Магия как метафора: язык и культура Unix

Обзор

Вокруг Unix наросло целое поле терминов, заимствованных из магии и мифологии: daemon, wizard, spell, zombie, само слово «magic». Эта заметка — про культурную половину темы: откуда взялся такой словарь и что он на самом деле обозначает. Технические механизмы, которые носят то же слово в названии, — сигнатуры файловых форматов (magic numbers), magic(5), Magic SysRq, magic cookie аутентификации X — работают по своим правилам и разбираются отдельно; здесь предмет — само слово.

Тезис, ради которого статью стоит держать в базе: «магия» в Unix — не украшение, а рабочий термин с довольно точным значением. Так называют то, что работает по правилам, которые не выводятся из общих принципов и должны быть просто известны. Это отличает магию от «костыля» (kludge), который, наоборот, работает вопреки принципам. В системе, выросшей эволюционно за десятилетия, много поведения держится на неочевидных свойствах — компилятора, железа, исторической реализации, — которые нельзя переоткрыть из первых принципов, а можно только знать. «Магия» — честная метка, которую культура повесила ровно на такое знание. Поэтому ему и место в базе знаний: магия — это то, что передаётся, а не выводится.

Жанр для базы новый — это история и лексикография, а не техническое руководство. Он оправдан тем, что понимание, откуда взялись имена, — та же причинно-следственная связь, которую база и разбирает, только применённая к людям, а не к системам.

Что слово значит на самом деле

Jargon File — словарь хакерского сленга, о котором ниже отдельно, — определяет magic в первом значении как «пока необъяснимое или слишком сложное, чтобы объяснять; то, что работает, хотя никто толком не понимает почему». Термин существует в градациях, и они не синонимы:

Ключевое различие — то, ради чего стоит удерживать эти оттенки в голове, — проходит между «магией» и «костылём». Магия работает по правилам, которые существуют и верны, но не выводятся из общих принципов: их надо знать. Костыль (kludge, в определении Jargon File — «работает по неправильной причине») работает вопреки правилам, как временная подпорка под конкретный случай. Магия — про полноту знания, костыль — про его отсутствие. Смешивать их — значит путать вещь, которую стоит записать и передать, с вещью, которую стоит переписать.

Почему такой термин вообще понадобился. Система, собранная не по единому проекту, а наросшая слоями, полна поведения, которое опирается на частные свойства окружения: как именно компилятор сохраняет регистры, какого размера сектор у диска, что оставалось верным в предыдущей реализации. Это знание нельзя переоткрыть рассуждением — только унаследовать. «Магия» и есть категория для такого знания: маркер того, что здесь работает устная традиция, а не общий принцип.

Классические примеры

«You are not expected to understand this»

Самый известный комментарий в истории исходного кода стоит в ядре Unix V6 — в файле slp.c, в коде переключения контекста (функция swtch), на строке 2238 по нумерации «Lions' Commentary». Он соседствует с кодом savu/retu, сохранявшим и восстанавливавшим состояние процесса при переключении:

/*
 * If the new process paused because it was
 * swapped out, set the stack level to the last call
 * to savu(u_ssav).  This means that the return
 * which is executed immediately after the call to aretu
 * actually returns from the last routine which did the
 * savu.
 *
 * You are not expected to understand this.
 */

Комментарий обычно читают как браваду о сложности кода. Ритчи позже пояснил, что смысл был обратный: фраза означала «этого не будет на экзамене», а не «вам этого не понять». И тут ирония, которая и делает пример показательным: авторы сами не до конца понимали, что происходит. Механизм savu/retu был фундаментально сломан — он полагался на возврат через кадр стека, сохранённый в другой процедуре, и это работало на PDP-11 лишь потому, что компилятор так генерировал код возврата. При переносе на Interdata всё развалилось: другой компилятор сохранял другой набор регистров. Ритчи и Стив Джонсон потратили около недели, убедились, что механизм неисправим правкой компилятора, и переписали примитивы переключения заново.

То есть самый знаменитый «магический» комментарий помечает ровно то, о чём тезис статьи: работающую опору на неочевидное свойство, которое надо знать, а не выводить, — и когда свойство меняется (новый компилятор, другая архитектура), магия перестаёт работать. Jargon File зафиксировал фразу как «канонический комментарий к чему-то магическому или слишком сложному, чтобы толком объяснять».

Магические константы

Слово «magic number» несёт два разных смысла, и путать их не надо. Сигнатура в начале файла, по которой file(1) опознаёт формат, — это техническая тема (разбирается отдельно). Культурно интереснее другой пласт: константы-часовые, которыми заполняют память при отладке. 0xCAFEBABE стоит в начале каждого файла класса Java. По рассказу самого Гослинга, команда обедала в кафе, которое между собой звала «Cafe Dead» (по легенде там когда-то играли Grateful Dead), и, заметив в этих словах шестнадцатеричное число, он пустил CAFEDEAD на формат persistent-object-файлов (позже вытесненный RMI), а классам в пару подобрал CAFEBABE. Версий происхождения две: по второй, от Патрика Нотона, число выбрали ещё до того, как язык назвали Java, и главным конкурентом был 0xDEADBABE. Детали расходятся, но обе сходятся на кофейной теме и ставке на запоминаемость. 0xDEADBEEF, 0xBAADF00D, 0xFEEDFACE широко используют как заполнитель неинициализированной или освобождённой памяти — узнаваемый узор в отладчике говорит больше, чем нули. Это шутки с функцией: запоминаемость и есть цель, а не побочный эффект.

Числа с историей

Некоторые ограничения пережили породившую их причину и стали «магическими» именно в этом смысле — их надо знать, потому что вывести их уже неоткуда.

Предел в 14 символов на имя файла в ранних Unix — не решение, а следствие структуры: запись каталога в V6/V7 занимала ровно 16 байт (2 байта под номер инода плюс 14-байтовое поле имени, DIRSIZ). Ограничение держалось, пока FFS в 4.2BSD не подняла его до 255. Блок в 512 байт — размер сектора диска PDP-11; Unix считал хранилище в 512-байтовых блоках, и df, du, dd до сих пор по умолчанию оперируют этой единицей. Диски давно перешли на физический сектор в 4096 байт (Advanced Format), но продолжают предъявлять системе логический сектор в 512 байт (режим 512e) через эмуляцию с read-modify-write — чисто ради совместимости. Число пережило железо, которое его породило. Его преемник, 4096, сегодня сам стал магическим числом: размер страницы памяти, блока файловой системы, значение PATH_MAX в Linux.

Демоны, волшебники и заклинания

daemon

Термин ввела команда CTSS (группа Корбато в MIT Project MAC, начало 1960-х), и назван он в честь демона Максвелла — воображаемого агента, который в фоне неустанно сортирует молекулы, — а не христианского демона. Расшифровка DAEMON как «Disk And Execution Monitor» придумана задним числом. Jargon File разводит daemon (полноценный фоновый процесс, программа) и demon (дремлющая часть внутри программы, ждущая условия). Маскот BSD, демон Beastie, — визуальный каламбур на это слово. Суффикс -d в именах служб (sshd, httpd, crond) — прямой след того же термина.

wizard

Одно слово разошлось в противоположные стороны. Базовое значение по Jargon File — эксперт, которому позволено то, что запрещено обычным пользователям (wheel-привилегии), Unix-системщик; «Unix Wizard» до сих пор встречается как название вакансии. Из этого корня выросли два расходящихся смысла. В играх (NetHack) «wizard mode» — привилегированный отладочный режим, где игроку доступно всё. В графических интерфейсах «setup wizard» — пошаговый диалог, где эксперт-проводник ведёт пользователя за руку через задачу. Общий предок — «волшебник как знаток», но развилка чёткая: в одном случае власть даётся пользователю, в другом пользователю одалживается чужая компетентность. Точное происхождение интерфейсного «мастера установки» первоисточником не подтверждается; usage связывают с софтом Microsoft начала 1990-х, но это не проверено.

Source Mage: метафора, доведённая до конца

Большинство магических терминов разрозненны, но дистрибутив Source Mage GNU/Linux превратил метафору в цельную систему именования. Инструкции по сборке пакета называются «заклинаниями» (spell), установка — «cast», удаление — «dispel», пакетный менеджер — «sorcery», набор заклинаний — «grimoire», все гримуары вместе — «codex», а утилиты scribe и gaze управляют ими и опрашивают систему. Это не проза, а настоящие имена команд:

cast firefox        # собрать и установить пакет
dispel firefox      # удалить
scribe update       # обновить гримуары
gaze search editor  # найти доступные заклинания

Девиз проекта — «Linux so advanced, it may as well be magic» — прямая отсылка к третьему закону Кларка о неотличимости достаточно развитой технологии от магии.

Процессы: zombie, orphan, reaper, kill, nice

Словарь управления процессами — антропоморфный и мрачноватый, и это не случайность: он кодирует модель. Зомби (в ps — defunct) — завершившийся процесс, за которым родитель ещё не пришёл через wait: по определению wait(2), «ребёнок, который завершился, но не был ожидаемым, становится зомби»; ядро держит о нём минимум данных (PID, код завершения), пока его не «пожнут». Сирота (orphan) — процесс, чей родитель завершился; его усыновляет init или ближайший subreaper. Жнец (reaper) собирает мёртвых: init пожинает сирот, а PR_SET_CHILD_SUBREAPER (prctl(2), появился в Linux 3.4) позволяет менеджеру служб стать таким под-init для своих потомков. kill посылает сигнал — не обязательно смертельный, имя тут преувеличивает. nice: высокое значение niceness понижает ваш приоритет — вы «уступаете» другим. За лексикой стоит модель: у процессов есть родители и дети, они умирают, кто-то обязан убирать за ними, а отношения образуют дерево.

Jargon File как памятник

Файл начал Рафаэль Финкель в Стэнфорде (SAIL) в 1975 году под именем AIWORD.RF; в 1976-м Марк Криспин скопировал его в MIT, где его расширяли Криспин, Гай Стил и Ричард Столлман. В 1983-м Гай Стил издал его книгой «The Hacker's Dictionary». После этого файл заглох вместе с культурой AI Lab, а в 1990-х его подхватил Эрик Реймонд и выпустил «The New Hacker's Dictionary» (1991, переиздания 1993 и 1996). Вокруг его редактуры есть споры: критики обвиняли Реймонда в том, что он сместил фокус к Unix-культуре в ущерб более старым культурам, откуда файл вырос, и что после издания 1993 года он добавлял термины, отражающие его собственные взгляды и словарь. Так что «памятник» ещё и оспариваемый — это запись, которую вёл человек со своей позицией.

Ценность файла сейчас в том, что он фиксирует значения, нигде больше не записанные. Часть терминов вышла за пределы субкультуры и стала общеупотребимой: bug, patch, kludge, heisenbug, bit rot, bogon. Здесь же полезно помнить про ложные этимологии, которых в этой области много. «Bug» не пошёл от мотылька, застрявшего в реле Harvard Mark II в 1947 году: сама запись в журнале — «first actual case of bug being found» — показывает, что слово уже было в ходу, а Эдисон называл «жучками» неисправности ещё в 1870-х. «Patch» тоже не про заплату на бумажной ленте: по Jargon File это временная правка, исторически — прямое изменение двоичного кода (тумблерами на передней панели, «абсолютным шестнадцатеричным» на IBM), а не правка исходника.

Язык живой, и часть словаря состарилась: многие термины относятся к машинам, которых давно нет (коинеджи из мира PDP-10 и ITS), а сам Jargon File существенно не обновлялся годами и стал наполовину историческим документом. Это не обесценивает его — но читать его надо как срез, а не как актуальный справочник.

Зачем это знать

Практический смысл прямой: терминология — это интерфейс к чужому коду и переписке. Не зная слоя отсылок, читаешь комментарии в ядре, сообщения коммитов, man-страницы и треды в рассылках с потерями — половина смысла в них держится на общем словаре. Встречается эта лексика сегодня повсюду: комментарии в исходниках ядра, имена утилит (суффикс -d, демон BSD на обложках), тексты сообщений об ошибках, RFC с их отдельной традицией юмора (первоапрельские RFC: 1149 про IP поверх почтовых голубей, 2324 про протокол управления кофейником и код HTTP 418, 1925 про двенадцать сетевых истин).

Обратная сторона тоже реальна. Жаргон — это ещё и барьер для входа, и у культуры «магии» есть законная критика: знание, которое нарочно не документируют и передают только устной традицией, перестаёт быть знанием. «Магия» — честная метка для пробела в документации, но пробелом она быть не перестаёт. И это замыкает круг к тезису и к назначению самой базы: ценность того, чтобы назвать что-то «магией», — в признании, что это надо записать, потому что переоткрыть рассуждением уже нельзя.

Источники

• Jargon File / The New Hacker's Dictionary — словарные статьи magic, deep magic, black magic, heavy wizardry, voodoo programming, daemon, demon, wizard, kluge, heisenbug, bit rot, bogon, patch, DEADBEEF, «You are not expected to understand this»
• Jargon File: Revision History — история файла от SAIL 1975 до редактуры Реймонда
• Dennis Ritchie, «Odd Comments and Strange Doings in Unix» — собственное пояснение Ритчи: смысл фразы, сломанный механизм savu/retu, перенос на Interdata
• То же в репродукции на вики TUHS — дублирующая копия того же текста Ритчи
• Lions' Commentary on UNIX 6th Edition — исходники V6, файл slp.c с исходным комментарием
• wait(2) — определение зомби, усыновление сирот процессом init
• PR_SET_CHILD_SUBREAPER (prctl) — механизм subreaper, появившийся в Linux 3.4
• Source Mage GNU/Linux — Intro и Grimoire — терминология cast, dispel, sorcery, grimoire, codex, scribe, gaze
• Джеймс Гослинг о CAFEBABE и CAFEDEAD — версия автора языка (сообщение Биллу Бамгарнеру): «Cafe Dead», CAFEDEAD под persistent-object-формат (позже вытеснен RMI), CAFEBABE для классов
• comp.lang.java: ответ Патрика Нотона о CAFEBABE — вторая версия происхождения (число выбрано до имени Java, конкурент 0xDEADBABE); подборка Билла Веннерса
• UNIX V7 sys/dir.h — запись каталога: d_ino (2 байта) и d_name[DIRSIZ] при DIRSIZ = 14, итого 16 байт
• McKusick et al., «A Fast File System for UNIX» — FFS в 4.2BSD подняла предел имени файла до 255 символов
• dd(1), du(1) — 512-байтовый блок как единица учёта; для dd — размер блока по умолчанию
• Advanced Format и 512e (IDEMA) — эмуляция 512-байтового сектора (read-modify-write) поверх физических 4096
• Linux include/uapi/linux/limits.h — PATH_MAX = 4096 (и NAME_MAX = 255)
• RFC 1149, RFC 2324, RFC 1925 — традиция первоапрельских RFC
• Corbató о термине daemon — свидетельство о происхождении слова от демона Максвелла (вторичный источник, приводит слова Корбато)

Связанные заметки

• FreeBSD — архитектура и философия — система как единый инженерный продукт и её маскот-демон; корни того же словаря
• Linux — ядро: сборка, модули, параметры — где эта лексика живёт сегодня: комментарии и имена в исходниках ядра
• TLPI — база знаний — механика процессов за терминами zombie, orphan, reaper, kill, nice