Flatpak 是包管理吗

阅读本篇文章需要有所了解：Linux 发行版, Linux 桌面环境(Desktop Envrionment), 包管理(Package Manager)

博主第一次接触 Linux 是在高中，当时似乎是有个软件只有 Linux 版本，然后就参照着网上的文章试着安装 arch，具体的细节已经不太记得了。对当时的我来说，一堆不明所以的命令挺头疼的，一直害怕把电脑搞坏。

大学有段时间是双系统，日常使用中，Linux 系统特别容易“坏掉”，坏掉的原因千奇百怪。分层来看，硬件兼容/内核/驱动/系统库/依赖/桌面环境等等都可能有bug，这些组件还有点貌合神离，出问题是常有的事情，偶尔解决一两个问题是会有成就感，但是多了就单纯感到麻烦。

有个具体的例子，我看到的时候想笑又感同深受，Linus Tech 为了安装 steam 而卸载掉了桌面环境。

在 2020 年，偶然接触了 flatpak，不一会就把日常软件都 all in flatpak 了，而后也陆续维护了几个自己想使用的软件到 flathub。日常体验来说，我再也不用去担心哪天更新后软件没法使用了，不用自己手动管理软件的更新，不再担心不安分的闭源软件，不再担心系统更新会破坏我的主力软件。

在用上 flatpak 以后，我决定把 Linux Desktop 作为自己的主力系统。

Flatpak 解决了什么问题

首先，最重要的，和系统解耦。具体解决的就是上文 Linus Tech 的遇到的问题。其实类似东西挺早就在服务器上有了，就是容器，也就是 docker 那一套。接触过 Linux 发行版的朋友对包管理应该特别熟悉，同时还有依赖，仓库，源码，软件包，FHS等等概念，不过我们这里不讨论这套系统具体怎么工作。

我们来看看 Linus Tech 是如何不小心损坏了桌面环境。安装命令 sudo apt-get install steam，而后是一大片输出，其中有一段警告 WARNING: The following essential packages will be removed，而这里面包含了 pop-desktop，最后桌面环境就被这么卸载掉了。部分人会指出这是 Linus Tech 不熟悉的原因，或者是安装引导和关键包规避没有处理好，是包管理的问题，又或者是用 Linux 做桌面系统就是傻逼活该。

抛开现象看关键，一是安装用户软件需要sudo。有个挺好的类比，就是 Win 系统下的 UAC，经常使用 Win 系统的朋友一定听过重装系统这个词吧，那为什么你需要时不时重装系统呢，一个比较大的因素就是日常使用的大部分软件它们都请求 UAC 来安装或者运行。用车来比喻，一台原本挺好的车，为了某些功能，被送去了改装店，改装店的人当然能实现这个功能，但是这也不妨碍他们在车上装些额外的东西或者替换关键的零件，改装的次数多了，车慢慢就废掉了。

二是 apt-get 同时管理了用户软件和系统组件。以我的观念，依赖管理是一个复杂的系统问题，软件包之间杂乱的依赖关系，关系网中的每个节点时常会更新自身，不难得出，这里面的不确定性是随着包的增多而接近指数递增的。这也有个例子，偶尔看使用 npm 的开发者吐槽 node_modules，特别有意思。

这里我明确区分了用户软件和系统组件。系统组件，数量少，变化慢且稳定，多是被依赖，这些特点完美契合包管理。而用户软件，数量庞且杂，变化快同时随时可能死掉，依赖大量的库，这完全踩在包管理的雷区。当我们尝试把这两种类型的包融合在一起的时候，系统组件被某个用户软件“炸掉”就是意料之中的事情。

其次，就是引入了沙箱。这点解决的问题不用多说，近些年 Microsoft 和 Google 都在收紧各自系统用户软件的权限。国内的用户也在慢慢注意隐私和安全相关的概念。

然后就是统一。众所周知，Linux 发行版是相当碎片化的，比 Android 还要碎的多。博主就从 arch 换到 debian 换到 opensuse 换回 debian 最后固定在 fedora，还有数不清的小众中的小众发行版，同时这些发行版还有类似 Android 的版本碎片化。然后同时还要算上桌面环境的碎片化，gnome/kde/cosmic/xfce/lxqt/...。这些碎片化带来了相当糟糕(操蛋)的用户体验，也劝退了许多开发者。

最后站在开发者的角度，一直有两个矛盾的点。

一是和用户间系统环境不相同，这是碎片化的问题，不过导致 Linux 用户名声变臭了，比如常见的说法，用户数量最少，但是提出的问题是最多的。

二是和发行版间的，核心的矛盾在于发行版和开发者间对于依赖的版本有不同的要求。发行版需要某个组件保持最新版本或者不更新大版本，只更新安全更新。开发者就一点，用和开发环境一样的依赖版本。

Flatpak 是怎么解决的

运行时

运行时囊括了大部分公用基础库，比如 glibc，libstdc++，libcurl，xorg套件，wayland套件等等。
版本号 23.08/24.08，每年一次大更新，来引入 breaking change，而平常的维护会确保 abi 兼容。
不在运行时里的库，由软件自行 bundle，同名库优先加载 bundle 版本。类似 Win/Android 的做法。
运行时分为 Platform 和 SDK，简单来说，Platform 由 SDK 删减而来，主要删减头文件，静态库，编译工具链等等。

基本情况说明了，部分人会疑惑，为什么不直接使用 host 的库呢，这样更节省空间。

和系统解耦，不依赖也不假设 host 系统的库，这样就算是老掉牙的 debian oldstable，也能用上最新的库和软件。这也极大的解决了发行版碎片化的问题。

对开发者来说，确定的运行环境，可以决定依赖库版本的自由，可以更多把精力放到开发软件上。

bubblewrap 隔离

借由 Linux namespaces 来实现的非特权沙盒，具体可以阅读项目主页。

它保证了，在指定有限的权限下，让 flatpak 应用和 host 环境隔离开。

Portal(xdp)

隔离了 host 环境以后，我们需要一套经过验证的 IPC 接口，用来管理一些敏感的 host 资源。

具体可以参考 Android permisson，不过 android 是基于 binder，而 xdp 基于 dbus。

比较有意思的是，xdp 变相统一了 Linux desktop 混乱的桌面环境接口，qt/gtk/electron/... 现在都已经适配了 xdp。

Flatpak 是包管理吗

回到本文标题，Flatpak 是包管理工具吗？我认为不是。

我们对包管理的定义一般是限定在 Linux 发行版里的满足某些功能的软件，flatpak 和这些软件有许多相似之处，但是做法却完全不同。同时，最重要的，flatpak 没有办法替代传统的包管理，它更多是一个补充，让包管理回到“管理系统软件包”的职能上。flatpak 包的颗粒度非常粗，依赖关系也异常浅，无法去构建/操作发行版里的细小组件，比如 freedesktop sdk 自己就不是通过 flatpak 而是 BuildStream 来构建。

不过这其实是个开放问题，读者可以自己斟酌。

不如看看其他地方，比如 Android 的软件包安装程序是包管理吗?

Flatpak Tips和技术细节

运行时

`/app`

我们进入运行时里去具体看看

$ flatpak run --command=bash org.freedesktop.Sdk//24.08
[📦 org.freedesktop.Sdk ~]$ ls /
app  bin  dev  etc  lib  lib64  proc  run  sbin  sys  tmp  usr  var
[📦 org.freedesktop.Sdk ~]$ cat /etc/ld.so.conf 
include /run/flatpak/ld.so.conf.d/app-*.conf
include /app/etc/ld.so.conf
/app/lib
include /run/flatpak/ld.so.conf.d/runtime-*.conf
[📦 org.freedesktop.Sdk ~]$ ldd /usr/bin/ls
        linux-vdso.so.1 (0x00007f4737637000)
        libselinux.so.1 => /usr/lib/x86_64-linux-gnu/libselinux.so.1 (0x00007f47375bd000)
        libc.so.6 => /usr/lib/x86_64-linux-gnu/libc.so.6 (0x00007f47373be000)
        libpcre2-8.so.0 => /usr/lib/x86_64-linux-gnu/libpcre2-8.so.0 (0x00007f473731d000)
        /lib64/ld-linux-x86-64.so.2 (0x00007f4737639000)
[📦 org.freedesktop.Sdk ~]$ echo $PATH
/app/bin:/usr/bin

可以发现这其实就等效于一个遵循 FHS 的最小化发行版。

/app
作为每个软件的 Prefix，编译打包中，只有这个目录是可写的。
/app/lib
软件放置 Bundle library 的地方
/app/bin
默认在容器的 PATH 环境变量里，需要把软件的启动程序安装/链接到这里

[📦 org.freedesktop.Sdk ~]$ echo $XDG_DATA_DIRS
/app/share:/usr/share:/usr/share/runtime/share:/run/host/user-share:/run/host/share
[📦 org.freedesktop.Sdk ~]$ cat /etc/fonts/conf.d/50-flatpak.conf 
<?xml version="1.0"?>
<!DOCTYPE fontconfig SYSTEM "fonts.dtd">
<fontconfig>
        <!-- This has to be first so it is written while building the runtime -->
        <cachedir>/usr/cache/fontconfig</cachedir>

        <dir>/app/share/fonts</dir>
        <!-- Then this so it is written when building the app -->
        <cachedir>/app/cache/fontconfig</cachedir>

        <include ignore_missing="yes">/app/etc/fonts/local.conf</include>

        <dir>/run/host/fonts</dir>
        <dir>/run/host/local-fonts</dir>
        <dir>/run/host/user-fonts</dir>

        <!-- This is duplicated from the general config because we want to write there
             before the /run dirs, in case they are ever writable, like e.g with old
             versions of flatpak. -->
        <cachedir prefix="xdg">fontconfig</cachedir>

        <cachedir>/run/host/fonts-cache</cachedir>
        <cachedir>/run/host/user-fonts-cache</cachedir>

        <include>/run/host/font-dirs.xml</include>
</fontconfig>

/run/host/share/icons
对应 /usr/share/icons
/run/host/user-share/icons
对应 ${XDG_DATA_HOME}/icons
/run/host/fonts
对应 /usr/share/fonts
/run/host/user-fonts
对应 ${XDG_DATA_HOME}/fonts

全局权限

flatpak 可以给所有应用预制统一的权限。
这一点还挺好用的，比如我有一个文件夹，不能让任何应用看到，哪怕有 host 权限。

$ flatpak override --user --filesystem='xdg-config/fontconfig:ro'
$ cat ~/.local/share/flatpak/overrides/global
[Context]
filesystems=xdg-config/gtk-3.0:ro;!xdg-run/keyring;/nix:ro;xdg-config/fontconfig:ro;

[Session Bus Policy]
com.canonical.AppMenu.Registrar=talk

[Environment]
MOZ_ENABLE_WAYLAND=1

优先级

应用自己的权限配置是第一优先，而后是全局的。
不过 filesystem 权限不太一样，它自身就有优先级，比如 host/home 比一般的路径优先级要低。大致是先满足了 filesystem 自己的优先级再来论其他的。

system-wide and per-user

类似 Win 的把应用安装到所有用户和只为我安装。
注意这两边是完全独立开来的，都用的话，需要两份 runtime
我是推荐用 per-user，如果是家里共享的电脑，推荐 system-wide

system-wide

安装位置：/var/lib/flatpak/
需要权限来执行命令，发行版基本都有安装 polkit rule，当然你也可以用 sudo

per-user

安装位置：$HOME/.local/share/flatpak/
需要使用 --user flag ，加在命令后面

Flatpak 解决了什么问题#

Flatpak 是怎么解决的#

运行时#

bubblewrap 隔离#

Portal(xdp)#

Flatpak 是包管理吗#

Flatpak Tips和技术细节#

运行时#

/app#

host share#

全局权限#

优先级#

system-wide and per-user#

system-wide#

per-user#

Flatpak 解决了什么问题

Flatpak 是怎么解决的

运行时

bubblewrap 隔离

Portal(xdp)

Flatpak 是包管理吗

Flatpak Tips和技术细节

运行时

`/app`

host share

全局权限

优先级

system-wide and per-user

system-wide

per-user