Искусство программирования для Unix - Эрик Реймонд

Приверженцы операционных систем семейства Macintosh склонны громогласно критиковать это. Они пропагандируют модель, в которой одно имя файла может иметь как "ветвь" данных, так и "ветвь" ресурсов. Ветвь данных соответствует байтовому потоку в Unix, а "ветвь" ресурсов является семейством пар имя/значение. Приверженцы Unix предпочитают такие подходы, которые делают данные файла самоописательными, так чтобы фактически те же метаданные хранились внутри файла.

Проблема Unix-подхода состоит в том, что каждая программа, которая записывает файл, должна иметь информацию о его структуре. Таким образом, например, если требуется, чтобы информация о типе файла хранилась внутри данного файла, то каждое инструментальное средство, обрабатывающее данный файл, должно "позаботиться" о том, чтобы либо сохранить поле типа неизменным, либо интерпретировать его, а затем перезаписать. Несмотря на то, что организовать это теоретически возможно, на практике такие конструкции были бы слишком хрупкими.

С другой стороны, поддержка файловых атрибутов сопряжена с трудными вопросами о том, какие файловые операции должны их сохранять. Очевидно, что при копировании именованного файла в другой именованный файл должны также копироваться атрибуты файла источника, как и его данные. Однако что произойдет, если файл был перенаправлен в новый файл с помощью команды cat(1)?

Ответ на этот вопрос зависит от того, что подразумевается под атрибутами — они действительно представляют собой свойства имен файлов, или они некоторым волшебным способом встроены в данные файла как разновидность неотображаемого заголовка или окончания файла. Какие операции сделают свойства отображаемыми?

Разработчики файловой системы Xerox PARC боролись с данной проблемой в 70-х годах прошлого века. Для конструкции был характерен "открытый сериализованный" вызов, который возвращал байтовый поток, содержащий как атрибуты, так и содержимое файла. Если вызов применялся к каталогу, то он возвращал сериализацию атрибутов каталога плюс сериализацию всех файлов, хранящихся в нем. Не заметно, чтобы этот подход когда-либо был усовершенствован.

Ядро 2.5 Linux уже поддерживает присоединение подобных пар имя/значение как свойств имени файла, однако на момент написания данной книги эта возможность еще широко не использовалась в приложениях. Последние версии операционной системы Solaris имеют приблизительно эквивалентную функцию.

20.3.2. Слабая поддержка GUI-интерфейсов в Unix

Опыт Unix доказывает, что использование нескольких метафор в качестве базиса для интегрирующей структуры представляет собой мощную стратегию (обсуждение интегрирующих структур и общего контекста приведено в главе 13). Визуальная метафора "в сердце" современных GUI-интерфейсов (файлы, представленные пиктограммами и открываемые щелчком мыши, который запускает некоторую программу, предназначенную для обработки и обычно способную создавать и редактировать данные файлы) с момента ее разработки в Xerox PARC в 1970-х годах доказала свою способность успешно и долговременно удерживать пользователей и разработчиков интерфейсов.

Несмотря на значительные недавние усилия, в 2003 году Unix все еще поддерживала эту метафору слабо и неохотно — существовало множество уровней, несколько соглашений и только слабые конструкционные утилиты. Типичная реакция со стороны опытных профессионалов Unix — подозревать, что это отражает более глубокие проблемы с самой GUI-метафорой.

Я думаю, что часть проблемы заключается в том, что мы до сих пор не имеем правильной метафоры. Например, в Macintosh, для того чтобы удалить файл, я перетаскиваю его в корзину, но когда я перетаскиваю его на диск, то файл копируется, кроме того, я не могу перетащить файл на пиктограмму принтера, для того чтобы распечатать его, потому что для этого используется меню. Я мог бы продолжать. Это похоже на файлы в OS/360, до того как появилась Unix с ее простой (но не слишком простой) файловой идеей.

В главе 11 приводились цитаты Брайана Кернигана и Майка Леска по этому же поводу, но проблему невозможно решить, лишь обвиняя GUI-интерфейс. Несмотря на все его недостатки, имеется огромная потребность в GUI-интерфейсах со стороны конечных пользователей. Предположим, что удалось создать правильную метафору на уровне взаимодействия с пользователем. Была бы в таком случае Unix способна изящно поддерживать GUI-интерфейс?

Вероятно, нет. Авторы касались данной проблемы, анализируя, является ли модель представления файлов в виде большого блока байтов адекватной. Для более развитой поддержки GUI-интерфейсов механизм мог бы быть предоставлен файловыми атрибутами в стиле Macintosh. Однако кажется маловероятным, что такой подход полностью разрешит проблему. Объектная модель в Unix не включает в себя верных фундаментальных конструкций. Необходимо определить, какой в действительности была бы строгая интегрирующая структура для GUI интерфейсов. И, что не менее важно, как ее можно интегрировать с существующими структурами Unix. Это сложная проблема, требующая фундаментального понимания, которое пока невозможно "среди шума и путаницы" программной инженерии и академических исследований.

20.3.3. Удаление файлов в Unix необратимо

Пользователи с опытом работы в системе VMS или те, кто помнит TOPS-20, часто испытывают недостаток средств для контроля версий файлов, которые были характерны для этих систем. Открытие существующего файла для записи или удаления фактически приводило к его переименованию предсказуемым способом, а новое имя включало в себя номер версии. И только явная операция удаления файла версии фактически стирала данные.

Unix обходится без этого, немалой ценой раздражения пользователей, когда удаляются не те файлы из-за опечатки или неожиданного влияния групповых символов оболочки.

Вероятнее всего, в ближайшем будущем эта проблема не решится на уровне операционной системы. Разработчикам Unix нравятся четкие простые операции, которые выполняют именно то, что требует пользователь, даже если пользовательские инструкции могут приводить к дестабилизации системы. Инстинкт диктует им, что защита пользователя от его самого должна осуществляться на уровне графического интерфейса или на уровне приложения, но не на уровне операционной системы.

20.3.4. Unix предполагает статичную файловую систему

Unix с одной стороны имеет весьма статичную модель мира. Неявно предполагается, что программы выполняются недолго, так что содержимое файлов и каталогов во время их выполнения можно считать статичным. Не существует стандартного, хорошо организованного способа запрашивать у системы уведомление для приложения в случае, если определенный файл или каталог изменяются. Это становится значительной проблемой при написании долго работающей программы пользовательского интерфейса, которой необходимы сведения об изменении ее окружения.

В операционной системе Linux предусмотрена функция уведомления об изменениях файлов и каталогов[151], и эти функции скопированы в некоторых версиях BSD, однако они еще не перенесены на другие Unix системы.

20.3.5. Конструкция системы управления задачами была плохо реализована

Не считая возможности приостанавливать процессы (что само по себе является тривиальным дополнением к планировщику, который мог бы быть сделан довольно безопасно), управление задачами предусмотрено для переключения терминала между несколькими процессами. К сожалению, при этом решается простейшая часть проблемы — определение нажатия клавиши. Вместе с тем сложные части, такие как сохранение и восстановление состояния экрана, передаются приложению.

Действительно хорошая реализация данного средства была бы полностью невидимой для пользовательских процессов: без выделенных сигналов, без необходимости сохранять и восстанавливать режимы терминалов, без необходимости для приложений перерисовывать экран в случайные промежутки времени. Моделью должна быть виртуальная клавиатура, которая иногда подключается к реальной (и блокирует ее, если пользователь запрашивает ввод, когда она не подключена), а также виртуальный экран, который время от времени становится видимым на реальном экране (и может блокировать, а может не блокировать вывод, когда он невидимый), с системой, выполняющей мультиплексирование подобно мультиплексированию доступа к диску, процессору и другим ресурсам, но не влияющей на пользовательские программы в целом[152].

При правильной реализации потребовалось бы, чтобы tty-драйвер Unix не просто поддерживал буфер линии, но и полностью отслеживал текущее состояние экрана. Кроме того, потребовалось бы, чтобы сведения о типах терминалов были известны на уровне ядра (возможно, с помощью процесса демона), для того чтобы оно могло соответствующим образом выполнить восстановление, когда приостановленный процесс снова переводится в приоритетный режим. Последствия неправильной реализации заключаются в том, что ядро не способно отключить сеанс как задачу xterm или Emacs от одного терминала и подключить его к другому терминалу (тип которого мог бы отличаться).