Para aclarar, si eres programador o has programado alguna vez, te estoy hablando de programas desarrollados con lenguajes de programación compilados. Luego mencionaré muy brevemente loslenguajes interpretados. También es recomendable que sepas algo sobre programación para tener más facilidad a la hora de entender algunas cosas que mencionaré, no un nivel alto sólo nociones básicas. Empiezo:

Es uno de los pensamientos más comunes cuando nos introducimos en el mundo de GNU/Linux. Si tienes algo de experiencia en estos sistemas ya estarás pensando en wine y quejandote de mi post, pero no seas impaciente, luego voy con eso ;). La respuesta tiene que ver con el comportamiento de un ordenador y la jerarquía de capas que utiliza. El esquema más simple que existe por internet y sacado de wikipedia es:

Operating system placement-es.svg

Los programas que usamos a diario están englobados en la capa de aplicación. El sistema operativo dispone de ciertas funcionalidades que sólo él es capaz de realizar, como por ejemplo crear ficheros, acceder a información del hardware del equipo, gestionar conexiones de red, etc.

Estas funcionalidades están protegidas por el sistema operativo y no se pueden ejecutar de forma directa a través de un programa común. Para acceder a estas funcionalidades, el programa debe pedirle al sistema operativo que sea el quien las ejecute, este se encarga de gestionar y devolver el resultado de la ejecución de estas funciones especiales. Estas peticiones se realizan mediante las denominadas “llamadas al sistema” (aka syscalls en jerga informática) y son cosas tan simples como crear un fichero nuevo o tan complejas como gestionar una conexión de red.

Si tienes curiosidad, aquí tienes una lista bastante descriptiva por categorías.

En linux, las regiones que separan la ejecución de un programa de usuario de los servicios mencionados disponibles por el sistema operativo se llaman: user space y kernel space respectivamente. Y la comunicación entre ellos se realiza mediante los syscalls.

Aún no te he dicho por qué motivo no se ejecutan los programas de Windows en Linux, ¿verdad? :p. En este punto ya deberías intuirlo, el problema es que básicamente cada uno de los sistemas operativos tiene su propia arquitectura y con ello las llamadas a sistema no son iguales ni las mismas exactamente.

Wrappers: ayudando a los programadores

Si has programado alguna vez y no sabías de la existencia de las llamadas a sistema te estarás pensando por qué nunca has tenido que programar estas y por qué para programas sencillos tu código es exactamente igual en Windows que en Linux. Aquí es donde entran en juego los llamados wrappers, son librerías estándar que añaden una capa de abstracción e implementan por debajo las llamadas al sistema. Por este motivo cuando vayas a compilar tu código, el compilador usará la librería implementada para el sistema operativo específico sobre el que estés trabajando de forma totalmente opaca.

Capas de abstracción para evitar recompilar el código

Por así decirlo, a la hora de facilitar el uso de los programas a los usuarios se puede añadir una capa de abstracción más para quitarnos dolores de cabeza: una capa por encima del programa o una capa por debajo de este.

Por encima: lenguajes interpretados

El caso más común es el de los programas no compilados mediante el uso de interpretes como por ejemplo los programas implementados en Java, Python, etc…

El intérprete es un programa ya compilado que se encarga de traducir las instrucciones a código máquina en tiempo de ejecución y es el encargado de realizar las llamadas necesarias para interactúar con el sistema operativo. Así el usuario sólo necesita preocuparse por instalar la versión compilada del intérprete para su sistema operativo y ya podrá ejecutar cualquier programa implementado en este lenguaje. De este modo se añade portabilidad a distintos sistemas operativos.

Por debajo: uso de emuladores o wine

Los emuladores o máquinas virtuales simplemente simulan el comportamiento de una arquitectura concreta de modo que mediante estas se puede ejecutar un programa por encima de una arquitectura distinta a la destinada.

Sí alguna vez has usado wine quizás hayas leído eso del acrónimo “Wine is not an emulator”, aunque todos lo solemos llamar emulador cuando explicamos la existencia de este programa a algún amigo o familiar.

¿Por qué dicen que wine no es un emulador? En su página web tienen una wiki muy completa e interesante. Dentro de ella tienen una sección en la que habla sobre su arquitectura. En ella nos dicen que wine no es un emulador simplemente porque no crea una máquina virtual ni te hace instalar nada de windows en él, simplemente es una colección de librerías propias que implementan el comportamiento de las llamadas a sistema de Windows y lo traducen en llamadas que puede comprender Linux. Te animo a que leas el enlace que he puesto ya que está muy bien explicado (inglés) y se extiende bastante más.

Estas dos técnicas se usan cuando tenemos un programa y no tenemos disponible su código fuente, sólo el fichero compilado para una arquitectura específica.

Jugando con strace y wine

En linux disponemos de herramientas para realizar un trazado de las llamadas a sistema realizadas por un programa. Una de estas herramientas que viene preinstalada es strace. Te animo a que la pruebes y veas como te muestra las llamadas a sistema que el programa realiza, yo he realizado las pruebas con este código en C:

#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>


int main() {
    FILE *fichero = fopen("salida.txt", "w");
    if (fichero == NULL)
        return -1;
    fprintf(fichero, "Hola mundo\n");
    fclose(fichero);
    return 0;
}

Cómo ves más simple no puede ser, crea un fichero y escribe en él. Compilamos el código con gcc: gcc -o escribe escribe.c y luego ejecutamos con: strace ./escribe. En cada línea te mostrará que llamada ha realizado y dentro de los paréntesis que parámetros ha usado. En internet puedes encontrar la documentación acorde buscando la instrucción seguida de syscall.

Para Windows también existen herramientas para trazar las llamadas a sistema realizadas por los procesos pero no he encontrado ninguno que me guste. Pero como la cosa va sobre Wine puedes jugar con él y ver que llamadas a sistema realiza un programa compilado para correr en Windows. Para ello compila el programa desde un equipo con windows y asegurate de que tienes wine instalado. Ahora puedes ejecutarlo en la terminal de la forma: WINEDEBUG=+relay wine escribe.exe y con esto empezará a ejecutarlo mostrando por la terminal la lista de llamadas que el programa va realizando a la API de Windows (es decir el conjunto de llamadas a sistema disponibles que tiene).

Pues como dice la famosa frase: eso es todo amigos. Y como yo digo: comparte, corrige y colabora. ¡Hasta la próxima!