Asahi Linux báo cáo tiến độ 7.3: Thunderbolt, game Windows và đổi giấy phép

Asahi Linux vừa công bố báo cáo tiến độ cho nhánh Linux 7.3, và đây là một trong những kỳ báo cáo dày đặc thành tựu nhất từ trước đến nay. Dự án đưa Linux lên chip Apple Silicon này đã đạt được bước ngoặt ở nhiều mảng: driver Thunderbolt chính thức được gửi lên kernel upstream, hỗ trợ M3 ra mắt đại trà, và lần đầu tiên chạy được game Windows trên macOS ARM mà không cần máy ảo.

Đáng chú ý không kém, nhóm phát triển cũng tuyên bố sẽ chuyển toàn bộ kho mã nguồn từ giấy phép MIT sang GPLv2 trở lên, sau khi phát hiện nhiều nỗ lực lợi dụng giấy phép lỏng để chiếm đoạt công sức của dự án.

Minh họa tiến độ Asahi Linux

Đưa mã lên upstream: hai driver lớn cập bến

Công việc upstream (đưa mã vào nhân Linux chính thức) tiếp tục tiến triển. Trong chu kỳ này, hai driver quan trọng lọt vào danh sách: macaudio và avd.

Driver âm thanh macaudio mất nhiều công sức để chuẩn bị vì hệ thống âm thanh trên chip Apple Silicon khá đặc biệt, đòi hỏi nhiều thay đổi ở lõi ALSA (kiến trúc âm thanh của Linux). Apple cũng dùng biến thể riêng của ampli loa và tai nghe, buộc nhóm phải chỉnh sửa đáng kể các driver đã có upstream. Bộ driver và thay đổi Devicetree này chiếm khoảng 3.100 dòng trong tổng patchset.

Driver AVD thì có tốc độ nhanh chóng mặt: chỉ sau chưa đầy 3 tháng trong cây mã downstream đã lên được upstream, thời gian quay vòng ngắn nhất từ trước tới nay cho một thành phần SoC lớn. Driver AVD cùng các thay đổi Devicetree liên quan lên tới khoảng 13.000 dòng mã.

Chu kỳ này cũng có Devicetree khởi tạo cho M4 Pro, M4 Max và cả M5. Ở giai đoạn đầu, các Devicetree này chỉ đủ để khởi động SoC tới màn hình TTY, nhưng công việc kích hoạt thêm tính năng vẫn đang tiếp tục.

Dự án cũng bắt đầu chuyển sang cách làm upstream-first (viết mã trực tiếp cho upstream trước) ở những chỗ phù hợp. Các thay đổi cho driver TI USB-PD và SPMI phục vụ thiết bị mới, cùng hỗ trợ ban đầu cho Thunderbolt, đều được phát triển theo hướng này ngay từ đầu.

M3 chính thức ra mắt đại trà

Sau khi thử nghiệm qua cờ EXPERT trên trình cài đặt, hỗ trợ M3 giờ đây đã sẵn sàng cho mọi người dùng mà không cần bật cờ đặc biệt, vì nhóm nhận được gần như không có báo lỗi nào từ những người dùng thử đầu tiên.

Bản cập nhật còn bật DCP (bộ xử lý hiển thị) cho dòng M3, giúp cải thiện hiệu năng và thời lượng pin, đồng thời cho phép dùng chế độ ngủ (sleep) cũng như sử dụng được vùng quanh tai thỏ (notch) trên MacBook.

Về mặt ảo hóa, nhóm đã tiến thêm một bước với các máy M5. Phiên bản macOS hỗ trợ M5 đều bắt buộc dùng Exclaves — các ứng dụng nhỏ chạy trong môi trường cô lập do Secure Kernel kiểm soát, giao tiếp với XNU qua giao thức IPC tên Tightbeam. Nếu không tìm thấy Exclaves đang chạy, XNU sẽ panic. Nhóm đã tìm ra cách đặt Secure Kernel và Exclave userspace vào một máy ảo riêng, hiện có thể khởi tạo tới ba máy ảo ở EL1 dưới m1n1, nhờ đó có thể ảo hóa và dịch ngược macOS trên cả máy M4 lẫn M5.

Riêng GPU M3 vẫn là ngoại lệ lớn. GPU trên M3 khác biệt đáng kể so với M1 và M2, tới nay m1n1 đã khởi tạo được GPU và nhóm dịch ngược đã vẽ được một hình tam giác. Apple tiếp tục đưa ra những lựa chọn thiết kế kỳ lạ, đòi hỏi nhiều công sức kỹ thuật để tích hợp vào Mesa upstream.

Thunderbolt: 5 năm và một cái kết có điều kiện

Hồi tháng 1/2024, nhóm từng hứa sẽ hỗ trợ Thunderbolt trong năm đó — một lời hứa họ thừa nhận là sai lầm và không muốn lặp lại. Gần hai năm sau, Thunderbolt đã có mặt, nhưng chưa trọn vẹn.

Nguyên nhân chậm trễ nằm ở chỗ Apple tự thiết kế bộ điều khiển Thunderbolt: một lõi Cortex-M3 chạy RTKit kết hợp router Thunderbolt/USB4 riêng, mỗi cổng USB-C hỗ trợ Thunderbolt có một bộ như vậy. Vì hầu hết bộ điều khiển trên thị trường đều do Intel sản xuất, hệ thống con Thunderbolt của Linux được thiết kế xoay quanh chúng và giả định nhiều đặc tính phần cứng mà bộ điều khiển của Apple không có. Ngoài ra, đường reset của bộ điều khiển này lại được điều khiển bằng cách ghi bit vào giữa vùng MMIO của PMGR, một kiểu thiết kế không giống bất kỳ khối phần cứng nào khác.

Kỹ sư Sven đã theo đuổi công việc "không tưởng thưởng" này gần 5 năm. Hiện tại, Asahi Linux chỉ hỗ trợ USB3, XDomain và Thunderbolt Networking — đủ để cắm thiết bị USB hoặc nối hai máy Thunderbolt và ping nhau. Việc truyền tải PCIe và DisplayPort, vốn cần thiết cho hầu hết dock Thunderbolt, vẫn chưa được hỗ trợ.

Chơi game Windows không cần máy ảo

Đây có lẽ là phần gây chú ý nhất. Chạy game PC trên Asahi Linux vốn là điểm đau lớn: phải dịch mã x86/amd64 sang arm64 với độ trễ thấp, xử lý API Windows, và quan trọng là nhiều game giả định trang bộ nhớ 4 KiB để tối ưu hiệu năng.

Trước đây, cách giải quyết là chạy qua muvm (máy ảo nhẹ), nhưng giải pháp này tốn khoảng 20% hiệu năng tùy tác vụ, không dùng được Wayland, I/O chậm và gặp vấn đề với một số thiết bị nhập liệu.

Bước ngoặt đến từ P3S (Per Process Page Size), một bổ sung của các kỹ sư Google Kalesh Singh và Frederick Mayle cho nhân Android. Trên hệ thống ARM64, độ chi tiết bảng trang được điều khiển bởi các bit trong thanh ghi TCR; P3S theo dõi kích thước bảng trang của từng tiến trình và ghi bit phù hợp mỗi khi chuyển tiến trình. Vì chỉ là một lần ghi thanh ghi và không tốn gì với tiến trình có kích thước trang gốc, chi phí hiệu năng gần như bằng không.

Game Windows chạy trên Asahi Linux

Khi rebase patchset này lên cây Asahi, nhóm đã chạy được nhiều tựa game: Star Wars Battlefront (game Direct3D 9.0 từ 22 năm trước) và Wolfenstein: The New Order chạy gần như hoàn hảo, tựa sau đạt trên 144 FPS trên Mac Studio M2 Max. Thử thách hơn là GTA IV — một game 32-bit đòi hỏi FEX và WINE làm việc nhiều hơn, đồng thời dùng DXVK — và cả game của Bethesda.

Thử nghiệm với game Bethesda

Tuy nhiên có một rào cản lớn: giải pháp hiện tại bị gán cứng cho host trang 16 KiB và tiến trình 4 KiB, đúng nhu cầu thương mại của Google nhưng chưa phù hợp để đưa lên upstream. Nhóm Asahi chưa rõ Google có định tổng quát hóa và upstream patchset này hay không, nên chưa muốn đưa vào cây downstream để tránh người dùng phụ thuộc vào một thứ chưa chắc chắn. Họ đã liên hệ Google để làm rõ.

Đổi giấy phép sang GPLv2+ vì bị lạm dụng

Phần cuối báo cáo mang tính nguyên tắc. Asahi Linux vốn chọn giấy phép MIT để khuyến khích cộng đồng BSD và các hệ điều hành phần mềm tự do khác tham gia. Nhưng nhóm phát hiện nhiều nỗ lực lợi dụng giấy phép này để chiếm đoạt công việc, với ý đồ thay thế dự án và thương mại hóa Linux trên Apple Silicon. Trong một số trường hợp cực đoan, mã tính năng đang phát triển bị lấy thẳng từ nhánh cá nhân rồi công bố không ghi nguồn, hoặc bị viết lại sơ sài bằng LLM để che giấu xuất xứ.

Nguyên nhân được nêu gồm nhu cầu dữ liệu huấn luyện chất lượng cao của các phòng thí nghiệm AI và thái độ thù địch với cộng đồng phần mềm tự do. Lịch sử lặp lại: WINE từng phải đổi từ MIT sang LGPL năm 2002 vì bị các bản fork độc quyền thương mại hóa.

Do đó, Asahi Linux bắt đầu chuyển toàn bộ kho mã sang GNU General Public License phiên bản 2 hoặc mới hơn (GPLv2+). Mọi mã Asahi Linux từ nay sẽ chỉ dùng giấy phép copyleft mạnh.

Góc nhìn

Với các lập trình viên và doanh nghiệp Việt Nam quan tâm tới Linux trên phần cứng Apple, báo cáo này mang hai tín hiệu thực tế. Thứ nhất, việc dùng MacBook M3 làm máy phát triển Linux giờ đây bớt rủi ro hơn khi hỗ trợ M3 đã ra mắt đại trà và có sleep, nhưng GPU M3 vẫn là điểm yếu cần cân nhắc nếu công việc phụ thuộc tăng tốc đồ họa.

Thứ hai, câu chuyện giấy phép là bài học trực tiếp về chọn giấy phép mã nguồn mở. Giấy phép MIT linh hoạt cho tích hợp nhưng cũng mở đường cho việc đóng gói độc quyền mà không đóng góp lại. Các nhóm phát triển phần mềm nguồn mở trong nước, đặc biệt là những dự án muốn thu hút đóng góp từ doanh nghiệp, nên xem xét kỹ mô hình giấy phép ngay từ đầu thay vì phải chuyển đổi muộn như Asahi Linux.