Linux 软件包管理的演变及其对现代计算的影响
介绍
如果您曾经使用过现代 Linux 发行版，您可能体验过使用单个命令安装和更新软件的便利性。软件包管理器是这种易用性背后的工具，已成为 Linux 生态系统的基石，提供了一种结构化且高效的方式来管理软件。然而，Linux 软件包管理的历史是一段漫长而不断发展的旅程，最初软件安装是一个手动、繁琐且容易出错的过程。
在本文中，我们将了解 Linux 软件包管理的演变，从早期的手动安装到如今先进的自动化工具。我们将探讨软件包管理器是如何开发出来以解决不断增长的用户需求、依赖性问题以及对更高效的软件分发的需求的。最后，您将深入了解 Linux 软件包管理是如何演变的，以及它未来可能走向何方。
早期：手动安装软件
Linux 发行版的开端当 Linux 在 1990 年代初期首次推出时，它是一个令人兴奋但技术性很强的操作系统。与今天不同，当时没有使用单个命令轻松安装软件的方法。早期的 Linux 发行版，例如 Slackware 和 Debian，要求用户手动下载源代码、编译并自行安装。
Tarball 文件和源代码编译在早期，软件以 tarball 文件（包含程序源代码的压缩文件）的形式分发。用户必须解压这些 tarball 文件，通常使用命令 tar -xvf，然后在他们的系统上编译软件。这通常是一个多步骤的过程，需要运行配置脚本 (./configure) 来检查系统依赖项，使用 make 将源代码编译成可执行二进制文件，最后使用 make install 安装程序。
这个过程给予用户最大的控制权，但也充满了困难
- 依赖性问题，俗称“依赖地狱”：最大的挑战之一是确保安装了所有必要的库和依赖项。如果缺少必需的库，编译将失败，通常没有关于如何解决该问题的明确说明。
- 耗时：编译是一项资源密集型任务，需要时间和计算能力，特别是对于较大的程序。
- 错误风险：手动解决依赖项和配置错误会引入很高的错误风险，使得该过程对于除技术最熟练的用户以外的所有人来说都令人沮丧。
尽管存在这些挑战，但这种方法使 Linux 获得了强大且高度可定制的声誉。开源理念允许任何人调整和修改软件以适应他们的需求，但代价是用户友好性。
示例：使用 Tarball 文件安装软件让我们考虑一个在早期 Linux 中手动安装 wget 实用程序的示例
- 从软件仓库下载 tarball 文件：
wget http://ftp.gnu.org/gnu/wget/wget-1.20.tar.gz - 解压 tarball 文件的内容：
tar -xvzf wget-1.20.tar.gz - 进入解压后的目录：
cd wget-1.20/ - 根据您的系统环境配置安装：
./configure - 编译源代码：
make - 安装编译后的二进制文件：
sudo make install
此过程要求用户了解系统的架构和软件依赖项。这是一个繁琐的过程，但这是早期 Linux 用户的唯一选择。
软件包管理 1.0：软件包管理器的诞生
随着 Linux 越来越受欢迎，很明显需要一种更用户友好的方式来管理软件安装。这促成了软件包管理器的开发，软件包管理器是旨在自动化软件安装、升级和删除过程的工具。
Debian 和 RPM：最早的软件包格式最早和最具影响力的两种软件包格式是 Debian 的 .deb 和 Red Hat 的 .rpm (Red Hat Package Manager)。两者都引入了一种将软件作为预编译二进制文件分发的新方法。软件包不再要求用户下载和编译源代码，而是附带所有必要的二进制文件、配置文件和安装脚本。
- .deb：由 Debian 项目于 1993 年推出，
.deb软件包成为 Debian 及其衍生版本（如 Ubuntu）的标准格式。 - .rpm：由 Red Hat 于 1995 年开发，
.rpm被 Red Hat Linux、Fedora 和 CentOS 等使用。
虽然这些软件包格式使安装软件更容易，但它们没有解决依赖项问题。早期的软件包管理器（如 dpkg (Debian) 和 rpm (Red Hat)）可以安装软件包，但它们不会自动解析依赖项。用户仍然必须手动跟踪并安装软件包工作所需的所有必需库和依赖项。
早期的 .deb 或 .rpm 安装看起来像这样
- 对于基于 Debian 的系统：
sudo dpkg -i package.deb - 对于基于 Red Hat 的系统：
sudo rpm -i package.rpm
如果软件包具有未安装的依赖项，则安装将失败，需要用户手动查找并安装那些缺少的依赖项。
依赖项解析的兴起：APT 和 YUM
早期的软件包管理器通过使安装更容易解决了部分问题，但手动管理依赖项仍然是一个主要的痛点。为了解决这个问题，开发了更高级的软件包管理器来自动处理依赖项。
APT（高级软件包工具）APT 由 Debian 于 1998 年推出，通过自动化依赖项的解析彻底改变了软件包管理。当用户使用 apt-get 安装软件包时，APT 会检查任何缺少的依赖项并一并安装，从而消除了用户手动搜索和安装库的需要。
APT 的优点包括
- 自动依赖项解析：在安装期间自动处理依赖项。
- 集中式仓库：APT 可以直接从 Debian 的官方仓库拉取软件，确保用户安装的是受信任的、最新的软件。
- 升级和卸载：APT 还使升级软件或完全删除软件变得容易，清理不再需要的依赖项。
使用 APT 的示例
sudo apt-get install apache2
这个简单的命令安装了 Apache Web 服务器，以及任何必需的依赖项。
YUM（Yellowdog Updater, Modified，黄狗更新器，已修改）Red Hat 通过开发 YUM（RPM 软件包发行版的软件包管理器）来回应 APT 的成功。YUM 提供了与 APT 类似的好处，包括自动依赖项解析以及从集中式仓库拉取软件的能力。
YUM 还引入了一些附加功能
- 基于网络的仓库：YUM 可以从远程仓库下载和安装软件包，从而简化了网络连接系统的安装过程。
- 易于脚本化：YUM 的 API 使将软件包管理集成到脚本和自动化工具中变得更容易。
使用 YUM 的示例
sudo yum install httpd
此命令在基于 Red Hat 的系统上安装 Apache Web 服务器，解析并安装任何需要的依赖项。
现代化：软件包仓库和自动更新
随着 Linux 的不断发展，其软件包管理系统也在不断发展。现代软件包管理器扩展了其功能，包括集中式仓库、自动更新和改进的安全性。
集中式仓库现代软件包管理最重要的发展之一是集中式仓库的建立。这些仓库为软件提供了可信赖的来源，确保用户可以轻松安装和更新软件，而无需担心安全漏洞或过时的版本。
通过使用集中式仓库，发行版可以
- 维护版本控制：只有稳定、经过测试的软件版本才包含在官方仓库中。
- 安全软件分发：软件包使用加密密钥签名，确保用户从受信任的来源下载正版软件。
- 轻松交付更新：仓库使向用户交付更新、补丁和安全修复程序变得容易。
随着安全性成为越来越受关注的问题，尤其是在服务器环境中，开发了自动更新工具。诸如 unattended-upgrades（用于基于 APT 的系统）和 dnf-automatic（用于基于 DNF/YUM 的系统）之类的工具允许管理员计划和自动化更新，确保系统保持补丁更新和安全，而无需手动干预。
自动化更新有助于降低漏洞带来的风险，并通过确保及时应用关键补丁来提高系统稳定性。
当前状态：Flatpak、Snap 和 AppImage
通用软件包管理器Linux 发行版日益碎片化以及开发人员为多个发行版打包软件的负担导致了通用软件包管理器的开发。这些工具旨在通过提供跨发行版安装软件的方法来解决“软件包碎片化”问题。
出现了三种突出的通用软件包格式
- Flatpak：由 FreeDesktop.org 项目开发，Flatpak 允许开发人员将其应用程序与他们需要的所有依赖项打包在一起，从而确保跨发行版的兼容性。它还提供沙箱功能以提高安全性。
- Snap：由 Canonical 推出，Snap 提供了一种类似的跨发行版软件包格式。Snap 软件包被限制在安全的环境中，从而提供额外的保护以防止系统受到威胁。
- AppImage：与 Flatpak 和 Snap 不同，AppImage 采用不同的方法，将应用程序打包到单个可移植文件中。用户无需安装即可运行 AppImage，使其具有高度的可移植性和易用性。
这些通用软件包格式的主要优势包括
- 跨发行版兼容性：开发人员可以创建一个可在多个发行版上运行的软件包，从而减轻打包负担。
- 改进的安全性：Flatpak 和 Snap 都提供沙箱，将应用程序与系统隔离，从而降低了安全漏洞的风险。
- 易于使用：用户可以使用单个命令安装和更新应用程序，就像使用传统软件包管理器一样，而无需担心特定于发行版的依赖项。
安装 Flatpak 应用程序的示例
flatpak install flathub org.mozilla.firefox
安装 Snap 软件包的示例
sudo snap install vlc
Linux 软件包管理的未来
自动化和安全趋势随着 Linux 软件包管理的不断发展，主要趋势之一是进一步自动化。自动管理依赖项、更新甚至回滚的工具的引入使系统管理变得更加容易。在未来，我们可能会看到由 AI 驱动的更多自动化，系统将在没有用户干预的情况下智能地管理软件包和依赖项。
安全性也将仍然是主要关注点。随着更多敏感的工作负载转移到基于 Linux 的环境（尤其是在云中），我们将看到越来越强调安全软件包交付和沙箱，以防止系统受到威胁。
关注容器化和不可变系统另一个重要趋势是容器化应用程序（如 Docker）和不可变操作系统（如 Fedora Silverblue 和 Ubuntu Core）的兴起。这些系统通过将整个操作系统视为不可变对象，将软件包管理提升到一个新的水平，其中更改只能通过更新整个系统镜像来进行。这降低了系统损坏的风险，并确保跨不同环境部署的一致性。
随着容器化和不可变系统变得越来越流行，我们可能会看到在某些用例中，尤其是在云原生和企业环境中，传统软件包管理工具的使用逐渐减少。
对未来的预测展望未来，我们可以预期软件包管理系统将变得更加无缝和集成。AI 驱动的软件包管理器、增强的安全功能和基于容器的应用程序交付很可能定义 Linux 软件包管理演变的下一个篇章。这不仅使 Linux 对普通用户更易于访问，而且还将加强其在现代计算中的作用，从个人桌面到大规模企业部署。
结论
Linux 中软件包管理的演变是一个关于日益简单、自动化和安全的故事。从早期手动编译源代码到我们今天使用的先进自动化系统，这一旅程中的每一步都使 Linux 更加强大、灵活和用户友好。
当我们展望未来时，软件包管理的持续发展将在塑造 Linux 和开源软件的未来方面发挥关键作用。无论是通过 AI 驱动的自动化、容器化应用程序，还是下一代通用软件包格式，有一点是明确的：Linux 中的软件包管理将继续发展，以适应现代计算的需求。
George Whittaker 是 Linux Journal 的编辑，也是一位定期撰稿人。George 撰写技术文章已有二十年，并且是 Linux 用户超过 15 年。在空闲时间，他喜欢编程、阅读和游戏。
