max_ra_pages-macros.patch removed from -mm tree

• 387 T Jul 19 Andrew Morton ( 146:0) - readaheaddata-structure-and-routines.patch removed from -mm tree

This patch was dropped because it was merged into mainline or a subsystem tree

这些补丁集终于被合并了！这可真是激动人心的时刻！进入开源世界交互，就像是打开一扇大门。整个过程中，先后有140多位来自世界各地、各种背景的人帮忙审查、测试，在自己的网站上试用并反馈效果；还有人在网上发帖子、晒贴自己的性能数据、图表；有人邀请我在期刊杂志写文章，去技术大会讲，甚至出书……如此广泛和全方位的协作，有效支撑了代码的改进。

这样的支持力度，在一家即使很大的公司里，可能也仅限于重点项目。但是在Linux社区，这样的事情就是日常协作！基于开源协作，任何一个模块都能吸收全世界的能量，并且是自由选择，让最适合的人做最适合的事，让最利益相关的个人与组织做最对口的测试和反馈，从而达到《大教堂与市集》里描述的：市集实质上拥有了压倒性的资源优势，形成对大教堂开发模式的碾压。

这大概就是Linux能够发展为全世界最大的开源项目的生命力源泉吧！

Sai对本文亦有贡献。

本文节选自《新程序员001：开发者黄金十年》，该书特别策划十万亿开发者新生态、家家都是技术公司、人人都是开发者三大版块，为所有开发者带来有技术、有深度、有质量的高品质内容。