Narcissu

สปอย Narcissu ภาคแรก และ Angel Beats

To me, it was 15 days time.
To her, it was the end of a 22 year journey.

Narcissu เป็นเกมอีกเกมหนึ่งที่ทิ้งไว้ให้คิดคล้ายๆ กับส่วนหนึ่งใน Angel Beats!

เอาง่ายๆ ว่า ถ้าอีกสามเดือนจะตายจะทำอะไร…

Narcissu

บางคนบอกว่า “ใช้ชีวิตให้เหมือนพรุ่งนี้เป็นวันสุดท้ายของชีวิต”

ผมว่าคำตอบมันไม่ใช่ ถ้าพรุ่งนี้ผมจะตาย ผมคงไม่ได้เดินออกไปเรียน ไปทำงาน ไปที่ไหนแล้ว ถ้าเป็นเวลาสักสามเดือน อาจจะวางแผนอะไรได้ดีกว่า แต่ก็ต้องมีขอบจำกัดอยู่ที่ว่า แล้วผมจะทำอะไรได้บ้างล่ะ

ผมว่า Steve Jobs เป็นคนที่โชคดีมาก ก่อนที่เค้าจะตายเค้าเรียก Walter Issacson มาเขียนหนังสือประวัติเขาให้หน่อย เลือกภาพหน้าปกให้ แล้วไม่เคยอ่านหนังสือเรื่องตัวเองเลยทั้งชีวิต แต่นั่นแหละน่าจะเป็นสิ่งที่ทำให้คนทั้งโลกยังจดจำตัวตนของเขาได้ มากเสียไปกว่าตัวตนที่ทุกคนรู้จักจากใน Stevenotes

หรือไม่ต้องเป็นอัตชีวประวัติก็ได้ ผมเชื่อว่าหลายคนคงจะจดจำชื่อของ Dennis Ritchie ไปตลอดกาล ผมก็ไม่รู้ว่าตอนเด็กๆ เค้าทำอะไร เค้าจบที่ไหน แต่ผลงานของเค้าเป็นสิ่งที่เค้าทิ้งไว้ให้จดจำไปตลอดกาล

ความสำเร็จแบบนั้นคงไม่ใช่สิ่งที่เกิดในสามเดือน…

setsumi

ใน Narcissu สิ่งที่พวกเขาทิ้งไว้มีเพียงภาพถ่ายภาพเดียวเท่านั้น กับความฝันของเธอที่จะได้ใส่ชุดว่ายน้ำถ่ายแบบท่ามกลางทะเลสีมรกต และความฝันของเขาที่จะได้ใช้ใบขับขี่ใหม่เอี่ยมใบนั้นเสียที

… But even so…
… Even with just one picture…

… It was the proof of ourselves that we left behind…

โชคดีว่าพวกเขาฝันอะไรที่มันเป็นไปได้แค่เพียงคืนเดียว

ใน Angel Beats เราเห็นความฝันของอีกหลายๆ คน ที่น่าเสียใจว่าในบั้นปลายของชีวิตแล้วก็ไม่ได้เกิดขึ้น

AngelBeats449[1]

เราเห็นคนที่อยากทำหลายๆ อย่าง อยากเป็นนักฟุตบอล เป็นไอดอล มีแฟน ใช้ชีวิตเหมือนคนปกติเพราะเค้าไม่มีโอกาสได้ทำในสามเดือนเหล่านั้นแล้ว

คนที่อยากเป็นพี่ที่ปกป้องน้องๆ คนที่อยากร้องเพลงชโลมจิตใจของคนอื่นๆ คนที่อยากค้นหาตัวตนที่หายไป คนที่อยากพูดเพียงคำขอบคุณกับคนๆ หนึ่งที่ไม่เคยเห็นหน้า กับคนที่อยากช่วยใครสักคนไว้

angel-13-0[1]

ทุกปีใหม่ผมจะเขียนว่าปีนี้จะทำอะไร แล้ว goal ที่ผมเลือกมาผมคิดว่ามันคือระหว่างทางที่ผมจะต้องผ่าน เหมือนถ้าจะไประยองก็ต้องผ่านชลบุรี

นั่นหมายความว่า ผมไม่ได้ make effort อะไรเลยในการเข้าไปทำเป้าหมายเหล่านั้นเพราะผมคิดว่ายังไงก็ต้องผ่าน

แต่ในความจริงคุณสามารถไม่ผ่านชลบุรีได้ ไม่ว่าจะอ้อมไป หรือขึ้นเรือไป เช่นเดียวกันเป้าหมายของผมทุกๆ ปี พอมามองย้อนไปแล้วก็แปะป้ายแต่คำว่า FAIL

… หรืออันที่จริง ผมเองนั่นแหละที่เลือกจะขึ้นเรือไปทั้งๆ ที่เป้าหมายมันอยู่ทางตรงที่สุดแล้ว

… ถึงเวลาหรือยัง

imaginaryworld

footnote: ผมมองว่าเป้าหมายผมในปีที่ผ่านมา หลายๆ อันผมคงจะต้องแปะป้าย FAIL แล้ว มันอาจจะไม่ได้แปลว่าผมทำมันล้มเหลว แต่ผมตั้งมันขึ้นมาอย่างขาดวิสัยทัศน์ ผมเอาตัวเองในตอนนั้นเวลานั้น ผ่านเหตุการณ์แบบนั้นตั้งขึ้นมาโดยคาดหวังไปว่าในอนาคตจะเป็นแบบเดิม แต่ “ความสุข ความสนุก ไม่มีอะไรจะอยู่คงทนตลอดไปได้”…

ผมว่า quote นั้นจาก Clannad ทำให้ผมตาสว่างขึ้นมาหลายครั้งแล้ว ผมเสียดายที่ไม่ได้รู้จักกับมันตั้งแต่ม. 3

Online Judge (grader) design

ดองบล็อคไปเสียนานมากในขณะที่เกมก็เริ่มมีเกมที่มันเล่นจนแบบว่าไม่รู้จะเล่นยังไงให้สนุกแล้วจนต้องดรอปไปอยู่บ้าง

ในภาคซอฟต์แวร์จะมีกิจกรรมอยู่อันนึงครับคือ SOSCamp เป็นการติวโปรแกรมมิ่งให้น้องใหม่ซึ่งก็จะมีการทำโจทย์ พอทำโจทย์ก็ต้องมีระบบตรวจ เพื่อนรีเควสมานานมากกกแล้วว่าอยากรู้ design ของระบบก็เลยเขียนสักหน่อย

Overall

ระบบแบ่งเป็น 3 ส่วนครับคือ UI, API, Grader ซึ่งผมเลือกเป็น PHP หมดเลยเพราะช่วงนั้นเห่อ Laravel และ Silex นิดๆ และถ้ามีคนจะช่วยทำ ใช้ Silex บน PHP น่าจะง่ายกว่าใช้ Django โดยเฉพาะคนที่เขียน Java มา คือ Silex ค่อนข้างจะ low level มาก เขียนอะไรๆ มันจะตรงไปตรงมาไม่มีลัดเท่าไร แล้วก็ PHP Class มันหน้าตาเกือบ Java ตัด type

UI

ตัว UI เขียนด้วย AngularJS ทั้งหมดเลยเพราะผมอยากลองเล่น AngularJS พอดี เขียนเสร็จก็เรียนรู้มันไปเยอะแต่รู้สึกว่ายากอยู่ ตอนหลังมารื้อทำใหม่แล้วเอาระบบ resolve ออกพบว่าเขียนง่ายขึ้นเป็นกอง

ด้วยสไตล์ของ Angular อยู่แล้ว ตัว UI ทั้งหมดออกแบบเป็นแบบ single page app คือมี HTML file เดียวรันทุกอย่าง ไม่มีการเปลี่ยนหน้าใดๆ นอกจากการใช้ AJAX ดึงข้อมูลมาแสดง ตรงนี้การเลือกใช้ Angular + Angular-ui-router ทำให้เขียนง่ายและดีมากๆ

ข้อดีอย่างนึงของการทำ Single page app คือมันบังคับให้ทุกอย่างเป็น API พอจะทำใหม่ก็ทำได้ง่ายๆ แค่เขียนตัวครอบ API ขึ้นมาใหม่ จบ

API

ฝั่ง API ใช้ Silex ครับ ผมลองเขียนแบบ OOP ดูโดยทำคลาสที่สามารถ extend มันมาแล้วระบุชื่อ Eloquent model และ URL (Eloquent เป็น library สำหรับต่อ database ของ Laravel ซึ่งผมดึงมาใช้เดี่ยวๆ ไม่เอา Laravel มาทั้งตัว เป็น ORM ตัวเดียวใน PHP ที่ผมชอบ) จะได้เป็น API ที่สามารถ List, read, write ลง database ได้ทันทีพร้อมระบบ access control ซึ่งก็ลดเวลาพัฒนาไปได้มาก ตอนหลังผมแกะระบบตัวนี้ไปใช้ในระบบลงทะเบียนงานบายเนียร์ด้วย วันเดียวก็เขียนระบบเสร็จ

Grader

ส่วนสำคัญที่สุดของโปรแกรมแน่นอนว่าต้องเป็นตัวเกรดเดอร์เอง ซึ่งตัวเกรดเดอร์นั้นใช้ไลบรารีหลายตัวช่วยในการพัฒนา (ผมคิดว่าบางตัวเป็น extra ไม่ใช้ก็ได้ แต่ใช้แล้วมันทำให้โปรแกรมเท่ขึ้น พวก Symfony/Console Symfony/Process พวกนี้)

ตัว grader จะต่อเข้ากับคิวงานกลาง ซึ่งระบบเก็บคิวงานที่ผมใช้คือโปรแกรม beanstalkd และใช้ library pheanstalk เพื่อเชื่อมต่อจาก PHP เมื่อมีการส่งงานเข้ามาใน API ก็จะโยนรายละเอียดงานเข้าไปใน beanstalk

ตัว grader ที่ต่อกับคิวงานนั้นจะมี infinite loop รับงานใหม่อยู่ เมื่อได้รับงานแล้วก็จะเข้าสู่ logic ในการตรวจ ซึ่งจะมีกระบวนการคือ

1. รันโค้ด generate test case

ตัวระบบ test case generator ผมอยากให้มันทรงพลัง สุ่มโจทย์ได้ และเป็นธรรมชาติที่สุด ก็เลยใช้วิธีเขียนโปรแกรมมาครอบโปรแกรมที่ใส่ไว้ในโจทย์ ข้อเสียคือรองรับการส่งได้แค่ภาษาที่มีโปรแกรมครอบ

หน้าที่ของโปรแกรมครอบไม่ยากครับ ขั้นแรกโปรแกรมจะ include โปรแกรมที่โจทย์กำหนดเข้ามา (ใน Java ใช้ reflection, Python ใช้ exec ซึ่งผมว่าไม่ดีเพราะ __name__ มันไม่เปลี่ยน, PHP ใช้ include) ทีนี้ขั้นต่อมาจะแยกตามภาษา

  • PHP: มันคือ echo json_encode(run()); นั่นล่ะครับ
  • Java: มันจะส่ง LinkedList<String> เข้าไปโดย pass by reference แล้วเอา LinkedList ตัวนั้นส่งเข้า GSON ออกมา
  • Python: ผมจำไม่ชัวร์แต่น่าจะประมาณว่าเอา for in วนเพื่อทำเป็น list แล้วโยนใส่ json.dumps

จริงๆ มันก็ดูไม่ช่วยเท่าไรนะ แต่ผมว่า python เนี่ยมันเขียนสนุกดีตรงที่ yield รัวๆ ไม่ต้องเอาข้อมูลไปพักใส่ array อะไรแล้ว return ออกมาทีเดียวเหมือนภาษาอื่นๆ (PHP ก็มี yield แต่มันใหม่เกินไป)

2. คอมไพล์โค้ดเฉลยและโค้ดคำตอบ

มาถึงขั้นตอนสำคัญครับคือการคอมไพล์โค้ด ซึ่งก็ไม่มีอะไรยากเท่าไรคือรัน compiler ตามแต่ภาษาแล้วให้มันออกมาที่ไฟล์ที่กำหนดก็เสร็จ แต่ความยุ่งยากอยู่ที่ Java ซึ่งชื่อคลาสจะต้องเป็นไปตามชื่อไฟล์ด้วย ผมก็เลยใช้วิธีโกงๆ คือตั้งชื่อไฟล์ว่า Input.java แล้วคอมไพล์ ถ้ามันผ่านก็จบ ไม่ผ่านตัว javac จะบอกมาว่า should be named ….java ก็ให้โปรแกรมมันอ่าน error ตัวนี้ไปแล้ว rename file ให้ (และเก็บชื่อคลาสไว้ด้วยเพราะตอนรันต้องใช้)

3. Run

ขั้นตอนการรันก็รันแบบตรงไปตรงมาครับ ทีนี้จะพูดถึงเทคนิคการ sandbox หรือป้องกันความปลอดภัยของโค้ดสักหน่อย ซึ่งจริงๆ มันทำงานมาตั้งแต่ส่วน generate test case แล้ว

ตัว grader จะใช้โปรแกรม docker ในการรันครับ ซึ่งหลักการคร่าวๆ ของ docker มันคือการใช้ความสามารถ namespace, cgroup ของ linux kernel ใหม่ๆ ช่วยแยกการทำงาน คนที่อยู่ namespace อื่นๆ จะมองไม่เห็นกันเอง แต่ข้างนอกสุดมองเห็นข้างในได้ นอกจากนี้มันยังสามารถกำหนดทรัพยากรให้ cgroup ได้อีกด้วย (คล้ายๆ virtualization แบบ virtualbox อะไรพวกนี้อะครับ แต่มัน overhead ต่ำกว่ามากเพราะรันอยู่ใน kernel ตัวเดียวกันเลย)

ข้อดีอย่างนึงของ docker คือสภาวะข้างในมันคงที่ถ้าเราก๊อปไป นั่นหมายความว่าถ้าเราเซตดีๆ version ของ compiler, runtime, library จะเหมือนกันหมดเลยถึงเราจะกระจาย grader ไปหลายๆ เครื่องก็ตาม

ทีนี้เวลารันด้วยความสามารถจำกัดทรัพยากรก็ทำให้สะดวกโยธินในการจัดการแล้วครับ

  • memory limit บังคับด้วย cgroup ได้เลยตรงๆ
  • networking ก็บังคับได้เลยว่าไม่ให้มีการ์ดแลน
  • time limit อันนี้ใช้ symfony/process จับเวลาเอา ถ้าเกินแล้วก็สั่งให้ docker kill ทิ้ง
  • privileges ก็สั่งให้ docker รันใน user ปกติ (ปกติ docker จะรันด้วย root) ก็เรียบร้อย

4. Cleanup

เสร็จแล้วก่อนจะจากก็ต้องลบไฟล์พวกที่เป็นผลจากการคอมไพล์ต่างๆ และตัว container ออก (ใส่เข้ามาทีหลังตอนเทส fork bomb ดู) เป็นอันเสร็จ

5. Submit

ตัว grader จะส่งงาน 2 รอบคือตอนที่ได้งานมา (เพื่อแสดงสถานะ grading) และเมื่อเสร็จแล้วจะส่งข้อมูลกลับเข้าไปใน API อีกครั้งหนึ่ง ซึ่งก็เป็น JSON ธรรมดา โดยอาศัยการยึนยันตัวแบบ shared secret คือ API, grader จะมี string ตัวหนึ่งเปรียบเสมือนรหัสผ่านที่ต้องส่งให้ API ทุกครั้งที่จะอัพเดตสถานะงาน

อื่นๆ

จริงๆ แล้วไม่ใช้ docker ก็ได้นะครับ เช่น elab ใช้โปรแกรม box ถ้าผมจำไม่ผิดมันจะใช้ความสามารถ ptrace คือเมื่อโปรแกรมลูกมีการเรียกฟังก์ชั่นของระบบ โปรแกรมแม่ (นั่นคือ box) จะถูกถามว่าอนุญาตหรือไม่ก่อนที่จะทำงานได้ (chrome เก่าๆ รู้สึกว่าจะใช้เทคนิคนี้เหมือนกันบนลินุกซ์) ตอนหลัง box มีรุ่นใหม่คือ isolate ซึ่งก็ใช้ cgroup เหมือนกัน แต่ผมเดาว่าน่าจะ overhead น้อยกว่า docker

(ผมไม่ได้เช็ค fact ตรงนี้นะ ไปค้นดูละเอียดๆ เองดูก่อนถ้าจะลองทำดู)

หรือจะใช้วิธีดิบเถื่อนรันไปตรงๆ เลยก็ได้ ซึ่งผมเดาว่ารุ่นพี่คงจะใช้กันเพราะมันเขียนง่ายดี แต่อาศัยความเชื่อใจว่าจะไม่มีใครส่งอะไรน่ากลัวเข้าไปในระบบ ยิ่งบางทีไม่ได้เขียน time limit ไว้ด้วย ส่ง infinite loop เข้าไปก็เรียบร้อย

ผมคิดไว้ทีนึงว่าวิธีนึงที่ทำให้มันเร็วขึ้นคือรัน docker แช่ไว้เลยแล้วข้างในมีโปรแกรมที่เขียนในภาษานั้นๆ แล้วข้างนอกแค่บอกให้รันโค้ด ซึ่งมันจะตัด overhead เรื่องการ start, stop ตัว docker และ runtime ของภาษานั้นๆ ไปได้พอสมควรเลย แต่ข้อเสียคือเรื่อง memory leak และการ limit ต่างๆ จะทำได้ยากกว่า ใน source ของ grader จะมีคลาส EnhancedJava อยู่ซึ่งผมก็ใช้หลักการตรงนี้ แต่เขียนไม่เสร็จเพราะเขียนๆ ไปแล้วนึกถึงเรื่องการจับ limit นี่แหละแล้วคิดว่าเลิกทำดีกว่า ให้ผมคุมเองน่าจะมีปัญหา security ตามมาแหงๆ

-qv