Крах иллюзий

АрхивМнения

Пора бурного развития вычислительной техники осталась в прошлом. Мы пользуемся технологиями, придуманными десятилетия назад. Роб Пайк, один из создателей Unix и системы Plan 9, размышляет, почему так вышло.

Порой кажется, что пора бурного развития вычислительной техники осталась позади. Unix написан 35 лет назад, все основные идеи GUI были заложены в семидесятые, до сих пор активно используются С и С++, придуманные несколько десятилетий назад, и даже Java скоро стукнет 15 лет. Статья Роба Пайка как раз об этом. Ему застой должен быть ещё очевиднее: он много лет трудился в Bell Labs и участвовал в разработке того самого первого Unix, в 1981 г. написал первую оконную систему для Unix, а потом разрабатывал операционную систему Plan 9, которая должна была стать следующим поколением Unix, но не стала. Статья была написана в 2000 году (делайте на это скидку), только вот что изменилось с тех пор? Ничего. Разве, что сам Пайк ушёл из Bell Labs. Теперь он работает в Google.

Исследования системного программного обеспечения потеряли смысл

Всё нижесказанное - отражение моих самых пессимистических ощущений от нынешнего состояния исследований систем. Не стану говорить о том, что внушает оптимизм. Этим и без меня есть, кому заняться. Ныне все восторгаются компьютерной индустрией. Не исключено, что всё на самом деле не так мрачно, как мне представляется.

Однако, с моей точки зрения, ситуация сложилась крайне тяжелая, и требуются незамедлительные действия.

Определим термины

• исследования - преимущественно, академические изыскания, которыми занимаются университеты и несколько отраслевых лабораторий.
• системного - операционные системы, сети, языки - всё то, что объединяет программы между собой.
• программного обеспечения - комментарии излишни.
• потеряли - в данный момент; не десять лет назад и, хотелось бы верить, не на последующие десять лет тоже.
• смысл - не оказывают никакого влияния на отрасль.

Тезис

Исследования системного программного обеспечения приобрели второстепенный статус для бурно развивающейся компьютерной отрасли.

Как это ни смешно, в то время как компьютерные технологии практически отождествляют с инновациями, исследования и в области программного обеспечения, и в области аппаратных средств как в научных, так и в коммерческих кругах стали изолированными, закоснели и утратили важность.

Причин тому множество. Некоторых можно было избежать, а часть из них носят эндемический характер.

Возможно, есть пути к выправлению ситуации, но они потребуют общих усилий всего ИТ-сообщества.

Упадок

На графике изображено количество новых операционных систем, представленных на Симпозиуме по принципам операционных систем (SOSP).

"Да кому вообще сейчас нужны новые операционные системы?" - спросят меня. Может быть, и никому, но это лишь подтверждает мои слова.

"Но сейчас выпускается огромное количество статей по файловым системам, производительности, безопасности, веб-кэшированию и т. п.", - скажут мне. Да, вот только кто-нибудь вне исследовательской сферы обращает на них хоть какое-то внимание?

Вклад системных исследований в бум ИТ-сферы

Сравните программное и аппаратное обеспечение мощной рабочей станции в 1990 и в 2000 годах. Железо изменилось радикально, а в софте полный застой: те же операционные системы, те же программы, те же языки программирования (добавились только Java и немного Perl).

Где же инновации?

Главным образом, в Microsoft. Для примера, сравните программы Microsoft десять лет назад и теперь. Если вы скажете, что это не инновация, а копирование, я отвечу, что Java по отношению к C++ - это то же самое, что Windows по отношению к Macintosh, ответ индустрии на интересную, но небезупречную в техническом отношении системную программу.

Если бы исследования в сфере системного ПО играли какую-либо существенную роль, мы бы наблюдали внедрение новых операционных систем и языков программирования не реже, чем в семидесятые и восьмидесятые годы.

Вместо этого мы видим процветающую софтверную индустрию, которой, в общем-то, наплевать на исследования, и академическое сообщество, предпочитающее писать научные статьи, а не программы.

Linux

Инновация? Нечто новое? Ничего подобного, очередная копия всё того же старья.

Старья. Сравните разработку программ под Linux и под Microsoft Visual Studio или с использованием какого-нибудь инструментария IBM Java/Web.

Успех Linux, на самом деле, может быть одним из самых сильных аргументов в пользу моего тезиса: воодушевление, вызванное клоном тридцатилетней давности операционной системы, отражает запустение, которое исследователям оказалось нечем заполнить.

Новизна Linux не в программе, а в организации работы программистов, и едва ли это можно называть триумфом академической компьютерной науки (особенно в области разработки программного обеспечения).

Что представляют собой исследования системного ПО сегодня?

Веб-кэширование, веб-серверы, файловые системы, задержки сетевых пакетов и всё такое. Производительность, периферия, приложения, но только не ядра и даже не приложения пользовательского уровня.

По большей части, это масса измерений, ложная трактовка и неверное применение научного метода.

Перебор с феноменологией: изобретения сменились наблюдениями. В результате, мы видим статьи со сравнениями задержки обработки прерываний в Linux и Windows. Это может быть интересным и даже существенным вопросом, однако к исследованиям это никакого отношения не имеет.

В бестолковом стремлении к наукообразию авторы перегружают статьи измерениями: деталями о производительности и дурными графиками.

С новыми языками или системами всё наоборот. Они способны менять ощущения от работы с машиной, поразить и дать почувствовать новизну. Сегодня, однако, это делают крутые веб-сайты или рост мощности процессоров или всякие хитрые маленькие устройства.

Искусство ушло.

Часть проблемы как раз и заключается в том, что искусство - не наука. Исследования в области системного ПО не могут быть исключительно наукой. Тут должно найтись место и технике, и искусству.

Что же в итоге получилось?

Многое:

PC. железо стало дешёвым, а дешёвое железо стало качественным. В конечном счёте, если оно не работает на PC, то от него нет проку, потому что среднестатистический компьютер - это PC.

Ещё в восьмидесятые изрядная часть работ в области системного ПО вертелась вокруг новых процессорных архитектур (RISC, iAPX/432, Lisp). Теперь всё уже не так. Основной источник новых проблем и (потенциально) интересных решений просто иссяк.

Опять-таки, большая часть изысканий в системной области велась с целью добиться переносимости программного обеспечения. Однако в условиях, когда аппаратная часть всегда одинакова, такой проблемы просто не возникает.

Всё дело в PC как в аппаратной архитектуре. Что касается софта, то и тут наблюдается то же самое.

Microsoft. На эту тему уже много сказано. Microsoft - лёгкая мишень. Этой корпорации досталась роль козла отпущения, но источник основных проблем вовсе не она.

Веб. Когда в начале девяностых случился Веб, научное сообщество было удивлено не меньше, чем коммерсанты. WWW заняла главенствующее место в качестве предмета дискуссий, а что толку? Сетью теперь правит бизнес.

Вклад исследователей тут невелик, несмотря на тонны статей о кэшировании, прокси, серверной архитектуре и тому подобном.

Стандарты. Чтобы компьютерная система была жизнеспособной, она должна следовать огромному списку массивных и часто меняющихся стандартов: TCP/IP, HTTP, HTML, XML, CORBA, Unicode, POSIX, NFS, SMB, MIME, POP, IMAP, X и т.д. Работы невпроворот, но если не уважать стандарты, останешься на задворках. На уровне железа ту же роль играют системы команд процессоров, шины и пр. При таком количестве "внешнего груза" для новаторства места остаётся немного.

Хуже того, коммерческие компании, которым эти стандарты "принадлежат", например, Microsoft и Cisco, преднамеренно усложняют следование всем стандартам, с тем чтобы окоротить конкурентов. Академические круги тут выступают в роли случайной жертвы.

Ортодоксия. В научных кругах используют Unix, X, Emacs и Tex. Это их мирок, зачастую единственное в компьютерном мире, к чему они когда-либо прибегали для работы. Двадцать лет назад студент сталкивался с множеством операционных систем, со всеми их плюсами и минусами. Новые сотрудники нашей лаборатории (Пайк имеет в виду Bell Labs - прим. переводчика) приносят свой мирок с собой или ожидают обнаружить его здесь. В этом есть смысл, однако были времена, когда работа в новой лаборатории означала шанс познакомиться с новыми методами работы.

Ограниченность опыта ведет к ограниченности воображения.

Ситуация с языками чуть лучше: во многих учебных заведениях в расписание включено изучение функциональных языков и пр. Однако и тут есть своя ортодоксия - C++ и Java.

В науке принято самые большие почести оказывать тем, кто доказал, что мы были не правы. Но только не в компьютерной науке.

Смена масштаба. Когда внешних ограничений так много, и столько всего уже сделано, самое интересное требует крупномасштабных усилий. Для того чтобы написать современную, реалистичную систему, понадобится не один человекогод. Для большинства университетов это непосильная задача.

Временная шкала тоже велика - от замысла до окончательной версии может пройти и пять лет. Опять же, для большинства аспирантов это неподъёмный труд.

В итоге, индустрия склоняется к разработке крупных, основополагающих проектов - операционных систем, инфраструктуры и пр., а исследовательские группы помельче предпочитают заниматься менее масштабными задачами.

В результате имеем три тенденции:

1. Не создавать, а измерять (феноменология, а не новаторство)
2. Стремиться не к ширине, а к глубине (микроспециализация, а не системная работа)
3. Брать что-то уже сделанное и заниматься его изменением.

Думаю, этим и объясняется спад в количестве операционных систем.

Unix. Новые операционные системы в наше время зачастую оказываются очередными попытками переработки Unix. Если они обладают новаторской архитектурой (а у некоторых она есть), первое, что делают разработчики - пишут слой эмуляции Unix.

Какой смысл во всех исследованиях в сфере системного ПО, если в результате все операционные системы оказываются неотличимыми друг от друга?

В конце семидесятых - начале восьмидесятых говорили, что Unix убил исследования в области операционных систем, поскольку никто больше не хотел браться ни за что другое. Тогда я в это не верил. Сегодня с сожалением вынужден признать, что это похоже на правду (несмотря на Microsoft).

Жертва собственного успеха: мобильность ПО привела к его повсеместному распространению. Это означало, что архитектура особого значения не играла, и теперь она осталась в одиночестве.

Linux - нечто новое и интересное, но это всё тот же Unix.

Linux - Microsoft Windows для учёных. Святая троица: Linux, gcc и Netscape. Естественно, это просто ещё одна ортодоксия. Они приобрели статус икон не из-за того, чем являются, а от того, чем они НЕ являются, а именно, продукцией Microsoft.

Однако в сугубо техническом плане они отнюдь не представляются чем-то выдающимся. А Microsoft, между тем, усердно трудится, и я возьмусь утверждать, что во многих аспектах (не во всех, впрочем), продукты MS, соответствующие вышеупомянутой троице, технически более совершенны. И становятся лучше с каждым годом.

Linux может угодить в ловушку Macintosh: чопорная изоляция приводит к (практически полному) устареванию.

К тому же, исследования в области системного ПО ничем особенным улучшению троицы не способствуют.

Стартапы. Начинающие компании - главные соперники учёных в плане идей, финансирования, кадров и учащихся. Но исследования, финансируемые государством и бизнесом, ориентированы на скорейший возврат инвестиций.

В результате, приоритеты оказываются другими. Во-первых, исследуется только то, что может дать большие деньги (или выход на биржу) за год. Во-вторых, горизонты слишком ограничены для долгосрочной работы. В-третьих, источники финансирования и сами испытывают то же давление, так что получается порочный круг.

Само мерило ценностей ошибочно.

Стэнфорд теперь агитирует студентов идти работать в начинающие компании, потому что преуспевшие руководители этих компаний потом помогают университету деньгами. Новый президент Стэнфорда, кстати, весьма успешный ИТ-предприниматель.

Бабушки за компьютером. Это значит, что ИТ-отрасль ориентируется в разработке систем и сервисов на "обычных людей". Всё внимание сосредоточено на приложениях и устройствах, а не на инфраструктуре и не на архитектуре, исконной вотчине исследований системного софта.

Причины, в основном, лежат в рыночной плоскости и в колоссальном количестве несовместимых устройств. На софте денег не сделаешь, только на железе, а потому давайте будем делать нишевые штукенции, и чёрт с ней, с Великой Новой Идеей.

Программируемость - некогда Великая Идея вычислительной техники - оказалась на обочине. И опять изыскания в области системного ПО в безнадёжном проигрыше.

Как быть

Стартапы слишком зациклились на кратких сроках и практических результатах, чтобы пробовать что-то новое. Большие корпорации, в свою очередь, упёрлись в существующие приоритеты, чтобы, опять-таки, браться за нечто новое. Стартапы сосут энергию из исследований. А от золотых лихорадок, как известно, остаются города-призраки; готовьтесь скоро очутиться там.

Давайте вернёмся к обдумыванию и построению систем. Узкопрофильность тут неуместна и малозначима, зато важна широта, и в этом суть системы.

Давайте попробуем поразмыслить над тем, как системы функционируют, и как они себя ведут, и не будем ограничиваться сравнением их между собой. Сосредоточимся на интерфейсах и архитектуре, а не только на программировании. Будем храбрыми и попробуем разные вещи, поэкспериментируем.

Финансовые структуры должны вкладывать деньги смелее, особенно в долгосрочные проекты. Университеты, в свою очередь, должны всегда оставлять студентам возможность работать на дальнюю перспективу.

Надо мерять успех идеями, а не только статьями и деньгами. Заставьте индустрию интересоваться вашей работой.

Что делать

Вокруг уйма полезных, интересных и ценных замыслов. Вот маленькие примеры в доказательство. Если поле истощено, это не от недостатка возможностей.

Только один графический интерфейс был серьёзно опробован, да и то его лучшие идеи были заложены ещё в семидесятые. В некоторых отношениях GUI даже стал хуже. Наверняка есть другие возможности (кстати, интерфейс Linux даже до уровня Windows не дотягивает).

Множество разговоров велось вокруг компонентной архитектуры, но успешной была только одна - конвейеры Unix (Unix pipes). Однако, вполне вероятно, можно строить интерактивные и распределённые приложения по модульному принципу.

Будущее за распределёнными вычислениями, однако сообщество языков программирования не слишком много внимания уделяет этим возможностям.

Сеть уже определяет, как системы представляют и используют информацию: принцип сводится к вынужденному взаимодействию, пользователь должен тянуться за информацией. Может быть, лучше гору к Магомету подтащить? Чтобы всё-таки информация сама шла к пользователю?

Системное администрирование тоже остаётся сложной проблемой. Не самой главной, но есть масса возможностей для нововведений (и не без коммерческих перспектив).

Выводы

Мир решает, какие компьютеры ему нужны. Исследователи системного ПО кое-как на это решение повлияли, однако в весьма незначительной степени, а теперь они просто вышли из дискуссии.

Сейчас дошло до того, что уже вообще сомнительно, чтобы кто-то взялся финансировать даже самые блестящие проекты, а если деньги и появятся, то едва ли найдутся подходящие для работы организации. Шансы на успех всегда были невысокими, теперь же они практически упали до нуля.

Сообщество - университеты, студенты, отрасль, финансовые организации - должны сменить приоритеты.

Сообщество должно принимать и исследовать неортодоксальные идеи.

Сообщество обязано отделить исследования от рыночной капитализации.

- Перевод Юрия Ильина. Публикуется с сокращениями.