在过去的十年中，Linux 爱好者们一直在滔滔不绝地谈论桌面 Linux 的内在伟大和即将到来的成功。我们的内核非常强大！我们的应用程序具有无限的可配置性！今年是桌面 Linux 年！谁还会使用 Microsoft Windows？这些说法以及类似的说法——尤其是在 20 世纪提出的那些——现在看来是如此的陈词滥调。并不是说我自诩为正确——哦不，我和其他任何人一样大肆赞扬。我也曾是一个皈依者。

至少，在我意识到 Linux 中的硬件支持非常糟糕之前是这样的。就像一副纸牌一样，我对桌面 Linux 的美好愿景崩溃了，从光彩夺目 180 度转变为可怕。我心碎了，每天晚上哭着入睡，并开始了一种莫名其妙的只吃奶酪和布丁的饮食。

但这并没有持续多久。有一天，Linux 社区决定为此做点什么。我们制定了一项计划，不仅要达到与其他桌面操作系统的功能对等，还要超越它们。在过去的一年半里，硬件支持取得了长足的进步。这就是关于进步了多少的故事。

在 Mac 上安装新的硬件外围设备的步骤可能如下所示

我们大多数人甚至不会将这两项列为步骤。第一项是物理上的必需品；第二项是最初和最终的目标。在步骤一和步骤二之间，遗失了 39 个其他步骤，对吗？内核模块？配置文件？重启？对 sed 和 awk 的广泛掌握？

在 Linux 历史上的某个时刻，对新硬件的支持很容易需要编译一个新的内核模块，成为 root 用户，编辑配置文件，加载所述模块，检查 dmesg，咒骂，删除模块，拔下硬件，重新插入硬件，重新加载模块等等。

被遗忘的，也许是被对自由软件的热爱和自己动手的活力所掩盖的，是东西应该能正常工作的观念。尽管编写我自己的内核模块可能很有趣——我在这里宽松地使用了“有趣”这个词——但有时我只是想插入我的相机，获取我的照片并完成任务。

在 2003 年末，Linux 系统已经为桌面硬件管理新架构的出现做好了充分准备。2.6 Linux 内核已经发布并迅速获得采用。它带来了许多其他新特性和改进，包括一种用于处理设备驱动程序的新机制，称为设备模型。设备模型首次允许内核构建其支持的设备的内存树。例如，我的鼠标和键盘都连接到我的 USB 集线器，该集线器连接到我的第三个 USB 端口，该端口位于我的第一个 PCI 总线上。如此丰富的层次结构为内核提供了各种各样的机会。然而，其中最有希望的一个是 sysfs。

sysfs 将此设备层次结构导出为文件系统。一个目录列出了系统上的所有总线。对于每个总线，另一个目录列出了给定总线上的所有设备。给定设备的文件可以链接到关联的模块。因此，遍历 sysfs 树将允许用户空间构建系统物理设备层次结构的完整图景，正如内核所看到的那样。

仅此一项就非常有用。但另一个内核功能 hotplug 进一步拓宽了视野。内核的 hotplug 基础设施在设备添加到系统或从系统中移除时通知用户空间。这允许应用程序实时了解 sysfs 的更改。它也允许创建 udev。

udev 是 devfs 的用户空间实现——devfs 是一种自动化的、动态的设备节点管理器。udev 不是一次性静态创建 /dev，而是响应系统可用的确切硬件，动态更新 /dev。然而，更重要的是，udev 将设备的内部知识及其设备节点置于用户空间中。hotplug、sysfs 和 udev 一起允许用户空间完全了解系统的硬件。

现在用户空间需要抓住这个机会。

那是 2003 年。那年夏天，我参加了渥太华 Linux 研讨会上由 Robert Sanford Havoc Pennington 主持的关于改进 Linux 桌面的 BOF 会议。在 BOF 会议上，Havoc 引用了他的题为“让硬件正常工作”的白皮书，其中他揭示了 Linux 桌面硬件管理的乌托邦愿景。我被吸引了，并做了笔记——见图 1。

图 1. 早期乌托邦计划笔记

我们最终向小组介绍了这个乌托邦，并讨论了可能的实现方案。BOF 会议在没有得到观众太多关注的情况下结束了，但 Havoc 和我 对情况和潜在的解决方案有了坚定的理解。其他责任阻止了我立即根据我的粗略草图采取行动，因此它们闲置在我的笔记本页面上。

两件事发生了，在没有我立即意识到的情况下，使这些页面变得生动起来。

首先，当时住在哥本哈根的 David Zeuthen 决定将 Havoc 的文档变为现实，开始 HAL 项目。HAL，最初是硬件抽象层，但现在不是任何东西的抽象，是一个系统级守护程序，它将 hotplug、sysfs 和 udev 捆绑在一起，以便为 Linux 系统提供一个单一的、全面的硬件视图，可以通过标准化接口访问。HAL 使应用程序可以发出“给我所有输入设备的设备节点”或询问“这台计算机是否连接了摄像头？”之类的请求。有了 HAL，曾经需要数百行黑科技，在硬编码的设备节点上操作，并深入了解 Linux 内部原理的东西，现在变成了一个简单的、优雅的 HAL 请求。实际上，David 的 HAL 为 Linux 带来了 21 世纪的硬件基础设施。

第二个具有颠覆性的事件发生在同年 12 月，当时我接受了 Ximian（最近被 Novell 收购）的工作，担任专门从事桌面的内核黑客。我的首要任务是弄清楚硬件情况。我与一位同事，来自俄亥俄州的无与伦比的 Joey Shaw 合作，我们坐下来讨论了我们对硬件管理的乌托邦愿景。

Joey 和我都认识到 2.6 Linux 内核、sysfs、hotplug、udev 以及现在的 HAL 提供的强大基础。我们得出结论，缺失的部分是 HAL 之上的层。我们已经有了一个丰富的基础设施；我们只是需要用它做点什么。

HAL 使用当时新兴但始终很有前景的项目 D-BUS 作为其通信机制。一方面，D-BUS 是一个普通的进程间通信 (IPC) 系统——类似于 CORBA，但更容易使用。另一方面，D-BUS 引入了系统范围消息总线的概念。除了每个用户的进程到进程通信之外，D-BUS 还允许 Linux 系统中的组件发送信号，宣布事件或向所有关心的人提供信息。信号可以宣布何时获得网络连接或笔记本电脑电池电量何时不足。堆栈中更高层的感兴趣的应用程序可以监听这些信号，并在收到信号后做出反应。

我们的计划实际上是用 D-BUS 信号淹没系统。让 HAL 和 Linux 系统的其他较低级别组件生成大量有用的信号，并让更高级别的组件响应、演变和反应。实际上，使 Linux 系统更加动态，并最终使硬件正常工作。

Joey 和我决定创建一个总括项目——一个元项目。该计划旨在刺激开发 HAL 感知的应用程序，这些应用程序可以在桌面上提供硬件策略。用户永远不需要配置硬件。它应该在用户插入硬件时自动发生。用户（甚至程序员）永远不必摆弄设备节点和深奥的设置。HAL 应该动态地为应用程序提供所有这些。用户永远不必猜测如何使用新硬件。如果我插入相机，我的照片应用程序应该运行。如果我插入 DVD，它应该开始播放。所有这些都应该神奇地、自动地和干净地发生。

我创造了“乌托邦计划”这个名字。毕竟，这有点乌托邦式。

我们没有中央网站或源代码存储库或可爱的徽标。“乌托邦计划”是一种事业和一种思维方式。我们有一个目标和一组用例，以及对事物无法正常工作的日益增长的反感。我们在博客上撰写文章，在会议上发言，并编写代码。我们一步一步地开始在 HAL 之上构建一组策略，并遵循以下规则

我在 2003 年 12 月下旬开始编写 GNOME 卷管理器。它最初是一个概念验证——一个测试我的想法的试验台。我想看看在 HAL 之上进行硬件管理的可行性。该计划是响应诸如“新硬件”或“插入音频 CD”之类的事件，并采取特定操作。GNOME 卷管理器只是一个简单的有限状态机，在一端接收与硬件相关的事件，并在另一端回复硬件引起的动作。棘手的部分是完全使用 HAL 来完成所有操作：没有轮询，没有黑科技。

GNOME 卷管理器实现了与块设备相关的乌托邦计划策略。当用户插入音频 CD 时，GNOME 卷管理器会播放它。当用户插入 USB 钥匙链设备时，GNOME 卷管理器会挂载它并打开一个 Nautilus 窗口。当用户插入相机时，GNOME 卷管理器会询问是否应自动将照片导入用户的照片管理应用程序（图 2 和图 3）。最近添加的功能甚至发现 GNOME 卷管理器正在管理 iPod！

图 2. GNOME 卷管理器在发现新照片时提示

图 3. F-Spot，一个照片管理应用程序

下一步是将 HAL 支持引入更多应用程序，Joey 和我将此过程称为 halification。接下来的几个月见证了额外的策略部分，例如自动打印机配置和无缝网络管理（图 4）。

图 4. NetworkManager 的网络切换小程序

对于打印机，Joey 为 CUPS（通用 UNIX 打印系统）编写了一个 HAL 后端，允许 CUPS 查询 HAL 以了解打印机的可用性。结果：插入打印机并当场自动配置它。

由 Red Hat 的黑客发起的雄心勃勃的 NetworkManager 项目旨在解决网络难题。该项目的早期设计师 Seth Nickell 将预期用例描述为电源插座：“你插上它，[它] 就通电了。” 例如，将笔记本电脑插入扩展坞，它会立即切换到扩展坞的以太网。走进你最喜欢的咖啡店，立即开始使用无线网络。NetworkManager 使联网变得简单，自动选择联网连接的最佳解决方案。

NetworkManager 的架构分为两部分。首先，一个 root 级别的守护程序与 HAL 并行运行，响应 HAL 事件并与系统的网络硬件通信。其次，一个或多个用户级组件实现策略并提供用户界面。这些组件共同为联网提供完整的解决方案。图 5 是该架构的图示。

图 5. NetworkManager 架构

今天，“乌托邦计划”的思维方式继续促进新的应用程序、有趣的黑科技和旨在使硬件正常工作的新项目。Novell、Red Hat 和其他公司的 Linux 发行版都采用了强大的基于 HAL 的基础设施。GNOME 项目正在全面集成 HAL 和 D-BUS。“乌托邦计划”的事业也正在 GNOME 之外传播，因为其他平台也在以类似的方式实施基于 HAL 的解决方案。

然而，Linux 开发从未停止。就像一只狂犬病的猎豹一样，开发工作向前冲刺，朝着更好、更快、更简单的解决方案迈进。对新硬件的支持不断涌入，并且不断实施符合“乌托邦计划”精神的解决方案，以提供无缝的用户体验。

当您的支持蓝牙的手机接到电话时，让您的音乐播放器静音等可爱的黑科技不是梦想，而是我们生活的现实。明天会带来什么可爱的黑科技？接下来我们将支持什么新硬件？下一个将被 halified 的应用程序是什么？加入我们并亲自回答这些问题吧！

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