tailscale/thundersnap 源代码：https://github.com/tailscale/thundersnap

THUNDERSNAP

Thundersnap 是一个分布式文件系统设计中的新旧想法集合。它的命名源自这个早期版本可能失败的两种主要方式：惊群效应（其网格复制协议）和灭霸响指（很可能导致大约一半的数据丢失）。总之，现在不要在生产环境中使用它！它只是一个玩具。但作为玩具，它给了我们发挥创造力的机会。

想象一下，如果我们去掉生产级分布式系统的所有要求：不必无限扩展，不必有完全可预测的性能，不必严格将持久化存储与运行时分离，不必在执行前构建一个幂等的容器。你可以做有趣的事情，而不是谨慎的事情。

如果你的整个电脑有一个“撤销”按钮会怎样？如果你在一台电脑上运行着完整的 Debian 系统和容器，然后用几条命令就能把它迁移到另一台电脑上会怎样？如果你有一个类似 Nix 的、内容可寻址的操作系统，但不需要 Nix，因为任何内容都可以被内容寻址？这就是我们追求的目标。它可能没用，但很有趣。

快速开始

要开始使用 Thundersnap，安装其中一个发行版包或从源代码构建。（TODO：将发行版包放到某个地方。）

注意：你需要一个基于 btrfs 的根文件系统，或者给 thundersnapd 提供一个挂载了 btrfs 的 --data-dir 参数。也许有一天我们不再依赖 btrfs，但今天依然依赖它。

然后你需要通过登录 Tailscale 来激活。Thundersnap 从根本上需要 Tailscale 才能工作，这样它的认证和网格复制功能才是安全的。你可以使用 Headscale（开源控制服务器），或者使用 Tailscale 慷慨的免费计划（https://tailscale.com/blog/free-plan）。

总之，一旦 thundersnapd 在后台运行，使用 thundersnapd --activate 并打开链接登录。完成后，你可以使用 SSH 访问你的第一个空容器：ssh root@@thundersnap（是的，双 @ 符号表示容器名为空，给你一个默认的空空间来玩耍）。

持久化快照

Thundersnap 系统的主要属性是持久性——数据库“ACID”术语中的 D。Thundersnap 非常努力地使你的数据持久化。它并不特别追求原子性、一致性或隔离性。在这个版本中，它可能也不是超级持久，但这不是架构的限制。

Thundersnap 的基本论点是，现代分布式存储需要依赖快照而不是实时同步。没有其他东西能给你有用的多用户语义（你其实不想看到其他用户未完成的工作！）。而且，因为真正的全球分布式系统（包括你笔记本电脑或手机上的虚拟机）存在延迟和可靠性问题，始终与所有副本保持连接本身也是一种幻觉。

简而言之，Thundersnap 对文件系统的假设类似于 git 对源代码树的假设。这不是巧合，因为它的结构受到我十多年前的 bup 项目（https://apenwarr.ca/log/20100104）的启发，而 bup 又受 git 启发。

你可以在一次性或低质量的计算机上运行 Thundersnap。与其试图让这些计算机（或它们的磁盘）更高质量或更不易丢弃，我们让创建内容可寻址的快照变得容易，然后有效地将这些快照复制到其他计算机。如果你在足够多的地方有足够多的计算机，你可能就不会丢失数据。

Thundersnap 目前使用 btrfs 来制作瞬间快照，但不使用 btrfs 复制，因为那不使用内容可寻址格式，因此有长期的架构限制。因此，Thundersnap 的实现目前依赖于 btrfs，但它的架构和协议并不依赖。也许将来会有更好的快照文件系统，我们可以透明地切换过去。

创建快照使用 ts snap。

轻量级执行帧

Thundersnap 默认使用 Linux 命名空间（“容器”）而不是完整虚拟机。其理念是，现代云架构建议将你做的每件事都变成自己独立的微型 VM。虽然这非常安全，但也非常慢，而且不知怎的我们已经习惯了。在 Unix 中，你可以在毫秒内启动和停止一个小程序。Thundersnap 的目标是启动容器时达到相同的速度（虽然目前还没那么快，但已经非常快了）。而且这些容器比 Unix 进程隔离得更好。它并不完美，但速度快。

💡 注意：还有部分成型的基于 VM 的隔离支持；这个想法是，你可以将一个或多个容器放入一个微 VM 中，它们仍然共享同一个底层 btrfs 文件系统。VM 添加了一个抽象层，但仍然非常快。这方面还有更多工作要做，但你现在就可以尝试。

一个执行帧实际上由三个独立的快照组成：

• root (/)：操作系统（你可以从 Docker 容器中提取一个来开始，如果你喜欢的话）
• /home：包含你个人偏好和工具的 /home 目录
• /work：存放你正在工作的项目的 /work 目录

你可能会惊讶 /home 和 /work 是分开的。我们这样做是因为你可能想独立地替换这三个部分中的每一个。例如，如果你在 Debian 容器中工作，并想在你的程序在 Red Hat 构建环境中测试，你会替换 root。如果你想把你的玩具给朋友继续开发，他们可以保留 root 和 /work，但使用他们自己的 /home，这样他们所有的个人点文件都完好无损。

要创建一个新的执行帧，使用 ts frame <root-snap>:<home-snap>:<work-snap>。这些字符串中的任何一个都可以为空，表示“保留我已有的那个”。或者它们可以是 nil，表示该组件最初为空。

你可以用 ts go 跳入另一个帧。例如，ts go nil:nil:nil 创建一个新的空帧并在其中启动一个交互式 shell；退出该 shell 会让你回到父帧。ts go redhat:: 创建一个新帧，它是当前帧的完美副本，但根文件系统是 redhat，然后跳进去。

ts go 的一个有点奇怪（目前）的变体是 ts undo。它从你上一个快照创建一个新帧，然后进入该帧，使你回到过去。然后你可以再次 ts undo 回到更早的快照，以此类推。这的语义并不是我想要的（难道不应该替换当前帧或类似操作吗？），但它是一个很好的演示。

引用（Refs）：命名帧

帧通常以 uuid 命名，因为我们创建了很多帧，而且它们通常是用于一次性临时目的。每次你想做一个实验，你都可以从当前环境的副本中启动一个帧，做实验，然后扔掉它。这类似于 git 中的“提交”，每个都有自己的乱码名称。（快照在 git 中类似于“树”。）

引用（Refs）也类似于 git 引用（即分支和标签）。你可以将 ref 指向任何你想要的帧 uuid。一旦这样做，你就可以通过 ref 来引用那个确切的帧。多个 ref 可以指向同一个 uuid，但每个 ref 只指向一个 uuid。你可以使用 ts ref 命令或在使用 ts frame 时的 --ref 标志来操作 ref。

Refs 还关联着私有数据，这些数据不会被快照。这旨在用于秘密身份和密钥文件，这些文件应该只存在于一个帧中。例如，Tailscale 的 tsnet（https://tailscale.com/docs/features/tsnet）库维护着唯一标识一个节点的状态信息。给定 ref 的状态位于该 ref 当前指向的帧内的 /id/<refname>/ 目录中。如果你将 ref 移动到另一个帧，该目录也会随之移动（并且旧帧内的所有进程都会被终止，这样就不会有残留的密钥材料在 RAM 中浮动）。

这让你可以实现蓝绿部署，例如：

• ts frame --ref blue <root>:<home>:<work>
• ts go blue
• app --state-dir=/id/blue/ --login # 执行 Tailscale 登录流程
• …让应用正常工作…
• ts frame --ref=green :: # 复制我的帧
• ts go green # 复制我的帧
• app --state-dir=/id/green --login # 执行 Tailscale 登录流程
• …修改应用并在 green 模式下测试…
• ts ref move blue $(ts frame)

总之这部分测试得不多，但你明白了。

轻量级持久化应用

说到应用，有一种方式可以在你本人没有连接到帧时自动运行它们，这很好。我们没有在每个 VM 或容器内运行 /sbin/init，而是只提供一个文件系统，看起来像你想要的，以及一个简单的 ts autorun 命令，让你确保一个给定程序始终在一个容器内运行。

想法是你可以 SSH 进入容器，实时编辑程序，杀死它，然后它会重启。你这样做会感到内疚。这就像 1990 年代在生产服务器上编辑 PHP 网站。但请记住，Thundersnap 不是为生产环境准备的，它是为玩具准备的。你的玩具停机会有什么大不了的吗？如果你搞砸了，ts snap 会根据你的需要经常为旧版本创建快照。

将 Docker 容器转换为快照

众所周知，Docker 容器具有可以更新的“名称”。所以当你下载一个特定的容器时，你可能不完全确定它是否和你昨天下载的那个一样。如果你想拉取最新的安全修复，这很“棒”，但这也意味着你拉入了任意的其他更改，这些更改可能更好或更坏，但至少会让人意外。

Thundersnap 的工作方式不同。如果你使用例如 ts download-docker debian:latest，它会下载名为 debian:latest 的最新 Docker 容器，但随后它会打印出它所创建快照的内容哈希；每次你使用那个内容哈希，你都会得到完全预期的内容。

例如，ts frame --ref=deb (ts download-docker debian:latest):: 会给你一个名为 deb 的新帧，其中包含 debian:latest 操作系统以及你当前的 home 和 work 目录树。然后你可以用 ts go deb 进入它，或者退出你的 SSH 会话并重新进入：ssh root@deb@thundersnap。

网格复制

这部分仍然有 bug，但核心框架已经存在。要启用网格模式，你需要在启动 thundersnapd 时传递 --mesh 参数。启用网格模式后，thundersnapd 会定期 ping 你 tailnet 上所有具有相同身份（默认是你的用户名）的机器。这有点 hacky，我们应该修复它，但这是一个开始的好方法。

所以如果你有多台电脑，并在每台上安装了带 --mesh 的 thundersnapd，它们会互相发现。如果你愿意，可以通过访问 http://thundersnap:7575/ 查看它们的网格状态和对等节点列表。（将 “thundersnap” 替换为你分配的主机名。）

一旦你有对等节点，你就可以复制快照。目前唯一的相关命令是 ts download-snap <snapid> —— 只要你知道在一台机器上通过 ts snap 生成的 snapid，你就可以将它下载到另一台机器，然后从中构建帧。

这为未来的自动化留下了很大的空间。例如，我想在本地机器上每次运行 ts snap 时自动将快照复制到另一台机器，自动剪除旧快照，实现帧的一键迁移等等。你可以将这些全部构建为基于 Thundersnap 现有原语的工具。

Thundersnap 与 Tailscale 的关系是什么？

Tailscale 拥有版权，但目前这只是我的个人项目（Avery Pennarun，apenwarr）。它目前并未在 Tailscale 内部用于任何实际用途，也不应该——它是我用于自己一些东西的玩具。Tailscale 还有其他四五个用于启动 VM 或容器的工具，其中一些是开源的，一些很快会开源。其中一些用于生产环境，有些使用频率很高。Thundersnap 不是。

我认为 Thundersnap 是最好玩的一个……但我有偏见。Tailscale 现在是一家“真正的公司”，官方 Tailscale 产品需要有一定质量水平，以便我们能为那些将其用于实际工作的人提供实际支持。但是，为了在家庭实验室中获得真正的乐趣，有时我们必须把边界推得更远。

Thundersnap 将许多不寻常的假设结合到一个包中。它需要一段时间才能成熟。但我很想听听你的想法！我的邮箱是 [email protected]，或者在 Bluesky 上叫 @apenwarr.ca，我听说你也可以通过一个叫 bridgy 的工具从 Fediverse 上联系到我。