Рабочий стол Linux в браузере

Первый в мире браузер (1993 года) выполнял две функции:

• рендеринг HTML;
• переход по гиперссылкам (навигация, браузинг — отсюда и название «браузер»).

Всё было предельно просто. Но те времена давно ушли.

Современный браузер эволюционировал в сложнейшую мета-систему, которая по объёму кода превосходит ядра многих ОС. Более того, браузер де-факто может работать как операционная система. И не только в Linux-виртуалке (как ChromeOS), но как реальная платформа для запуска настоящих приложений, в том числе нативных программ на C, C++, Go и Node.js.

Для доказательства этой концепции был разработан экспериментальный проект Browsix ^[1]. Мотивы создания Browsix и архитектура системы описаны в научной статье ^[2] (doi: 10.1145/3037697.3037727 ^[3]). Очень странно, но этот уникальный проект 2017 года ни разу не упомянут на Хабре ^[4].

Если в двух словах, Browsix запускает оригинальные, немодифицированные программы C, C++, Go и Node.js в браузере клиента как процессы Web Workers ^[5] в окружении POSIX, работающие параллельно друг с другом и с основным браузерным потоком, который рендерит страницы.

Browsix перехватывает системные вызовы и обеспечивает программам доступ к стандартным сервисам ОС, таким как общая файловая система и процессы. Есть также ограниченная поддержка синхронного I/O и сокетов TCP/IP.

В отличие от интерпретаторов типа Cygwin ^[6], сам Browsix не выполняет интерпретацию кода. Он предоставляет общее ядро и примитивы вроде системных вызовов для существующих интерпретаторов и режимов выполнения, ориентированных на JavaScript.

Основные модули Browsix написаны на TypeScript (первые три строки в таблице).

▍ Компоненты Browsix

Например, разработчики расширили компиляторы GopherJS ^[7] и Emscripten, чтобы они могли работать с их общим ядром, так что процессы, написанные на C и Go, могут работать параллельно (в отдельных веб-воркерах) и взаимодействовать через каналы, сокеты и файловую систему в браузере (как в стандартной среде Unix).

В современной концепции разработки интерактивные веб-приложения обычно разделяются на серверную и клиентскую части:

1. Бэкенд (выполняется на сервере).
2. Фронтенд (выполняется у клиента).

Browsix позволяет всё выполнять в браузере у клиента, без традиционного бэкенда. Теоретически — такой цельный подход без разделения приложения на две части способен упростить веб-разработку и сократить издержки на поддержку бэкенда.

Вместо того чтобы поддерживать серверную часть приложения из существующих Unix-программ, разработчик просто переносит их в браузер клиента. Кроме всего прочего, это устраняет целый класс проблем безопасности (программы явно будут иметь доступ только к данным текущего пользователя на вкладке браузера) и масштабирования.

Посмотрим на примеры приложений, которые работают внутри Browsix.

• Терминал ^[8] даёт доступ к внутренностям Browsix через стандартную консоль POSIX (по крайней мере, так было задумано, в реальности многое сейчас не работает):

  

  Исходный код ^[9]
• Редактор LaTeX ^[10] просто берёт дистрибутив TeX Live ^[11] и загружает его в браузер, а PDF генерируется с помощью pdflatex и bibtex, см. исходный код приложения ^[12]. Для запуска LaTeX нужно дождаться загрузки нескольких сотен файлов. Но затем всё должно работать в браузере клиента.

  
  (скриншот с офсайта)

  Сейчас редактор запускается не во всех браузерах (у нас не загрузилось в Firefox Nightly 105.0a1 и Chrome 104.0.5112.81). Но по старым скриншотам видно, что его функциональность сравнима с коммерческими веб-редакторов LaTeX, таких как Overleaf ^[13]:

  
  Overleaf

Теоретически, в Browsix можно загрузить любую программу. Хотя разработчики давно не обновляли движок и он сейчас немного глючит. Но это эксперимент, который демонстрирует, что запуск произвольных бинарников в принципе возможен.

Терминал Browsix — не единственная реализация консоли Unix в браузере. Из известных разработок вспоминается утилита GoTTY ^[14], которая отправляет выдачу консоли в браузер клиента:

А если объединить этот инструмент с эмулятором операционной системы в браузере, то получается нечто такое ^[15].

JavaScript позволяет реализовать в браузере вполне правдоподобное десктопное окружение. Это отличная демонстрация современных веб-технологий. Хотя понятно, что JS работает на порядок медленнее, чем любой нативный код.

Среди таких любительских проектов — DaedalOS ^[16], написанный одним программистом в течение года ^[17], см. исходный код ^[18].

Если развернуть на весь экран и пощёлкать по иконкам, то создаётся смутное впечатление обычного десктопа Windows, только на очень старом железе (из-за больших лагов). А так тут есть меню «Пуск», папки, рабочий софт, игры.

Ещё один похожий проект — Puter ^[19], тоже сделанный за год ^[20] одним человеком. Только здесь GUI рабочего стола больше напоминает macOS или Linux, и кажется немного симпатичнее. Создаётся ощущение, что здесь лаги поменьше. Например, изменение размера окон и перемещение их по экрану вообще не тормозит. Правда, встроенный набор приложений гораздо более скудный. Ни игр, ни другого софта, только консоль.

В отличие от разработчиков консоли Browsix, здесь автор реально принимает баги, извиняется ^[21] и исправляет ошибки. Десктоп нормально работает во всех основных браузерах последних версий.

Примеры создания полноценных десктопных окружений внутри браузера демонстрируют в том числе невероятную сложность современного браузера. То есть браузер — это альтернативная (универсальная) платформа для разработки приложений. Там можно реализовать все функции нативных программ Linux, Windows или macOS.

В принципе, в браузере можно запустить эмулятор конкретной операционной системы — и уже в нём запускать все нативные программы, в том числе другие браузеры, а в них другие операционные системы и так далее. Как шутят на реддите, главное — не гуглить Google, запустив браузер внутри браузера, и не вешать чужие терминалы командой rm -rf /.

Ещё в далёком 2012 году JSLinux ^[22] от Фабриса Беллара стал первым эмулятором, способным загружать в браузер произвольные операционные системы. Он изначально поддерживал следующие ОС:

Более современная версия этого эмулятора — виртуальный x86 ^[42], на который можно загрузить 25 разных операционных систем, включая Arch Linux ^[43] и Damn Small Linux ^[44]. Всё это работает чисто в браузере.

Для удалённого управления другим компьютером тоже не требуется ничего, кроме браузера — см. Apache Guacamole ^[45], который поддерживает все стандартные протоколы типа VNC, RDP и SSH.

Видео с демонстрацией ^[46]

В принципе, через Guacamole можно управлять «настольными компьютерами», которые физически даже не существуют, а живут в облаке или в контейнере на каком-нибудь хостинге ^[47], то есть виртуальными системами.

Кстати, из этой невероятной функциональности современного браузерного движка следует вывод, что разработать с нуля ещё одну махину, сравнимую с Chromium, очень трудно. И если исчезнет единственный на платформе x86 альтернативный движок Gecko ^[48] (Firefox, FirefoxOS), то уже никто не сможет составить ему конкуренцию.

Ну а по сути современный браузер — уже сам по себе операционная система. Программы любой сложности при желании можно переписать на WebAssembly, asm.js или скомпилировать в JavaScript — и они будут работать в браузере.