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6MB PDF竟能运行Linux？这名高中生在PDF里玩DOOM后，再“整活”！

ddbaplus社群约 5 分钟
当我们高中时期还苦战在题海中时，别人家的小孩已经开源了一个又一个项目，真是让人佩服。
近日，一位开源爱好者 Ading2210 尝试把 Linux 内核放进 PDF 里，不过他并不是想把它当作普通的源代码展示，而是让它变成一个能启动的操作系统。
最终，这项尝试不仅成功了，在 Chrome 浏览器中打开这个 PDF（https://linux.doompdf.dev/linux.pdf）就能运行 Linux 操作系统了，更令人惊讶的是，他还只是一位对编程、网络开发和网络安全感兴趣的高中生。
Ading2210 尝试之后也直接将代码在 GitHub 上开源出来（https://github.com/ading2210/linuxpdf），供大家学习参考。截至目前，该项目已在 GitHub 上获得 2.4k 个 Star，引得不少开发者围观。

一、想要用 PDF 运行“一切”的开发者

这个项目名为 LinuxPDF。打开 PDF 文档之后启动 Linux 的界面如下，其顶部是一个欢迎界面，下方有一个虚拟键盘，输入就是点击这个虚拟键盘来实现。整体页面设计得较为简洁：
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据外媒 Tomshardware 报道，这个 LinuxPDF 项目只有 6MB，此次尝试也被视为 PDF 运行了一个最小系统。
Ading2210 开发这个项目的原因，源于他很多天马行空的创意和在 GitHub 上不断进行的各种开源尝试。他似乎有一个大胆的想法，那就是通过 PDF 运行“一切”。
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在 GitHub 上，Ading2210 解释道，在很多人的认知中，PDF 文件就是一个用来存储静态文档的工具，但实际上，PDF 文件格式是支持 JavaScript 的，而且它有着自己独立的标准库。
现代浏览器（如 Chromium、Firefox）将这一功能作为它们的 PDF 引擎的一部分进行实现。然而，这些浏览器中提供的 API 功能非常有限。
Ading2210 指出，实际上，Adobe Acrobat 是唯一一个完整实现了 PDF 中 Javascript 规范的软件。这个规范包含一些非常复杂的功能，比如能够进行 3D 渲染、发起 HTTP 请求，甚至检测用户系统上连接的所有显示器。然而，出于安全原因，Chromium 和其他浏览器仅实现了这个规范中的一小部分。因此，虽然我们日常可以在 PDF 中进行一些操作，但输入输出功能非常有限。
于是，Ading2210 就想着自己能否打破这些限制，让 PDF 变得更有用，这就有了后续这些操作。
在实现 LinuxPDF 项目之前，他第一次尝试将经典游戏《毁灭战士》（Doom）移植到了 PDF 中。
Ading2210 发现，使用旧版本的 Emscripten（基于 LLVM / Clang 的编译器，旧版本针对 asm.js 而非 WebAssembly）可以将 C 代码编译为 asm.js，这意味着代码可以在浏览器 PDF 引擎受限的 JavaScript 运行时内顺利运行。
在 DoomPDF 的尝试中，Ading2210 称，编译运行起来很容易，键盘输入也很方便，因为输入通过 Chromium PDF 引擎对文本框和按钮的支持来实现，游戏中的移动、地图和武器控制都可以操作。
整体来看，启动 DoomPDF 后，PDF 渲染的画面细节适中，但存在色深低和对比度不足的问题。
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Ading2210 解释说，之前的 PDF 游戏使用的是更简单的单个文本字段，可以通过开关控制来创建单独的像素。然而，如果每个像素都用一个单独的文本字段表示，那么要显示一个 320 x 200 分辨率的图像，总共需要 320 x 200 = 64,000 个文本字段。为了更新图像或动画，每个像素的显示状态（即文本字段的内容）都需要被单独切换。因此，为了快速显示图像或动画，必须迅速切换这 64,000 个文本字段，这在性能上是非常困难的，所以这种方法被认为不可行。
因此，Ading2210 没有使用文本框来表示每个像素，而是为游戏屏幕中的每一行使用了单独的文本框，并用 ASCII 字符表示六种灰度，这足以让游戏的内容清晰可见。这种渲染方法的性能据说能达到每帧大约 80 毫秒（约 12.5 帧每秒），Ading2210 坦言，这种方法的性能相当差，但可以玩起来也不成问题（https://doompdf.pages.dev/doom.pdf）。

二、在 Chrome 浏览器中，打开 PDF 运行 Linux

有了上面这一次成功的经验，Ading2210 心想，既然游戏可以成功运行在 PDF 里面，那其他的东西比如说 Linux 系统是否可以，于是这便有了文章伊始提到的 LinuxPDF 项目。
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根据 Ading2210 透露，此次是通过基于 TinyEMU 的 RISC-V 模拟器在 PDF 文件内部运行的 Linux。
和 DoomPDF 一样，Ading2210 也是使用旧版的 Emscripten 工具，将 C 语言代码编译为 asm.js 以在 PDF 中运行。
借助这个工具，Ading2210 将修改版的 TinyEMU RISC-V 模拟器（https://bellard.org/tinyemu/）编译为 asm.js 代码，并让它在 PDF 中运行。
为了处理输入和输出，Ading2210 复用了之前在 DoomPDF 项目中使用的显示代码，即为每一行像素设置一个独立的文本框，内容是不同的 ASCII 字符来工作。对于输入，Ading2210 通过一堆按钮创建了一个虚拟键盘，并且还提供了一个文本框，用户可以在其中输入内容，将按键命令发送给虚拟机。
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不过，Ading2210 称，这个 LinuxPDF 项目也存在一些性能问题，其中 Linux 内核在 PDF 中启动时大约需要 30 到 60 秒，这比正常启动慢了 100 倍以上。遗憾的是，由于 Chrome 的 PDF 引擎使用的 V8 引擎禁用了即时编译（JIT）功能，导致性能非常差，目前无法解决这个问题。
关于根文件系统，Ading2210 提供了 64 位和 32 位两个版本。默认的是一个 32 位的 Buildroot 系统（这个系统是预先构建好的，取自 TinyEMU 的示例），另外还有一个 64 位的 Alpine Linux 系统。64 位 Alpine Linux 系统也可用，但速度只有一半，因此通常不使用它。
最后，值得注意的是，目前如果你想尝试 LinuxPDF，它需要在一个基于 Chromium 的浏览器才能正常运行（如 Chrome 或者微软的 Edge，其他浏览器暂不支持）。
对于这一次尝试，既有佩服高中生能力的声音，也有人感叹：PDF，才是真正的通用应用平台。感兴趣的小伙伴可以自行查看 GitHub 项目中的源代码（https://github.com/ading2210/linuxpdf），该项目在 GPLv3 下获得许可，也可以直接试用 LinuxPDF：https://linux.doompdf.dev/linux.pdf 。
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参考

  • https://news.ycombinator.com/item?id=42959775

  • https://www.tomshardware.com/software/linux/minimal-linux-os-runs-in-a-6mb-pdf-document-in-chrome-linuxpdf-leverages-risc-v-emulator

  • https://github.com/ading2210/linuxpdf

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