1991 年，21 歲的芬蘭大學生Linus Torvalds 寫下第一行Linux 內核代碼時，多半沒有想到它會成長為今天這樣的龐然大物。當年8 月25 日，Torvalds 在Minix Usenet 新聞組裡發了一封帖子，稱自己正在做一個自由的操作系統，“就是個興趣愛好，不會搞得像GNU 那麼大那麼專業”。

事情的發展顯然遠超他的預期，如今小到傳感器，大到超級計算機，從智能手機、手錶、汽車等日常用品到航天器等設備，Linux內核的身影已無處不在。

隨著迄今為止最大版本  Linux Kernel 5.8  於今年8月初的發布，Linux內核已擁有超過2萬名貢獻者，歷史commit數超過100萬次，迎來一個新的里程碑。

上週恰逢Linux 29週年紀念日，Linux基金會發布了一份詳盡的Linux內核報告，涵蓋了自1991年9月17日首次發布以來，到2020年8月2日最新版本的Linux內核歷史。

版本控制：從 BitKeeper 到 Git

Linux基金會從2008年開始每年發布Linux內核報告，但此前一直難以將其發展過程完整串聯起來。今年，借助Daniel German博士的cregit工具，他們成功追溯到了第一個版本，Linux內核的發展時間線變得清晰。根據版本控制方式，可大致分為以下三個階段：

• pre-version control（前版本控制）： 1991年9月- 2002年2月4日
• BitKeeper： 2002年2月4日- 2005年4月15日
• Git： 2005年4月16日至今

版本控制對社區協作能力影響重大，這在2000 年代初是一件令人頗為苦惱的事情。使用版本控制系統，也就是 BitKeeper 之前，貢獻者需要將補丁提交至郵件列表，待Torvalds 接受後放進源碼樹，再發布整個樹的新版本。在這種方式下，具體是誰在做貢獻、貢獻的數量和路徑都不夠透明。

2002 年2 月4 日，BitKeeper 的使用標誌著Linux 內核commit 歷史的開啟。然而 BitKeeper 為專有軟件，這一決定在社區中遭受了長期質疑。直到2005 年，BitKeeper 擁有者Larry McVoy 決定收回無償使用BitKeeper 的許可。Torvalds 本人當時又對現成的 CVS 和 Subversion 等集中式版本控制工具感到不滿，因此自己動手，用十天時間寫出了Git 的第一個版本。

Git目前已成為開發者們非常熟知且廣泛使用的分佈式版本控制系統。Linus Torvalds則表現得更多的是迫於無奈，他曾聲稱自己“ 根本不想做源代碼管理，覺得這是計算機世界中最無趣的事情”。

自從版本控制系統由BitKeeper 改為Git 後，Linux 內核每年的貢獻者和commit 數量都在穩步增長。歷年的內核報告數據顯示，2005 年5 月發布的2.6.12 版本平均每小時收到2 次commit。15 年後，2019 年的平均數是每小時9.4 次。而在最新的5.8 內核中，平均每小時commit 數達到了10.7 次。

繁雜且自成體系的內核代碼

首個內核版本 linux-0.01.tar.Z 由88 個文件和10,239 行代碼組成，運行在i386 這樣單一的硬件架構上。到了5.8 版本，這一數據擴張為69,325 個文件和28,442,673 行代碼，並能夠在30 多種主要的架構上運行。

數量上的龐大僅是Linux 內核代碼的表象，它自身更是形成了一套複雜的體系，不熟悉的人往往不知從何處下手，極有可能“牽一發而動全身”。這或許也是內核維護者難尋的原因之一。

Linux內核發布第一天起的某些代碼仍在當前版本中使用，例如Torvalds和大學好友Lars Wirzenius共同編寫的  vsprintf例程，它也是為數不多存在至今的首次commit中的源代碼。

今年的內核報告提到，有 2,964 個能被追溯至1991 年的token 如今在5.8 版本中也能找到。5.8 版本超過一半的代碼寫於近7 年內，但之前所有年份都對此版本有貢獻。過去的代碼不斷在後續的版本中留下痕跡。

持續膨脹的內核文件量和代碼行數未見得完全是一件好事，為了使系統不變得臃腫，內核維護者需要做一些修枝剪葉的工作。Linux內核中未使用的代碼和文件都會被視情況刪除，有一些版本還會進行大的清理，例如2018年的4.17版本，刪除了8個架構，淨減少代碼大約180,000行。

不僅僅是源碼，Linux 內核維護者還會關注空白行和代碼註釋，以確保源碼的可讀性。

開發者原創證書和標籤管理

2004年對開發者原創證書（Developer Certificate of Origin，簡稱DCO）的標準化是Linux內核史上的一個關鍵變化點。DCO的引入為開發者和用戶提供了法律保護，同時又不至於增加程序負擔。它極大地提高了跟踪補丁進入內核的路徑的能力，加上版本控制系統向Git的過渡，DCO有效地減輕了開發者做貢獻的開銷，因此變得很受歡迎，後來也被許多其他開源項目採用。

隨著DCO 的標準化使用，現在幾乎所有的commit 都有一個Signed-off-by 標籤。通常每個commit 平均會有兩個該標籤，能夠反映代碼在合併之前的維護者層次結構，有助於追溯補丁進入代碼的路徑。

Signed-off-by 之外，Linux 內核還增加了表示審查的標籤（Reviewed-by 和Acked-by）。審查對內核代碼的質量來說相當重要，標籤的加入令這個過程更加清晰，有越來越多的維護者選擇使用標籤來表示已審查。

在審查git 倉庫時，Linux 基金會發現了一些比較有趣的標籤，像是”Enithusiastically-ack’d by”、”Thanksto”、”Based-on-the-Original-screenplay-by”、”Catched-by -andrightfully-ranted-at-by” 等等。但這些標籤並沒有像上述兩類一樣被廣泛採用。

行之有效的發布模式

Linux內核的發布模式已漸趨成熟，現在基本固定為Prepatch（或”-rc”）、Mainline、Stable和Long Term Stable 四類版本。

社區曾對發布週期進行了大量的探討和實驗，並逐漸找到了行之有效的發布模式，發布週期也幾乎完全可預測——每個發布週期由時長兩週的“合併窗口”開始，這時，新功能經適當的review 後可被納入接下來要發布的git 倉庫。一旦它被標記為rc1，那麼集成測試、調試和穩定化的周期就開始了。然後每週對rc 候選版本進行標記，直到達到目標質量和穩定性。發布後，隨著下一個合併窗口的到來，這個週期又開始循環。

內核的主線樹由Linus Torvalds 維護，這棵樹引入了所有新功能。新的主線（Mainline）內核每2 到3 個月發布一次。但這樣的發布節奏較慢，難以滿足大多數用戶的需求。因此，從2005 年開始，每週發行一次穩定版（Stable）內核。

用戶還想要受維護時間更長的版本，於是2006年發布的2.6.16版本成為第一個長期支持（LTS）版本內核。此後每年都有一個新的LTS內核，該內核將由內核社區維護至少2年（從4.4版本開始延長至6年）。Linux內核官網公佈了所有現存LTS版本的發行日期、EOL日期及維護者（目前6個LTS版本都由Greg Kroah-Hartman和Sasha Levin這兩人維護）。

貢獻者：長尾的力量不可忽視

不少組織都在為Linux內核做貢獻，貢獻者排行榜前列幾乎都被Intel、Red Hat、IBM、SUSE、Google、Samsung、AMD、Oracle、華為和ARM這樣的大企業佔據。

從2007 年到2019 年，Linux 內核共接受了來自1,730 個組織的780,048 次commit。排在最前面的20 個組織佔了68% 的commit 量。

在過去十年中，每年有超過400 個組織為Linux 內核做出貢獻。其中相當一部分可能只有過一次commit。從每年的commit 比例來看，其中1/3 貢獻來自神秘的長尾。也就是圖中最上面淺灰色“Others” 的部分。

Linux 基金會指出，企業的貢獻會根據業務需求和戰略的不同而有所變化。前20 名貢獻者中，有些是2007 年之後才加入，有些在此前做過很多貢獻的公司，被收購後便不再繼續參與。貢獻者的多樣性為內核發展賦予了一些彈性。

除了組織貢獻者，Linux 內核社區成員也致力於增加個人貢獻者的多樣性，他們通常願意花費自己的時間來指導新的開發者。Linux 基金會有一個Kernel Mentorship（LKMP）項目，用來幫助新加入開源的開發者進行實驗、學習，並為開源社區做出貢獻。

內核社區的共同目標：高質量、可靠性

報告的最後，Linux 基金會指出，內核社區的重點是保持一個共同的目標，即擁有一個沒有回歸的高質量操作系統，願意根據需要創建新的流程和工具，以幫助提高效率，並繼續提升Linux內核的可靠性。

內核測試現在也引入了一些自動化測試工具：靜態分析工具如sparse（語義解析器）、smatch（源匹配器）和cocicheck（語義補丁，測試特定的bug），由0-day 和Hulk Robot 這樣的自動測試機器人在Linux 內核樹上運行。機器人在發現和跟踪bug 上起到不少作用。這些測試工具能夠幫助開發人員跟上上游內核的速率變化，並繼續改進內核版本，提升其穩定性。

Linux 內核如今被應用於諸多領域，基金會認為，改進基礎設施，進行正確的安全分析，是接下來要應對的重大挑戰之一。目前Linux 內核已擁有一個很好的基礎，它應當繼續引領創造最佳實踐，以促進整個開源軟件行業的發展。