Искусство программирования для Unix - Эрик Реймонд

С одной стороны, эксперименты показывают, что документы в сжатом XML- файле обычно значительно меньше по размеру, чем собственный файловый формат программы Microsoft Word, двоичный формат, который на первый взгляд занял бы меньше места. Причина связана с фундаментальным принципом философии Unix: решать одну задачу хорошо. Создание отдельного средства для качественного выполнения компрессии является более эффективным, чем специальное сжатие частей файла, поскольку такое средство может просмотреть все данные и использовать все повторения в них.

Кроме того, путем отделения формы представления от используемого специфического метода сжатия, разработчик оставляет открытой возможность использования в будущем других методов компрессии с минимальными изменениями синтаксического анализа файлов, а возможно, даже без изменений.

С другой стороны, сжатие несколько вредит прозрачности. В то время как человек способен по контексту оценить, возможно ли путем декомпрессии данного файла получить какую-либо полезную информацию, то средства, подобные file(1), по состоянию на середину 2003 года все еще не могут анализировать упакованные файлы.

Некоторые специалисты склоняются к менее структурированному формату сжатия — непосредственно сжатые программой gzip(1) XML-данные, например, без внутренней структуры и самоидентифицирующего заголовочного блока, обеспеченного утилитой zip(1). Наряду с тем, что использование формата, подобного zip(1), решает проблему идентификации, оно также означает, что декодирование таких файлов будет сложным для программ, написанных на простых языках сценариев.

Любое из описанных решений (чистый текст, чистый двоичный формат или сжатый текст) может быть оптимальным в зависимости от того, какое значение разработчик придает экономии дискового пространства, воспринимаемости или максимальной простоте при написании средств просмотра. Суть предшествующего изложения заключается не в пропаганде какого-либо из описанных подходов, а скорее в предложении способов четкого анализа вариантов и компромиссов проектирования.

Это означает, что истинным решением в духе Unix было бы, возможно, настроить утилиту file(1) для просмотра префиксов сжатых файлов, а в случае неудачи, написание в оболочке сценария-упаковщика вокруг file(1), который с помощью программы gunzip(1) распаковывал бы сжатый файл для просмотра.

5.3. Проектирование протоколов прикладного уровня

В главе 7 рассматриваются преимущества разбиения сложных приложений на взаимодействующие процессы, которые обмениваются друг с другом данными посредством специфичного для них набора команд или протокола. Преимущества использования текстовых форматов файлов данных также характерны для этих специфичных для приложений протоколов.

Если протокол уровня приложения является текстовым и может быть проанализирован визуально, то многое становится проще. Сильно упрощается интерпретация "распечаток" транзакций, а также написание тестовых программ.

Серверные процессы часто запускаются управляющими программами, подобными демону inetd(8), так что сервер получает команды на стандартный ввод и отправляет ответы на стандартный вывод. Данная модель "CLI-сервера" подробнее описана в главе 11.

CLI-сервер с набором команд простой конструкции имеет то ценное свойство, что тестирующий его человек для проверки работы программного обеспечения может вводить команды непосредственно в серверный процесс.

Также необходимо учитывать принцип сквозного (end-to-end) проектирования. Каждому разработчику протоколов следует прочесть классический документ "End-to-End Arguments in System Design" [73]. Часто возникают серьезные вопросы о том, на каком уровне набора протоколов следует поддерживать такие функции, как безопасность и аутентификация. В указанной статье приводятся некоторые хорошие концептуальные средства для анализа. Третьей проблемой является проектирование высокопроизводительных протоколов прикладного уровня. Более подробно данная проблема освещается в главе 12.

До 1980 года традиции проектирования протоколов прикладного уровня в Internet развивались отдельно от операционной системы Unix[53]. Однако с 80-х годов эти традиции полностью прижились в Unix.

Internet-стиль иллюстрируется в данной главе на примере трех протоколов прикладного уровня, которые входят в число наиболее интенсивно используемых и рассматриваются в среде Internet-хакеров как принципиальные: SMTP, POP3 и IMAP. Все три определяют различные аспекты передачи почты (одной из двух наиболее важных прикладных задач сети наряду с World Wide Web), однако решаемые ими проблемы (передача сообщений, установка удаленного состояния, указание ошибочных условий) также являются характерными для непочтовых протоколов и обычно решаются с помощью подобных методик.

5.3.1. Учебный пример: SMTP, простой протокол передачи почты

В примере 5.7. иллюстрируется транзакция SMTP (Simple Mail Transfer Protocol — простой протокол передачи почты), который описан в спецификации RFC 2821. В данном примере строки, начинающиеся с C:, отправляются почтовым транспортным агентом (Mail Transport Agent — МТА), который отправляет почту, а строки, начинающиеся с S:, возвращаются агентом (МТА), принимающим ее. Текст, выделенный курсивом, представляет собой комментарии и не является частью реальной транзакции.

Так почта передается между Internet-машинами. Следует отметить ряд особенностей: формат команд и аргументов запросов, ответы, содержащие код состояния, за которым следует информационное сообщение, и то, что полезная нагрузка команды DATA ограничивается строкой, содержащей одну точку.

Пример 5.7. SMTP-сеанс

С: <клиент подключается к служебному порту 25>

С: HELO snark.thyrsus.com               отправляющий узел

                                        идентифицирует себя

S: 250 OK Hello snark, glad to meet you подтверждение получателя

C: MAIL FROM: <[email protected]>         идентификация отправляющего

                                        пользователя

S: 250 <[email protected]>... Sender ok   подтверждение получателя

С: RCPT TO: [email protected]                идентификация целевого

                                        пользователя

S: 250 root... Recipient ok             подтверждение получателя

C: DATA

S: 354 Enter mail, end with "." on a line by itself

C: Звонил Scratch. Он хочет снять с нами

С: комнату в Balticon.

С: .                                    отправляется окончание

                                        многострочной записи

S: 250 WAA01865 Message accepted for delivery

C: QUIT                                 отправитель отключается

S: 221 cpmy.com closing connection      получатель отключается

С: <клиент разрывает соединение>

SMTP один из двух или трех старейших протоколов прикладного уровня, которые до сих пор используются в Internet. Он прост, эффективен и выдержал проверку временем. Особенности, описанные здесь, часто повторяются в других Internet-протоколах. Если существует какой-либо один образец того, как выглядит хорошо спроектированный протокол Internet-приложения, то им, несомненно, является SMTP.

5.3.2. Учебный пример: POP3, почтовый протокол 3-й версии

Другим классическим Internet-протоколом является POP3 (Post Office Protocol — почтовый протокол 3-й версии). Он также используется для транспортировки почты, но если SMTP является "толкающим" протоколом с транзакциями, инициированными отправителем почты, то POP3 является протоколом "тянущим", а его транзакции инициируются получателем почты. Internet-пользователи с непостоянным доступом (например, по коммутируемым соединениям) могут накапливать свою почту на почтовом сервере, а затем, подключившись к POP3-серверу, получать почту на персональные машины.

В примере 5.8. показан POP3-сеанс. В данном примере строки, начинающиеся с С:, отправляются клиентом, а строки, начинающиеся с S:, почтовым сервером. Необходимо отметить множество моментов, сходных с SMTP. Протокол POP3 также является текстовым и строчно-ориентированным. В данном случае, так же как в случае SMTP, отправляются блоки полезной нагрузки сообщений, ограниченные строкой, содержащей одну точку, за которой следует ограничитель строки, и даже используется такая же команда выхода — QUIT. Подобно SMTP, в протоколе POP3 каждая клиентская операция подтверждается ответной строкой, которая начинается с кода состояния и включает в себя информационное сообщение, понятное человеку.