Paketmanager

Ein Paketmanager , auch Paketverwaltungssystem genannt , ist eine Software , die das Installieren , Aktualisieren, Konfigurieren und Entfernen von Software für das Hostsystem auf einheitliche Weise unterstützt . ^{[ 1 ]}

Ein Paketmanager verwaltet Pakete , also Software- und Datenverteilungen in Archivdateien . Pakete enthalten Metadaten wie den Namen der Software, eine Beschreibung ihres Zwecks, die Versionsnummer , den Hersteller, eine Prüfsumme (meist eine kryptografische Hash-Funktion ) und eine Liste der Abhängigkeiten , die für die korrekte Ausführung der Software notwendig sind. Bei der Installation werden die Metadaten in einer lokalen Paketdatenbank gespeichert . Paketmanager pflegen typischerweise eine Datenbank mit Softwareabhängigkeiten und Versionsinformationen, um Softwarekonflikte und fehlende Voraussetzungen zu vermeiden. Sie arbeiten eng mit Software-Repositories , Binär-Repository-Managern und App-Stores zusammen .

Paketmanager sind darauf ausgelegt, manuelle Installationen und Aktualisierungen überflüssig zu machen. Dies kann insbesondere für große Unternehmen von Vorteil sein, deren Betriebssysteme typischerweise aus Hunderten oder sogar Zehntausenden von verschiedenen Paketen bestehen. ^{[ 2 ]}

Ein früher Paketmanager war SMIT (und dessen Backend- Installation) von IBM AIX . SMIT wurde 1989 mit AIX 3.0 eingeführt. Paketmanager wie dpkg existierten bereits seit 1994. ^{[ 3 ]} Frühe Paketmanager aus der Zeit um 1994 verfügten zwar noch nicht über eine automatische Auflösung von Abhängigkeiten ^{[ 4 ]} , konnten aber bereits das Hinzufügen und Entfernen von Software auf einem laufenden System vereinfachen. ^{[ 5 ]}

By around 1995, beginning with CPAN, package managers began handling package repository downloads, and dependency resolution and installation as needed, making it easier to install, uninstall and update software.^[6]

A software package is an archive file containing a computer program as well as necessary metadata for its deployment. The program may be in source code that has to be compiled and built first.^[7] Package metadata include the software's description, version number, and dependencies.

Package managers are charged with the task of finding, installing, maintaining or uninstalling packages upon the user's command. Typical functions of a package management system include:

• Using file archivers to extract package archives
• Ensuring the integrity and authenticity of the package by verifying their checksums and digital certificates, respectively
• Looking up, downloading, installing, or updating existing software from a software repository or app store
• Grouping packages by function to reduce user confusion
• Managing dependencies to ensure a package is installed with all the packages it requires, and avoiding dependency hell

Computer systems that rely on dynamic library linking, instead of static library linking, share executable libraries of machine instructions across packages and applications. In these systems, conflicting relationships between different packages requiring different versions of libraries results in a situation called dependency hell. On Microsoft Windows systems, this is also called DLL hell when working with dynamically-linked libraries.^[8]

Moderne Paketmanager haben diese Probleme größtenteils gelöst, indem sie die parallele Installation mehrerer Bibliotheksversionen (z. B. das Framework -System von OPENSTEP ), einer Abhängigkeit jeglicher Art (z. B. Slots in Gentoo Portage ) und sogar von Paketen, die mit verschiedenen Compilerversionen kompiliert wurden (z. B. dynamische Bibliotheken, die mit dem Glasgow Haskell Compiler erstellt wurden , für den es keine stabile ABI gibt), ermöglichen, um anderen Paketen die Möglichkeit zu geben, anzugeben, mit welcher Version sie verknüpft oder installiert werden.

Systemadministratoren können Software mithilfe anderer Tools als Paketmanagern installieren und warten. Beispielsweise kann ein lokaler Administrator ungepackten Quellcode herunterladen , ihn kompilieren und installieren. Dies kann dazu führen, dass das lokale System nicht mehr mit der Datenbank des Paketmanagers synchronisiert ist . Der lokale Administrator muss dann zusätzliche Maßnahmen ergreifen, wie etwa Abhängigkeiten manuell verwalten oder die Änderungen in den Paketmanager integrieren.

Es gibt Werkzeuge, die sicherstellen, dass lokal kompilierte Pakete in die Paketverwaltung integriert werden. Für Betriebssysteme, die auf .deb- und .rpm - Dateien basieren, sowie für Slackware Linux gibt es CheckInstall . Bei rezeptbasierten Systemen wie Gentoo Linux und Hybridsystemen wie Arch Linux kann man zunächst ein Rezept erstellen, das dann dafür sorgt, dass das Paket in die lokale Paketdatenbank aufgenommen wird.

Aktualisierungen von Konfigurationsdateien können besonders problematisch sein. Da Paketmanager, zumindest unter Unix-Systemen , ursprünglich Erweiterungen von Dateiarchivierungsprogrammen waren, können sie Konfigurationsdateien in der Regel nur überschreiben oder beibehalten, anstatt Regeln darauf anzuwenden. Ausnahmen bilden meist die Kernelkonfiguration (deren Beschädigung den Computer nach einem Neustart unbrauchbar macht). Probleme können entstehen, wenn sich das Format der Konfigurationsdatei ändert; beispielsweise, wenn die alte Datei neue Optionen, die deaktiviert werden sollten, nicht explizit deaktiviert. Einige Paketmanager, wie etwa dpkg von Debian , ermöglichen die Konfiguration während der Installation. In anderen Fällen werden Pakete mit der Standardkonfiguration installiert, die anschließend überschrieben wird, beispielsweise bei Installationen ohne grafische Oberfläche auf einer großen Anzahl von Rechnern. Diese Art der vorkonfigurierten Installation wird auch von dpkg unterstützt.

Um den Nutzern mehr Kontrolle über die Software zu geben, die sie auf ihren Systemen installieren lassen, und manchmal auch aus rechtlichen oder praktischen Gründen seitens der Distributoren, werden Pakete häufig aus Software-Repositories heruntergeladen . ^{[ 9 ]}

Wenn ein Benutzer ein Softwarepaket mit einer Paketverwaltungssoftware aktualisiert, werden ihm üblicherweise die auszuführenden Aktionen angezeigt (in der Regel die Liste der zu aktualisierenden Pakete und gegebenenfalls die alten und neuen Versionsnummern). Er kann dann entweder die Aktualisierung als Ganzes akzeptieren oder einzelne Pakete für die Aktualisierung auswählen. Viele Paketverwaltungsprogramme lassen sich so konfigurieren, dass bestimmte Pakete nie aktualisiert werden oder nur dann, wenn in der vorherigen Version kritische Sicherheitslücken oder Instabilitäten gefunden werden, wie vom Softwarehersteller definiert. Dieser Vorgang wird als Aktualisierungsunterdrückung oder Versionsfixierung bezeichnet . Um beispielsweise Aktualisierungen des OpenOffice -Programms zu verhindern:

• yum unterstützt die Unterdrückung von Upgrades mit der Syntax exclude=openoffice*^{[ 10 ].}
• pacman mit IgnorePkg= openoffice^{[ 11 ]} (um das Aktualisieren von OpenOffice in beiden Fällen zu unterdrücken)
• dpkg und dselect unterstützen die teilweise Unterdrückung durch das Hold -Flag bei der Paketauswahl.
• APT erweitert das Hold- Flag durch einen Pinning-Mechanismus ^{[ 12 ]} , und Benutzer können auch ein Paket auf die Blacklist setzen ^{[ 13 ].}
• aptitude verwendet Hold- und Forbid -Flags: ^{[ 14 ]}
  • hold : Verhindert, dass ein Paket während Installationen/Upgrades aktualisiert oder geändert wird.
  • verbieten : Verhindert die Installation oder Neuinstallation eines Pakets
• Portage unterstützt die Unterdrückung von Paketen über die Konfigurationsdatei package.mask.

Einige der fortgeschritteneren Paketverwaltungsfunktionen bieten die Möglichkeit der kaskadierenden Paketentfernung ^{[ 11 ]} , bei der alle Pakete, die vom Zielpaket abhängen, und alle Pakete, von denen nur dieses abhängt, ebenfalls entfernt werden.

Obwohl die Befehle paketmanagerspezifisch sind, lassen sie sich weitgehend übersetzen, da die meisten Paketmanager ähnliche Funktionen bieten. Das Arch-Linux-Wiki bietet eine umfassende Übersicht über die Befehle. ^{[ 15 ]}

nix -channel --upgrade && nix-env -u && \ nix-collect-garbage 

brew uninstall ${ PKG } && brew autoremove 

Linux-Distributionen, die auf Binärpakete ausgerichtet sind, setzen stark auf Paketverwaltungssysteme als primäres Mittel zur Softwareverwaltung und -wartung. Mobile Betriebssysteme wie Android (Linux-basiert) und iOS ( Unix-basiert ) nutzen fast ausschließlich die App-Stores ihrer jeweiligen Anbieter und verwenden daher eigene, dedizierte Paketverwaltungssysteme.

Ein Paketmanager wird oft auch Installationsmanager genannt , was zu Verwechslungen zwischen Paketmanagern und Installationsprogrammen führen kann . Die Unterschiede umfassen Folgendes:

Die meisten Softwarekonfigurationsmanagementsysteme behandeln das Erstellen und Bereitstellen von Software als separate, unabhängige Schritte. Ein Build-Automatisierungsprogramm nimmt typischerweise lesbare Quellcodedateien, die sich bereits auf einem Computer befinden, und automatisiert deren Umwandlung in ein ausführbares Paket auf demselben oder einem entfernten Computer. Anschließend lädt ein Paketmanager, der üblicherweise auf einem anderen Computer läuft, die vorkompilierte ausführbare Datei herunter und installiert sie.

Beide Werkzeugarten weisen jedoch viele Gemeinsamkeiten auf:

• Die topologische Sortierung des Abhängigkeitsgraphen, die in einem Paketmanager zur Verwaltung von Abhängigkeiten zwischen Binärkomponenten verwendet wird, wird auch in einem Build-Manager zur Verwaltung von Abhängigkeiten zwischen Quellkomponenten verwendet.
• Viele Makefiles unterstützen nicht nur das Erstellen von ausführbaren Dateien, sondern auch deren Installation mit make install.
• Jeder Paketmanager für eine quellcodebasierte Distribution – wie Portage , Sorcery oder Homebrew  – unterstützt die Konvertierung von Quellcode in binäre ausführbare Dateien und deren Installation.

Einige Tools, wie Maak und AAP, sind so konzipiert, dass sie sowohl das Erstellen als auch das Bereitstellen übernehmen und entweder als Build-Automatisierungsprogramme, Paketmanager oder beides verwendet werden können. ^{[ 22 ]}

App-Stores können auch als Paketmanager auf Anwendungsebene betrachtet werden (ohne die Möglichkeit, Programme aller Ebenen zu installieren ^{[ 23 ] [ 24 ]} ). Im Gegensatz zu herkömmlichen Paketmanagern ermöglichen App-Stores die Bezahlung der Software selbst (und nicht der Softwareentwicklung) und bieten möglicherweise nur monolithische Pakete ohne Abhängigkeiten oder deren Auflösung an ^{[ 25 ] [ 24 ]} . Aufgrund der Fokussierung auf Benutzerfreundlichkeit gegenüber Leistung oder Emergenz sind sie in ihrer Verwaltungsfunktionalität meist eingeschränkt und werden häufig in kommerziellen Betriebssystemen und Smart Devices eingesetzt .

Paketmanager verfügen oft ausschließlich über von Menschen geprüften Code. Viele App-Stores, wie Google Play und Apples App Store, überprüfen Apps hauptsächlich mit automatisierten Tools. Schadsoftware kann diese Tests umgehen, indem sie erkennt, wann die App getestet wird, und ihre schädliche Aktivität verzögert. ^{[ 26 ] [ 27 ] [ 28 ]} Es gibt jedoch Ausnahmen: Die npm- Paketdatenbank beispielsweise basiert vollständig auf der Überprüfung ihres Codes nach der Veröffentlichung, ^{[ 29 ] [ 30 ]} während die Debian-Paketdatenbank einen umfassenden manuellen Prüfprozess durchläuft, bevor ein Paket in die Hauptdatenbank aufgenommen wird. Die XZ-Utils-Backdoor nutzte jahrelanges Vertrauenswachstum, um eine Hintertür einzuschleusen, die jedoch in der Testdatenbank entdeckt wurde.

Auch bekannt als Binär-Repository-Manager, handelt es sich um ein Softwaretool zur Optimierung des Herunterladens und Speicherns von Binärdateien, Artefakten und Paketen, die im Softwareentwicklungsprozess verwendet und erstellt werden. ^{[ 31 ]} Diese Paketmanager zielen darauf ab, die Behandlung aller Pakettypen in Unternehmen zu standardisieren. Sie ermöglichen es Benutzern, Sicherheits- und Compliance-Metriken auf alle Artefakttypen anzuwenden. Universelle Paketmanager gelten als zentraler Bestandteil einer DevOps-Toolchain. ^{[ 32 ]}

Jeder Paketmanager ist auf das Format und die Metadaten der Pakete in seinem Repository angewiesen. Das heißt, Paketmanager benötigen Dateigruppen, die zusammen mit den entsprechenden Metadaten, wie z. B. Abhängigkeiten, gebündelt werden. Oftmals übernimmt ein Kernsatz an Hilfsprogrammen die grundlegende Installation dieser Pakete, und mehrere Paketmanager nutzen diese Hilfsprogramme, um zusätzliche Funktionen bereitzustellen.

Beispielsweise nutzt yum rpm als Backend . Yum erweitert die Funktionalität von rpm um Funktionen wie die einfache Konfiguration zur Verwaltung eines Systemnetzwerks. Ein weiteres Beispiel ist der Synaptic Package Manager , der mithilfe der Advanced Packaging Tool (apt)-Bibliothek eine grafische Benutzeroberfläche bereitstellt . Diese wiederum basiert für ihre Kernfunktionen auf dpkg .

Alien ist ein Programm, das zwischen verschiedenen Linux-Paketformaten konvertiert und die Konvertierung zwischen Linux Standard Base (LSB)-konformen .rpm- Paketen, .deb- , Stampede (.slp)-, Solaris (.pkg)- und Slackware ( .tgz , .txz , .tbz, .tlz)-Paketen unterstützt.

Für mobile Betriebssysteme verwendet Google Play das Android-Anwendungspaketformat (APK), während der Microsoft Store die Formate APPX und XAP nutzt . Sowohl Google Play als auch der Microsoft Store verfügen über gleichnamige Paketmanager.

Freie und Open-Source-Software (FOSS) bietet naturgemäß Pakete unter ähnlichen und kompatiblen Lizenzen für eine Vielzahl von Betriebssystemen. Diese Pakete lassen sich mithilfe konfigurierbarer Paketverwaltungssysteme kombinieren und verteilen, um zahlreiche Softwarevarianten zu verwalten und versionsspezifische Abhängigkeiten und Konflikte zu lösen. Einige FOSS-Paketverwaltungssysteme werden selbst als FOSS veröffentlicht. Ein typischer Unterschied zwischen der Paketverwaltung proprietärer Betriebssysteme wie macOS und Windows und der von freier und Open-Source-Software wie Linux besteht darin, dass freie und Open-Source-Systeme die Installation und Aktualisierung von Drittanbieterpaketen über denselben Mechanismus ermöglichen, während die Paketverwaltungssysteme von macOS und Windows (mit Ausnahme einiger Drittanbietertreiber unter Windows) nur Software von Apple bzw. Microsoft aktualisieren. Die Möglichkeit zur kontinuierlichen Aktualisierung von Drittanbietersoftware wird üblicherweise durch Hinzufügen der URL des entsprechenden Repositorys zur Konfigurationsdatei der Paketverwaltungslösung realisiert.

Neben systemweiten Anwendungsmanagern gibt es zusätzliche Paketmanager für Betriebssysteme mit eingeschränkten Funktionen und für Programmiersprachen , in denen Entwickler die neuesten Bibliotheken benötigen .

Im Gegensatz zu Paketmanagern auf Systemebene konzentrieren sich Paketmanager auf Anwendungsebene auf einen kleinen Teil des Softwaresystems. Sie befinden sich typischerweise in einem Verzeichnisbaum , der nicht vom Paketmanager auf Systemebene verwaltet wird, wie beispielsweise c:\cygwin oder /opt/sw . ^{[ 33 ]} Dies trifft möglicherweise nicht auf Paketmanager zu, die mit Programmierbibliotheken arbeiten, was zu Konflikten führen kann, da beide Manager möglicherweise Besitzansprüche auf eine Datei erheben und dadurch Aktualisierungen verhindern können.

Ian Murdock bemerkte, dass das Paketmanagement „der größte Fortschritt ist, den Linux der Branche gebracht hat“, dass es die Grenzen zwischen Betriebssystemen und Anwendungen verwischt und dass es „einfacher ist, neue Innovationen [...] auf den Markt zu bringen und [...] das Betriebssystem weiterzuentwickeln“. ^{[ 34 ]}

Außerdem gibt es eine Konferenz für Entwickler von Paketmanagern namens PackagingCon. Sie wurde 2021 mit dem Ziel gegründet, verschiedene Ansätze im Paketmanagement zu verstehen. ^{[ 35 ]}

• Anwendungsstring-Manager
• Liste der Softwarepaketverwaltungssysteme
• Manifestdatei
• Verpackungsformat

• Spickzettel zur Paketverwaltung von Distrowatch
• Arch Linux Wiki Pacman/Rosetta – Vergleich der Befehlszeilen für Paketmanager
• upkg – universeller Paketmanager, ein Wrapper , der für alle Linux-Distributionen dieselbe Syntax bereitstellt.