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以Rails应用为例谈谈如何做好软件系统的依赖项目管理

现代软件体系

现代软件是人类合作的结晶,以homeland这个以Rails开发的小型论坛为例,Ruby 语言的依赖项有211项,Javascript 依赖项目更是达到了1811项,这无疑会遇到应用依赖的组件管理困难。例如,组件的许可证变动引发巨量修改,JS 组件中发生故意投毒事件,所以很多真正非常非常关心软件正确性的公司,基本的软件组件采用策略是 0 依赖。例如 37 signals,基本他们从来不用不是自己开发的组件(其他人会依赖他们组件,他们从来不依赖别人的组件);Google 的 Go 语言也自带了从机器码汇编器,做到了编译过程的 0 依赖,同时编译出来的 Go 程序只依赖于自身和libc库,基本也做到了 0 依赖;苹果公司的每一个新版本的 macOS,越做越小,依赖越来越少,最新的版本 perl python ruby 这些脚步语言也不再随操作系统发行。

这些组件依赖的管理方法才是提高软件质量的根本途径,但这样做的开发成本太高,代价过大,并不适合绝大多数的中小型企业。中小型企业往往会选择了一种类似市集开发的模式,尽可能的利用已有的组件,而不管这些组件是哪家公司的,只要协议上允许,无需付费,基本上管理层会同意任何组件的使用。(稍大一点的公司会有一个引入的评审,但国内不多见。)

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这基本构成了现代的软件体系,一个有很多薄弱层的高楼。

依赖项的管理策略

如果巨量的依赖性不可避免,那么依赖的管理就必须重视,Gitlab已经将依赖扫描作为基本功能提供,Github也会定期扫描托管的代码库,及时报告有漏洞的组件版本给开发者,而开发者基本上可以有三种策略来管理依赖。

永不升级

也就是从来不更改任何本软件系统的依赖项。这些依赖项在开发初期啥样,开发完毕也是啥样,上线后还是一样,10年以后还是完全一样的这些依赖项。现代依赖管理工具是支持重复安装锁定的依赖项的,所以重装机器,新的开发人员都可以对齐到最初的依赖项版本。

这个策略的优势是成本极小,引入组件依赖的Bug的概率为 0(当然无法避免自己写出 Bug 或者一开始的依赖项就有 Bug 的情况)。

但这个策略的劣势很多,比如即使从来不升级,还是无法保证应用运行的服务器物理上不损坏,VMware不升级,服务器的操作系统openssl版本不变动。这些变动往往在锁定依赖的软件系统上表现为无法在新硬件,新操作系统运行,从而导致这些应用最终只能安装在一个特定版本的操作系统上。

以 10 年的尺度来看,永不升级的项目基本就是死的,因为 10 年后的开发者是无法复现 10 年前的环境的,微软的系统这点上要远好于 Linux ,当然兼容性永远以稳定性为代价,众多的互联网公司实际还是使用 Linux ,其实已经做出了稳定性优先于兼容性的选择,那么永不升级的策略也只能在 Linux 上有 10 年左右的寿命。10 年以后即使系统还能跑,但是企业将非常非常难以找到懂 10 年前的技术的开发者。年轻的开发者一般 25 岁入行,35 岁跑路,除非企业愿意在 35 岁跑快递的那些不思进取的开发中寻找雇员,否则将非常难以找到维护人员。那些紧跟技术潮流的资深开发或者新人也基本上不愿意学习 10 年前的技术和依赖,所以,永不升级在商业上就不是一个合理的策略。

另外一个绕不开的问题是,在任何一个时间点开始的项目,他们的依赖在随后的岁月中必然会发现很多安全漏洞,由于永不升级策略,这些安全漏洞不可能被弥补,所以除非企业的应用完全不考虑安全性,否则永不升级策略客观上也是完全不可行的。

周期升级

周期性升级策略是一个折中的策略,每年或者每个季度升级一下,升级到最新的组件依赖项,并且一般会升级很多依赖项,是周期的长短而定,开发团队需要去解决这些依赖项的冲突或者Bug或者适配新功能,周期性升级策略一般伴随着大版本的更新,也必须走UAT用户确认测试流程,这些开发工作量都不小,很可能由于软件开发项项目压力而延期。一旦延期就将积累更巨量的依赖项更新,延期只会导致适配工作量的继续增加,基本上这是一种技术债。

以笔者经验,周期性升级的痛苦值是最大的,最后开发团队都会选择两条道路:

  1. 再也不升级了,开发感觉折腾的没完没了,从企业角度来说,周期升级成本也高,又没有得到任何短期内的商业优势,很容易感觉得不偿失。
  2. 选择依赖项永远保持最新策略。

永远最新

永远最新策略很简单,就是保持一个项目的所有依赖项都是最新的,一旦那个组件出了新版本,立刻升级上去,然后经过简单的冒烟测试(能跑起来就行)或者较为完整的CI(持续集成测试,会自动测试软件的一些基本功能),直接发到生产开始跑。

这个策略听起来十分的暴力,项目的依赖项没有经过测试就直接上了生产,但是其实结果并没有看上去那么可怕。原因有很多:

  1. 项目的依赖项作者一般都是资深开发,引入bug的概率并不大,而且依赖项本身在发布的时候基本都做了测试
  2. 项目的依赖项都是有 Semantic 版本控制的,开发在升级依赖项的时候,如果是大版本升级,也不可能直接无脑升级,肯定还是会根据组件的文档去做适配,由于永远升级策略在单个时间点只有一个依赖项升级,所以这部分工作量并不算多,一个合格的开发在每天开始工作前检查,升级,可能也就占用30分钟以内的时间。
  3. 项目产生的Bug有明确的指向,因为永远最新策略升级速度快,每次依赖项的变动往往只有一个,所以一旦生产有Bug,基本上立刻可以判定刚刚升级的依赖项有问题,修复Bug的速度可以少于3分钟,如果人的心脏停止,那么在6分钟以内也是可以救回来的,所以3分钟的Bug基本上可以认为没有Bug,只要运维人员,开发人员配合好,新依赖项基本可以认为引入不了Bug。

永远最新策略的优势就是克服了永不升级的问题,项目永远是活的,可以在任何正常的Linux下安装,可以使用任何主流的工具,永远能找到年轻的开发者。

当然永远最新也没有任何安全漏洞,毕竟一旦有安全漏洞,这些依赖的组件必然会发版本,然后应用就用上了。

永远最新由于一次只升级一个组件,理论上的改动是最小的,相比周期升级,一次升级的工作量也是最小的。

唯一的劣势可能就是必须有开发维护人员永远维护,像心跳一样不能停,一旦停就开始累积依赖更新,很快就会变成周期更新或者永不更新。

软件供应链

最近软件供应链这个词也在公开的面向企业管理者的媒体中频频出现,比如国内的再谈“开源软件供应链安全”
但实际上,开源软件没有供应链的概念,各个中小企业没有给任何它们依赖的组件付费,而供应链的本质,是企业依赖了其他人的组件,并因此付费。

所以在缺乏付费支持的情况下,软件组件并不是以一个供应链的机制在运行,虽然软件系统的确类似于硬件产品,依赖了众多的组件,但组件开发者和使用者之间,是不存在类似供应商的关系的,但不可否认的是组件开发者和使用者之间的确存在紧密的联系,笔者更愿意概括为:开源软件的责任。

使用开源软件责任

笔者认为开源软件的目的实际上是节约成本:

  • 节约使用者的成本
  • 通过找到开源软件的用户,并把用户变成开发者和测试人员,节约开发者的成本
  • 通过同一套代码,同一个概念模型,同一种开发方式降低沟通成本

所以开源软件作者和用户虽然没有法律意义上的相互责任,但是却有隐含的责任条款:

开源作者必须提供容易追溯审查的源代码,尊重使用者的兼容性要求,在满足绝大多数用户的前提下,提供安全无bug的新版本。

开源使用者也有责任有义务紧跟开源作者发布的新版本,因为作者刚写完脑子里面对新改动是最有印象的,如果使用者能够及时使用到生产/开发中,实际上是在帮助开发者测试。

开源软件使用者在长时间的使用某个开源组件后,也客观上能够成为新的开源组件维护者,人都是要死的,用户量庞大的开源组件却是永生的,维护者最大的心愿也是能够找到下一任维护者,让开源软件一直有维护,大家一直能使用。从这点看,开源软件开发方式实际上是一种来自未来共产主义的模式,更加需要各个参与方的自觉自我激励。

关于安全

Rails有异常多的安全实践,开源组件的安全性可以非常高,以Rails源码为例,任何一次递交,至少有1000个资深开发会扫一眼更改的代码。Rails也有专门的安全邮箱用来报告漏洞(不公开),直到发布完毕补丁版本后这些修补才会公开。

安全性的前提就是使用最新版本的组件,因为只有最新版本的组件才是没有任何已知问题/安全漏洞的。

推荐策略

所以软件系统的依赖管理策略其实只有一种,就是永远保持最新,这既是社区的要求,也是安全的要求,同时也是项目自身活力和吸引新的开发者/雇员的要求,当然大型的软件系统都是周期发版本的,所以也可以认为是一种周期更新,但是这种周期更新还是应该尽量的短,毕竟当只改了一个组件的依赖版本,而系统挂了,那肯定就是那个组件的问题,不用排查,而如果同时改了10个依赖的版本,那就没那么容易判断了。

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程序员与项目经理并不是上下级关系,产品经理负责定义产品的功能,程序员保证产品的性能,正确实现和安全,这些特性同样重要,甚至我认为正确性,性能和安全要比产品功能更重要。

但如果产品经理认为产品功能比性能,正确和安全重要,我看只有一种情况,这个产品严格来说还不是产品,因为没有用户,还没上线。

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最理想的就是一直更新,这样出现问题可以马上处理,也可以获得安全和功能上的收益。

但实际上,程序员每天的开发任务可能不掌握在自己手里,而是由产品经理安排。从产品经理角度,升级依赖没有开发新功能来得重要,有 bug 就程序员自己安排时间修(不关他事)。从程序员角度,升级依赖跟自己绩效不挂钩,做得好也没人知道,还不如多开发几个新功能,将来遇到 bug 或者更新困难,维护的人也不一定是自己。这样下来就不断累积屎山代码……

能及时更新依赖的,我觉得只有开源项目了,因为更新是否及时关系到项目的质量、声誉和存在价值。

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