Искусство программирования для Unix

Реймонд Эрик Стивен

Приведенные выше учебные примеры иллюстрируют способы, с помощью которых проектирование, обеспечивающее прозрачность, позволяет предотвратить проблемы данного класса. Так как база данных terminfo не содержится в одном большом файле, повреждение одной terminfo-записи не делает весь набор данных terminfo непригодным к использованию. Синтаксический анализ полностью текстовых однофайловых форматов, таких как termcap, обычно осуществляется с помощью методов, которые (в отличие от операций поблочного чтения дампов двоичной структуры) способны восстановить данные после точечных ошибок. Синтаксические ошибки в SNG-файле могут быть исправлены вручную, без необходимости использования специализированных

редакторов, которые могут отказать при загрузке поврежденного PNG-изображения.

Возвращаясь к учебному примеру kmail, можно отметить, что данная программа упрощает диагностику сбоев, поскольку подчиняется правилу исправности: информация о сбоях протокола SMTP отображается полностью, поэтому ее удобно анализировать. Нет необходимости расшифровывать множество туманных сообщений, сгенерированных самой программой kmail, для того чтобы увидеть, как выглядит обмен данными с SMTP-сервером. Все, что требуется делать — смотреть в нужном направлении, поскольку данная программа прозрачна и не удаляет информацию об ошибках протокола. (Способствует также то, что протокол SMTP сам по себе является текстовым и включает в свои транзакции сообщения о состоянии, которые может прочесть человек.)

Средства обеспечения воспринимаемости, такие как текстуализаторы и браузеры, также упрощают диагностику сбоев. Одна из причин уже рассматривалась: они упрощают проверку состояния системы. Однако следует обратить внимание на другой эффект, связанный с их работой. Текстовые версии данных стремятся иметь полезную избыточность (например, использование пробелов для визуального разделения, а также явных разделителей для синтаксического анализа). Такая избыточность упрощает чтение данных форматов людьми, но также делает форматы более устойчивыми к безвозвратному удалению точечными сбоями. Поврежденный блок данных PNG-файла редко поддается восстановлению, однако человеческая способность распознавать модели и анализировать содержание может помочь в восстановлении эквивалентного SNG-файла.

Еще больше проясняется правило устойчивости. Простота плюс прозрачность снижает затраты, уменьшает напряжение разработчиков и освобождает людей для концентрации на новых проблемах вместо исправления старых.

6.3. Проектирование, обеспечивающее удобство сопровождения

Программное обеспечение удобно в сопровождении в той мере, в которой люди, не являющиеся его создателями, могут его понять и модифицировать. Для обеспечения удобства сопровождения требуется не просто хорошо работающий код, нужен код, который соответствует правилу ясности и успешно взаимодействует с человеком и компьютером.

Unix-программисты обладают большим количеством доступных им скрытых знаний о том, что делает код удобным в сопровождении, поскольку Unix поддерживает исходный код, который существует десятилетиями. По причинам, которые описываются в главе 17, Unix-программисты учатся не исправлять неряшливый код, а избавляться от него и создавать более четкий код (см. размышления Роба Пайка по данной теме в главе 1). Поэтому любой исходный код, переживший более десяти лет эволюции, избран как удобный в сопровождении. Такие старые, успешные, хорошо организованные проекты с удобным в сопровождении кодом являются созданными сообществом моделями для практического применения.

"Данный код живой, замороженный или мертвый?" — это вопрос, который обычно задают Unix-программисты и особенно программисты сообщества открытого исходного кода при оценке тех или иных инструментов. Вокруг "живого" кода сосредотачивается сообщество

активных разработчиков. "Замороженный" код часто становится таковым ввиду того, что создает гораздо больше проблем, чем конструктивных решений для его разработчиков. "Мертвый" код так долго пребывает в "замороженном" состоянии, что было бы проще реализовать его эквивалент с самого начала. Для того чтобы код "жил", необходимо направить максимум усилий на то, чтобы сделать код удобным в сопровождении (и, следовательно, привлекательным для будущих кураторов).

Код, разработанный как прозрачный и воспринимаемый, уже почти автоматически становится удобным в сопровождении. Однако существует и другая, не менее достойная для подражания практика, которая отображена в моделях, рассмотренных в настоящей главе.

Одним из важнейших практических принципов является применение правила ясности: использование простых алгоритмов. В главе 1 процитировано мнение Кена Томпсона: "Если вы сомневаетесь, используйте грубую силу". Томпсон понимал "полную стоимость" сложных алгоритмов. Они более склонны к ошибкам в первоначальной реализации, а кроме этого, последующим кураторам труднее их понять.

Другим важным практическим принципом является создание руководств хакеров. Для дистрибутивов исходного кода всегда было полезным включение документации, неформально описывающей ключевые структуры данных и алгоритмы кода. Действительно, Unix-программисты часто лучше создают хакерские руководства, чем пишут документацию для конечных пользователей.

Сообщество открытого исходного кода постигло и выработало этот обычай. Кроме того что хакерские руководства являются рекомендациями для будущих кураторов, в проектах с открытым исходным кодом они также предназначены для того, чтобы способствовать добавлению функций и исправлению ошибок со стороны программистов-любителей. Характерным примером является файл Design Notes, поставляемый с программой fetchmail. Исходные коды ядра Linux включают в себя буквально десятки подобных документов.

В главе 19 описаны соглашения, выработанные Unix-разработчиками для облегчения изучения дистрибутивов исходных кодов и создания исполняемого кода.

7 Мультипрограммирование: разделение процессов для разделения функций

Если мы придаем большое значение структурам данных, то мы должны придавать большое значение независимой (и, следовательно, одновременной) обработке. Иначе для чего мы собираем объекты в структуру? Почему мы терпим языки, которые дают нам одно без другого? Раздел Epigrams in Programming в журнале ACM SIGPLAN (17 #9, 1982) —Алан Перлис (Alan Perlis)

Наиболее характерной методикой разбиения программ на модули в операционной системе Unix является разделение крупных программ на множество взаимодействующих процессов. Обычно в мире Unix данная методика называется "многопроцессорной обработкой" (multiprocessing), но в этой книге, для того чтобы избежать путаницы с многопроцессорным аппаратным обеспечением, используется более ранний термин "мультипрограммирование" (multiprogramming).

Мультипрограммирование является "особенно туманной" областью проектирования, в которой реализовано несколько основополагающих принципов хорошей практики. Многие программисты, превосходно разбирающиеся в том, как разбивать код на подпрограммы, тем не менее, в итоге пишут целые приложения как массивные однопроцессные монолиты, которые разрушаются под тяжестью своей собственной внутренней сложности.