Искусство программирования для Unix - Реймонд Эрик Стивен

Программа xcdroast также вызывает другие CLI-инструменты: cdda2wav( 1) (конвертер звуковых файлов) и mkisofs(1) (средство для создания из списка файлов CD-ROM-образов с файловой системой ISO-9660). Подробности того, как данные средства вызываются, скрыты от пользователей, которые могут сконцентрировать внимание на создании CD-образов, а не на необходимости знать секреты преобразования звуковых файлов или структуры файловых систем. Равно важно и то, что разработчики каждого из данных средств могут концентрироваться на профессиональных знаниях в своей предметной области без необходимости быть экспертами в разработке пользовательских интерфейсов.

Главный "подводный камень" организации драйвер/ядро состоит в том, что часто драйвер должен распознавать состояние ядра, для того чтобы отражать его пользователю. Если ядро работает практически без задержек, то это не является проблемой, однако если ядру требуется большой промежуток времени (например, при доступе к множеству URL-адресов), то недостаток обратной связи может создавать значительные сложности. Подобной проблемой является отклик на ошибки. Например, традиционный (хотя и не совсем соответствующий духу Unix) запрос на подтверждение при перезаписи существующего файла сложен в написании в системе драйвер/ядро. Ядру, обнаружившему проблему, приходится требовать от драйвера выдать сообщение пользователю.

Стив Джонсон.

Важно спроектировать ядро так, чтобы оно не только правильно работало, но и уведомляло драйвер о выполняемой работе, с тем чтобы драйвер мог представить изящный интерфейс с соответствующей обратной связью.

Понятия "драйвер" и "ядро" являются редкими, но устоявшимися в Unix-сообществе.

11.6.8.4. Пара клиент/сервер

Пара клиент/сервер подобна паре драйвер/ядро, за исключением того, что часть ядра является запущенным в фоновом режиме демоном, от которого не требуется интерактивная работа и наличие собственного пользовательского интерфейса. Обычно демон предназначен для того, чтобы быть посредником в доступе к какому-либо совместно используемому ресурсу — базе данных, потоку транзакций или совместно используемому специализированному аппаратному обеспечению, такому как звуковое устройство. Другой причиной для использования такого демона может быть необходимость избежать выполнения дорогостоящих начальных действий при каждом вызове программы.

Рис. 11.3. GUI-интерфейс программы Xcdroast

Раньше, например, очень популярной была пара ftp(1)/ftpd(1), реализующая протокол FTP (File Transfer Protocol — протокол передачи файлов); также в качестве примера можно упомянуть два экземпляра программы sendmail(1) — это отправитель в приоритетном режиме и слушатель в фоновом, передающие электронную почту в Internet. В настоящее время таким примером будет любая пара браузер/WеЬ-сервер.

Однако данная модель не ограничена коммуникационными программами. Другим важным случаем ее применения являются базы данных, например пара psql(1)/postmaster(1). В данной паре программа psql сериализует доступ к совместно используемой базе данных, управляемой демоном postgres, передавая ему SQL-запросы и представляя данные, отправленные в качестве ответов.

Приведенные выше примеры иллюстрируют важное свойство данных пар, которое заключается в том, что чистота протокола, сериализующего связь между ними, является крайне важной. Если протокол четко определен и описан открытым стандартом, то он может предоставить широкие возможности для развития, изолируя клиентские программы от деталей управления серверными ресурсами и позволяя клиентам и серверам развиваться почти независимо. Все программы с ядром, отделенным от интерфейса, потенциально извлекают данное преимущество из четкого разделения функций, но в случае клиент/сервер выигрыш от верной реализации часто особенно высок именно потому, что управлять общими ресурсами действительно сложно.

Для связи клиентской части с серверной могут использоваться и используются очереди сообщений и пары именованных каналов, однако преимущества от возможности запуска сервера на другой машине являются настолько весомыми, что в настоящее время почти во всех современных парах клиент/сервер используются ТСР/IР-сокеты.

11.6.9. Модель CLI-сервера

В мире Unix обычной является практика, когда серверные процессы вызываются управляющими программами81, такими как inetd(8), т.е. сервер может получать команды через стандартный ввод и отправлять ответы на стандартный вывод. Управляющая программа затем обеспечивает подключение стандартного ввода и вывода сервера к порту определенной TCP/IP-с.чужбы. Преимущество такой организации функций заключается в том, что управляющая программа может работать как одна безопасная программа-диспетчер (gatekeeper) для всех серверов, которые она запускает.

Таким образом, одной из классических моделей интерфейсов является CLI-сервер. CLI-сервер — программа, которая при запуске в привилегированном режиме имеет простой CLI-интерфейс, считывающий данные со стандартного ввода и отправляющий данные на стандартный вывод. Когда сервер запускается в фоновом режиме сервер, он обнаруживает это и подключает свой стандартный ввод и вывод к определенному TCP/IP-порту.

В некоторых вариантах данной модели сервер по умолчанию переводится в фоновый режим, а для того чтобы он оставался в привилегированном режиме, в командной строке необходимо использовать определенный ключ. Но еще более важно то, что большая часть кода "не знает" и "не заботится" о том, работает ли программа в привилегированном режиме или запущена как управляющая ТСРIР-программа.

Серверы РОРЗ, IMAP, SMTP и HTTP обычно соответствуют данной модели. Ее можно комбинировать с любыми моделями клиент/сервер, описанными ранее в данной главе. HTTP-сервер также может функционировать в качестве управляющей программы. CGI-сценарии, которые создают большую часть интерактивного содержания в Web, выполняются в обеспеченной данным сервером специальной среде, где они могут принимать ввод (из аргументов) из стандартного ввода и записывать сгенерированные в результате своей работы HTML-страницы в стандартный вывод.

Хотя данная модель весьма традиционна, термин "CLI-сервер" впервые введен в употребление автором данной книги.

11.6.10. Модель интерфейсов на основе языков

В главе 8 рассматривались узкоспециальные мини-языки как средства перемещения спецификации программ на более высокий уровень с приобретением гибкости и сокращением количества ошибок. Благодаря этим достоинствам CLI-интерфейс на основе языков сегодня во многом определяет стиль Unix-интерфейсов.

Сильные стороны данной модели хорошо иллюстрируются приведенным ранее в данной главе учебным примером, в котором комбинация утилит dc(1)/bc(1) сравнивается с программой xcalc(1). Преимущества, отмеченные ранее (выигрыш в выразительности и возможностях использования в сценариях), типичны для мини-языков. Они обобщаются в других ситуациях, в которых обычно приходится последовательно выполнять сложные операции в специализированной прикладной области. Довольно часто, в отличие от примера с калькулятором, мини-языки также обладают явным преимуществом лаконичности.

Одной из наиболее мощных моделей проектирования в Unix является комбинация клиентского GUI-интерфейса с серверной частью, представленной CLI-мини-языком. Хорошо спроектированные примеры данного типа неизбежно сложны, но часто являются более простыми и гибкими, чем большой объем уникального кода, который понадобился бы для решения даже небольшой части тех задач, которые способен решить мини-язык.

Данная общая модель, без сомнения, не является уникальной для Unix. Современные пакеты приложений для работы с базами данных в большинстве операционных систем обычно состоят из одного или нескольких GUI-клиентов и генераторов отчетов, каждый из которых обращается к общему серверу, используя язык запросов, такой как SQL. Однако данная модель развивалась преимущественно в Unix-среде и до сих пор остается в ней гораздо более понятной и применяется шире, чем в каких-либо других операционных системах.