Guix: Самая совершенная операционная система

Операционные системы (ОС) представляют собой очень большую тему и на протяжении десятилетий в них доминировал единственный подход: Unix. Действительно, большинство современных систем, включая большинство дистрибутивов GNU/Linux, *BSDs, и macOS следуют дизайну Unix. (Windows ему не соответствует, но он и не имеет интересных особенностей под рукой.)

В 2000 году, Rob Pike выступил с докладом о том почему Исследование системного программного обеспечения не имеет значения. Будь то из за пессимизма или пренебрежения к сообществу, похоже он полностью отбросил все призывы, которые собрали многие пользователи Unix в 1994 в The Unix-Haters Handbook. Несмотря на целенаправленную саркастичность, эта книга указала на некоторые критические проблемы с системами Unix, которые до сих пор не решены.

В 2006, Eelco Dosltra опубликовал свою дисертацию, Модель развертывания чисто функционального программного обеспечения, в которой представлен Nix, функциональный менеджер пакетов. В 2008, он опубликовал NixOS: Чисто Функциональный дистрибутив Linux. В то время как NixOS повторно использует много свободного программного обеспечения, которое традиционно предназначалось для систем в стиле Unix, оно настолько сильно отличается от дизаайна и философии Unix, что его уже вряд ли можно назвать системой Unix.

Nix - это огромный шаг вперед в иследовании операционных систем. Мало того, что он направлен на большую часть критики Unix (включая те, что описаны в справочнике Unix Haters Handbook), он также прокладывает путь для многих других функций и исследований, которые могут быть критически важными в наши дни, когда такие темы как надежность и доверие находятся в центре не только многих научных, но также и социальных и политических дискуссий.

Pike был не прав! И это доказывает еще один более общий момент: вероятно, разумнее воздержаться от заявления о том, что любое исследование стало неактуальным, если только вы не докажете, что дальнейшее развитие(разработка) невозможно. И разговор о Юте(Utah) вряд ли был математическим доказательством. Это только послужило дальнейшему утверждению идеи о том, что Unix достаточно хорош и что мы должны жить с его специфическими особенностями и проблемами.

К счастью, этот ненужный пессимизм был недальновидным и не прожил дольше того, когда Nix доказал, что он ошибочен, всего пару лет спустя.

Guix - это менеджер пакетов основанный на Nix, а GuixSD это эквивалент операционной системы NixOS. GuixSD стремиться быть полностью программируемой ОС. Действительно, в основном всё от управления пакетами (с Guix) до системы инициализации(init system) (GNU shepherd) написано и настраивается в Guile Scheme.

Он значительно отличается от операционных систем в стиле Unix, и вам возможно захочется прочитать еще немного, прежде чем вы получите хорошее представление о степени изменений:

• Взгляните на официальное руководство (см список функций чтобы разжечь ваш аппетит).
• Учебник о пакетах для Guix дает техническое введение (также доступен здесь).

Прогресс Guix нельзя недооценивать, так как он действительно меняет игру до такой степени, что большинство операционных систем становятся устаревшими.

Мои любимые функции:

• Нерушимость системы: Guix ведет историю всех изменений как на уровне системы, так и на уровне пользователя. Если обновление, что-либо нарушает, всегда можно выполнить откат. Это эффективно делает систему нерушимой.
• Целостность системы: поскольку конфигурация системы декларативна, пользователь или системный администратор полностью контролирует происходящее в системе. понимания того, что происходит. В других Unix системах, гораздо сложнее определить, когда какой-либо случайный файл конфигурации был изменен.
• Полностью программируемая операционная система: запрограммируйте конфигурации вашей системы и держите их под управлением системы контроля версий. Многие системные службы могут быть настроены в Guile Scheme, от правил udev до Xorg, PAM, и т.д.. Благодаря Guile, конфигурация может быть сделана условной для аппаратного обеспечения или даже для имени хоста(hostname)!
• Замена других (не очень хороших) пакетных менеджеров: не нужно отдельно управлять пакетами Emacs, Python или TeXlive, вы можете использовать один унифицированный интерфейс для управления ими всеми! (См ниже.) Это значительно облегчает написание и сопровождение профилей пользователей.
• Определения пакетов с испольованием Guile: это гораздо эффективнее разрабатывать определения(переопределения) пакетов массово. Оно выгодно заменяет такие понятия как USE флаги Portage (см ниже).
• Несколько выходов пакета: пакет Guix может иметь несколько выходов, которые служат средством для разделения различных компонентов программы(библиотеки, дополнительные утилиты, документация, и т.д). В других операционных системах (чаще всего в Debian), будет сложнее угадать, какие пакеты принадлежат друг другу.
• Не распространяемые входы: Входы, на языке Guix являются зависимостями пакета. Профиль пользователя и среда содержат только те пакеты, которые польозватель явно установил, и не обязательно зависимости этих пакетов. См например inxi инструмент для создания отчетов о системной информации: если я забочусь только о системных/аппаратных отчетах inxi, я не обязательно хочу, чтобы к моей переменной PATH добавлялись 2 или 3 десятка дополнительных инструментов коммандной строки. Guix позволяет отображать в профиле пользователя только то, что пользователь действительнро хочет.
• Среды(Окружения) Guix: При запуске guix environment SOME-PACKAGES, Guix устанавливает временную среду, в которой выставляются все требования для SOME-PACKAGES. Это может использоваться для настройки среды сборки для проекта, но также может использоваться для других целей(см ниже). Одним из замечательных свойств является то, что он позволяет запускать программы, н устанавливая их в профиль польователя.
• Частичные обновления: они поддерживаются на 100%. Возможно, это является основной причиной сбоев в системах с непрерывным выпуском(rolling-release), таких как Arch Linux и Gentoo: поскольку одновременно поддерживается только несколько версий (в основном только одна), необходимо обновить всю систему одновременно. Что означает значительное использование полосы пропускания интернета при каждом обновлении. С Guix, вполне возможно обновить любой пакет индивидуально.

• Непрерывная интеграция или Почему Guix может работать без сопровождающих пакеты людей(maintainers): Благодаря воспроизводимым сборкам(reproducible builds) и поддержке частичного обновления, когда пакет работает в Guix, он работает всегда, он не сломается при следующем обновлении некоторой зависимости. (Точнее, если зависимость разрушает пакет, просто исправить ее используя правильную версию библиотеки.) Это означает, что рабочую нагрузку по пакетам можно перенести на фермы сборки (одна работает под управлением Hydra из проекта Nix, другая работает под управлением Cuirass). Сравните это с большинством других сообществ GNU/Linux, которым требуется пара десятков сопровождающих, чтобы обновлять тысячи пакетов. Это не маштабируется: в конечном итоге эти операционные системы останавливаются на паре тысяч пакетов. С Guix, количество пакетов может безопасно расти не опасаясь краха. Тем временем, времени участников можно найти лучшее применение.

  С Guix так же просто собрать из исходного кода и установить предварительно собранный пакет напрямую. На самом деле, различие не так важно для конечного пользователя:: Guix может прозрачно использовать сборку из исходного кода, если нет готового пакета.

• guix import и guix refresh: генерация или обновление определений пакетов автоматически и рекрсивно. Сотни определений пакетов могут быть обработаны одновременно. Подобные функции подчеркивают преимущество наличия настоящего языка программирования под рукой. То, что является трудной проблемой в большинстве операционных систем, становиться относительно легко реализовать с помощью Guix.
• Guix каналы: Одна из моих любимых функций! В Arch Linux или Gentoo, нужно будет создать локальный репозиторий. Поскольку они не поддерживают частичное обновление, это означает, что пользователь должен время от времени выполнять некоторое обслуживание(то есть убеждаться, что обновления зависимостей не нарушают пакеты пользователя) Например, наследование пакетов позволяет очень легко настраивать пакеты с помощью патча. Guix каналы выгодно заменяют наложения(overlays) Arch Linux AUR и Gentoos, позволяя любому распространять определения своих пакетов, например, из репозиториев Git. Опять же, это гарантирует полную прозрачность (откаты, история и т.д).
• Emacs-Guix: Guix единственный дистрибутив который я знаю, который поставляется с самым мощным пользовательским интерфейсом Emacs!
• Guix пакеты: Они позволяют создать альтернативу контейнерам, таким как Docker. Большинство контейнерных систем страдают от критических проблем: они не воспроизводимы и действительно являются непрозрачными двоичными файлами, что является большим запретом для пользователей, которые заботятся о доверии, безопасности и конфиденциальности. Напротив, пакеты Guix полностью определены, вопспроизводимы и прозрачны.
• guix system vm и guix system disk-image: Guix позволяет записать текущее состояние системы в видее live USB или окружений для виртуальных машины или удалённых систем.

Guix поддерживает несколько архитектур (i686, x86₆₄, ARMv7, и AArch64 по состоянию на январь 2019) и есть планы по поддержке большего количества ядер помимо Linux. (Скажем *BSDs, GNU Hurd, или возможно вашего собственного!)

Это делает Guix отличным инструментом для развертывания (воспроизводимых) серверов, но также других высокоспециализированных систем. Я имею в виду, в частности, встраиваемые системы, которые вполне могут конкурировать с OpenWRT. (Хотя это может потребовать некоторой работы, прежде чем до этого дойдет.)

Я упоминал выше guix system disk-image: Он позволяет, например, воссоздать текущую систему на USB накопителе.

Это позволяет довольно легко создать клон моей системы для переноса, который можно подключить в любом месте и воспроизвести мою точную вычислительную среду(за исключением аппаратного обеспечения).

Я могу включить пользовательские данные, такие как мои ключи PGP, и иметь все, включая электнонную почту, легко доступную сразу после загрузки.

Кроме того, очевидно, что возможно дальнейшее клонирование-установка системы на компьютере, к которойя я подключил USB накопитель: вместо простой установки базовой Guix, она развертывает мою пользовательскую операционную систему.

Многие операционные системы предлагают только ограниченную поддержку пользовательских ядер. Если пользователи хотят отказаться от ядра по умолчанию, пользовательское ядро необходимо будет поддерживать в ручную, что может быть проблемой.

Как известно Gentoo требует пользовательское ядро в качестве рекомендуемого(обязательного?) шага установки. Это жестко заявлено, и пользователи должны сами поддерживать конфигурацию ядра.

С Guix, ядро является полностью настраиваемым пакетом, как и любой другой. Можно настроить все или передать собственный файл конфигурации ядра в определение пакета.

Например, здесь следует определение несвободного ядра Linux с драйвером iwlwifi (Предупреждение: Я настоятельно рекомендую не использовать несвободные драйверы, поскольку они представляют серьезную угрозу вашей конфеденциальности и свободе):

(define-module (ambrevar linux-custom)
  #:use-module (guix gexp)
  #:use-module (guix packages)
  #:use-module (guix download)
  #:use-module (guix git-download)

  #:use-module (guix build-system trivial)
  #:use-module ((guix licenses) #:prefix license:)
  #:use-module (gnu packages linux)
  #:use-module (srfi srfi-1))

(define-public linux-nonfree
  (package
    (inherit linux-libre)
    (name "linux-nonfree")
    (version (package-version linux-libre))
    (source
     (origin
      (method url-fetch)
      (uri
       (string-append
	"https://www.kernel.org/pub/linux/kernel/v4.x/"
	"linux-" version ".tar.xz"))
      (sha256
       (base32
	"1lm2s9yhzyqra1f16jrjwd66m3jl43n5k7av2r9hns8hdr1smmw4"))))
    (native-inputs
     `(("kconfig" ,(local-file "./linux-custom.conf"))
       ,@(alist-delete "kconfig" (package-native-inputs linux-libre))))))

(define (linux-firmware-version) "9d40a17beaf271e6ad47a5e714a296100eef4692")
(define (linux-firmware-source version)
  (origin
    (method git-fetch)
    (uri (git-reference
	  (url (string-append "https://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel"
			      "/git/firmware/linux-firmware.git"))
	  (commit version)))
    (file-name (string-append "linux-firmware-" version "-checkout"))
    (sha256
     (base32
      "099kll2n1zvps5qawnbm6c75khgn81j8ns0widiw0lnwm8s9q6ch"))))

(define-public linux-firmware-iwlwifi
  (package
    (name "linux-firmware-iwlwifi")
    (version (linux-firmware-version))
    (source (linux-firmware-source version))
    (build-system trivial-build-system)
    (arguments
     `(#:modules ((guix build utils))
       #:builder (begin
		   (use-modules (guix build utils))
		   (let ((source (assoc-ref %build-inputs "source"))
			 (fw-dir (string-append %output "/lib/firmware/")))
		     (mkdir-p fw-dir)
		     (for-each (lambda (file)
				 (copy-file file
					    (string-append fw-dir (basename file))))
			       (find-files source
					   "iwlwifi-.*\\.ucode$|LICENSE\\.iwlwifi_firmware$"))
		     #t))))
    (home-page "https://wireless.wiki.kernel.org/en/users/drivers/iwlwifi")
    (synopsis "Non-free firmware for Intel wifi chips")
    (description "Non-free iwlwifi firmware")
    (license (license:non-copyleft
	      "https://git.kernel.org/cgit/linux/kernel/git/firmware/linux-firmware.git/tree/LICENCE.iwlwifi_firmware?id=HEAD"))))

Пользовательское ядро и прошивка могут быть условно(conditionally) включены в вашу текущую конфигурацию системы (некоторый файл config.scm):

(define *lspci*
  (let* ((port (open-pipe* OPEN_READ "lspci"))
	 (str (get-string-all port)))
    (close-pipe port)
    str))

(operating-system
 (host-name "...")
 ;;...

 (kernel (cond
	   ((string-match "Network controller: Intel Corporation Wireless 8888"
			  *lspci*)
	    linux-nonfree)
	   (#t linux-libre)))
 (firmware (append (list linux-firmware-iwlwifi)
		    %base-firmware))

Затем выполните следующую команду, чтобы установить новую конфигурацию системы:

sudo -E guix system reconfigure config.scm

Даже не устанавливая ядро, вы можете напрямую создать образ, готовый к загрузке с USB накопителя.

Поскольку пакеты Guix являются наисвежайшими (например последние версии Mesa легко доступны) в то же время он позволяет полностью настроить ядро, он может стать идеальной платформой для игр и, в частности, для упаковки игр!

К сожалению, индустрия видеоигр попрежнему далека от философии свободного програмного обеспечения, и очень немногие игры могут быть упакованы в рамках официального проекта Guix.

В то время как Guix выступает за СПО не принимает ничего несвободного в своем репозитории, по иронии судьбы многие расширенные функции Guix делают его одним из идеальных менеджеров пакетов для проприетарного программного обеспечения.

Некоторые из перков(преимуществ):

• guix environment позволяет вам запускать любое приложение в изолированном контейнере, которые ограничивает доступ к сети, скрывает файловую систему(нет риска, что программа с закрытым исходным кодом украдет любой из ваших файлов, скажем, ваш Bitcoin кошелек или ваши PGP ключи) и даже информацию системного уровня такую как имя польователя. Это важно для запуска любой ненадежной программы с закрытым исходным кодом.
• Функциональное управление пакетами: программы с закрытым исходным кодом обычно не выдерживают испытания временем и ломаются, когда зависимые библиотеки меняют свой API. Поскольку Guix может определять пакеты для любой версии любой зависимости ( без риска конфликта с текущей системой), Guix позволяет создавать пакеты игр с закрытым исходным кодом, которые будут работать вечно.
• Воспроизводимая среда: программы с закрытым исходным кодом, как правило, плохо переносимы и могут вести себя по разному в разных системах с немного разными зависимостями. Черта воспроизводимости Guix подразумевает, что если мы заставим пакет Guix работать один раз, он будет работать вечно (минус смена/поломка оборудования).

По всем этим причинам, Guix был бы идеальным инструментом для упаковки и распространения игр с закрытым исходным кодом.

Однако это длинная тема, и мы оставим ее для другой статьи.

Некоторые web интерфейсы:

• Browse Guix packages
• Issue tracker
• Wishlist

Некоторые документы:

• Code Staging in GNU Guix (Why Lisp was instrumental in the development of Guix)
• Pjotrs notes

Некоторые не официальные пакеты:

• Chromium package channel
• Oleg Pykhalovs packages