Eigenschaften und Anwendungen von funktionalem Paketmanagement am Beispiel von Nix

108 Pages·2016·1.86 MB·German

Bachelorthesis
Eigenschaften und Anwendungen von
funktionalem Paketmanagement am
Beispiel von Nix
Betreuer : Prof. Dr. Christoph Reich
Zweitbetreuer : Msc. Florian Kemmer
Eingereicht am : 29.08.2016
Matthias Beyer
Immatrikulationsnummer: 244532
Robert-Gerwig-Platz 1, 78120 Furtwangen

Abstract i
Abstract
This paper examines the approach to functional management of software packages
and deployments on unix-like operating systems. Terms from the fields of software
installation, software deployment as well as the different methods of package mana-
gement are defined. Properties of functional package management and deployment
are cited. As implementation of functional package management mechanisms, the
„Nix“ package management software is introduced and its properties are cited. By re-
ference to „Nix“, properties of functional mechanisms are shown as well as their effect
on package management at all. Conventional imperative mechanisms are compared
to functional ones by use of three scenarios; advantages and disadvantages of both
approaches are described.
Diese Arbeit untersucht den Ansatz des funktionalen Managements von Softwa-
repaketen und Deployments auf unixoiden Betriebssystemen. Es werden die Begriffe
der Software-Installation, des Software-Deployments sowie verschiedener Methoden
des Paketmanagements definiert, die Eigenschaften des funktionalen Paketmanage-
ments und Deployments aufgeführt und mit imperativen Mechanismen verglichen. In
der Arbeit wird ausserdem der „Nix“ Paketmanager als Implementierung von funk-
tionalen Paketmanagementmechanismen vorgestellt und dessen Eigenschaften auf-
geführt. Anhand von „Nix“ wird aufgezeigt, wie sich die Eigenschaften funktionaler
Mechanismen auf das Paketmanagement auswirken. Mittels drei Szenarien werden die
herkömmlichen, imperativen Mechanismen sowie die funktionalen Mechanismen des
Paketmanagements verglichen; es werden Vorteile und Nachteile der beiden Ansätze
beschrieben.

Für meine Eltern

Inhaltsverzeichnis v
Inhaltsverzeichnis
Abstract . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . i
Inhaltsverzeichnis. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . v
Abbildungsverzeichnis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ix
Tabellenverzeichnis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xi
Quellcodeverzeichnis. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xiii
Abkürzungsverzeichnis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xv
1 Einführung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
2 Grundlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
2.1 Software-Installation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
2.1.1 Installation von Softwarepaketen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
2.1.2 Paketmanager . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
2.1.3 Abhängigkeiten und Konflikte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
2.1.4 Paketmanagement unter Debian . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
2.1.5 Paketmanagement unter CentOS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
2.2 Software-Deployment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
2.2.1 Problemstellung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
2.2.2 Chef . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
2.2.3 Puppet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
2.2.4 Ansible . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
2.3 Cloud Computing. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
3 Paketmanagement-Methoden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
3.1 Anforderungsanalyse. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
vi Inhaltsverzeichnis
3.2 Eigenschaften des imperativen Paketmanagement Modells . . . . . . . . 21
3.3 Erweiterung des imperativen Paketmanagements . . . . . . . . . . . . . . . 23
3.3.1 Inspektion des Prozesses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
3.3.2 Docker . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
3.3.3 „virtualenv“ unter Python . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
3.3.4 Zusammenfassung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
3.4 Funktionales Paketmanagement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
3.4.1 Gleichzeitige Installation von mehreren Versionen und Varian-
ten des selben Paketes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
3.4.2 Sichere Abhängigkeiten. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
3.4.3 Garbage Collection. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
4 Nix als Implementierung von funktionalem Paketmanagement . . . . . . . . 29
4.1 Nix Expressions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
4.2 Der Nix Store . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
4.3 Nutzerumgebungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
4.4 Pakete zwischen Hosts verschieben oder kopieren . . . . . . . . . . . . . . 32
4.5 Substitute . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
4.6 Channels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
4.7 Atomares Aktualisieren und Zurückrollen von Installationen. . . . . . . . 35
4.8 Multi-Level Paketmanagement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
4.9 Portabilität . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
4.10 NixOS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
5 Paketmanagement- und Deployment-Szenarien . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
5.1 Verwaltete Instanzen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
5.1.1 Evaluation mit Nix. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
5.1.2 Unterschiede bei einer Umsetzung mit Ansible . . . . . . . . . . . 42
5.2 Selbstaktualisierende VMs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
5.2.1 Evaluation mit Nix. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
Inhaltsverzeichnis vii
5.2.2 Evaluation mit APT. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
5.3 Dedizierte Paketerstellung und -Caching . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
5.3.1 Evaluation mit Nix. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
5.3.2 Unterschiede bei einer Umsetzung mit APT/Ansible . . . . . . . 53
6 Ergebnisse. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
7 Fazit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
8 Ausblick . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
Glossar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
Literaturverzeichnis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
Eidesstattliche Erklärung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71
Anhang . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72
A Abbildungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73
B Quellcode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
C Monatsberichte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83