Documentation/ja_JP/stable_api_nonsense.txt

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  13
  14 Last Updated: 2007/07/18
  15 ==================================
  16 これは、
  17 linux-2.6.22-rc4/Documentation/stable_api_nonsense.txt の和訳
  18 です。
  19 翻訳団体： JF プロジェクト < http://www.linux.or.jp/JF/ >
  20 翻訳日 ： 2007/06/11
  21 原著作者: Greg Kroah-Hartman < greg at kroah dot com >
  22 翻訳者 ： 池田 宗広 < m-ikeda at ds dot jp dot nec dot com >
  23 校正者 ： Masanori Kobayashi さん < zap03216 at nifty dot ne dot jp >
  24           Seiji Kaneko さん < skaneko at a2 dot mbn dot or dot jp >
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  26
  27
  28
  29 Linux カーネルのドライバインターフェース
  30 （あなたの質問すべてに対する回答とその他諸々）
  31
  32 Greg Kroah-Hartman <greg at kroah dot com>
  33
  34
  35 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
  36 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
  37 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
  38 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
  39 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
  40 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、
  41 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
  42 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
  43 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
  44 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
  45 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
  46 してよいものの一つである。
  47
  48
  49 要旨
  50 ----
  51
  52 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
  53 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
  54 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
  55 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
  56 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、
  57 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
  58 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
  59 こそ、そもそもあなたが Linux を使う理由のはずだ。
  60
  61
  62 はじめに
  63 --------
  64
  65 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
  66 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、
  67 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
  68 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。
  69
  70
  71 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
  72 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
  73 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
  74 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
  75 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
  76 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
  77 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
  78 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。
  79 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
  80 ある）
  81
  82 訳注(1)
  83 「使い物にならない代物」の原文は "blob"
  84
  85
  86 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
  87 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
  88 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
  89 フェースについて議論を行いやっつけてしまおう。
  90
  91
  92 バイナリカーネルインターフェース
  93 --------------------------------
  94
  95 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
  96 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
  97 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。
  98   - 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
  99     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
 100     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
 101     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
 102     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
 103     ィングが異なるというのは非常に重要である。
 104   - 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
 105     て、カーネルには広い範囲で異なった事態が起こり得る。
 106       - 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
 107       - 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
 108         （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
 109           カラにコンパイルされる）
 110       - 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
 111         ルドオプションに依存している。
 112   - 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。
 113     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
 114     正常に動作させる方法はない。
 115
 116
 117 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
 118 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
 119 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
 120 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
 121 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
 122 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
 123 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
 124 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
 125 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
 126 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
 127 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
 128 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
 129 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
 130 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。
 131
 132
 133 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
 134 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
 135 をもって学んだのだ・・・
 136
 137
 138 不変のカーネルソースレベルインターフェース
 139 ------------------------------------------
 140
 141 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
 142 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
 143 めて「引火性の高い」話題である。[訳注(2)]
 144
 145 訳注(2)
 146 「引火性の高い」の原文は "volatile"。
 147 volatile には「揮発性の」「爆発しやすい」という意味の他、「変わり
 148 やすい」「移り気な」という意味がある。
 149 「（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
 150 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
 151 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。
 152
 153
 154 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
 155 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
 156 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
 157 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
 158 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
 159 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
 160 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
 161 スを使用している個所も全て同時に修正される。
 162
 163
 164 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
 165 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
 166 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
 167 問題を修正するために行われた。
 168   - 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
 169     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
 170     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
 171     ている。
 172   - 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
 173     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
 174     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
 175     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。
 176
 177
 178 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
 179 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
 180 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、
 181 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
 182 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
 183 らされることになる。
 184
 185
 186 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
 187 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
 188 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
 189 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
 190 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
 191 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
 192 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。
 193
 194
 195 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
 196 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
 197 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
 198 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
 199 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
 200 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
 201 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
 202 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
 203 可能なのだ。
 204
 205
 206 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。
 207 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
 208 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
 209 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
 210 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）
 211
 212
 213
 214 これから何をすべきか
 215 -----------------------
 216
 217 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
 218 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
 219 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
 220 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
 221 更を追いかけ続けることもまた過酷な仕事だ。
 222
 223
 224 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
 225 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
 226 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
 227 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
 228 と Linus からのコメント＜Andrew と Linus のコメントへのリンクをこ
 229 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
 230 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
 231 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、
 232 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。
 233
 234
 235 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
 236 果がある。
 237   - 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
 238     ナンスコストは下がる。
 239   - 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。
 240   - 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。
 241   - 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。
 242   - 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、
 243     誰かがあなたの代わりに更新してくれる。
 244   - 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
 245     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
 246     される。
 247
 248
 249 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
 250 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
 251 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
 252 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
 253 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
 254 くだろう。:)
 255
 256
 257
 258 ------
 259
 260 この文書の初期の草稿に対し、Randy Dunlap, Andrew Morton, David
 261 Brownell, Hanna Linder, Robert Love, Nishanth Aravamudan から査読
 262 と助言を頂きました。感謝申し上げます。
 263