Искусство программирования для Unix

• Сложные клиенты (пользовательские интерфейсы) должны быть четко отделены от сложных серверов.

• При возможности перед кодированием на С всегда нужно создавать прототип на каком-либо интерпретируемом языке.

• Смешивание языков лучше, чем написание всей программы на одном языке, тогда и только тогда, когда использование одного языка чрезмерно усложняет программу.

• Будьте "великодушны" к тому, что поступает, и строги к тому, что выпускается.

• При фильтровании не следует отбрасывать излишнюю информацию.

• Малое прекрасно. Следует писать программы, которые выполняют минимум, достаточный для решения задачи.

Далее в настоящей книге будут рассматриваться правила Unix-проектирования и следующие из них рецепты, применяемые снова и снова. Не удивительно, что они стремятся к объединению с наилучшими практическими приемами из программной инженерии в других традициях⁹.

1.9. Подход также имеет значение

Когда верное решение очевидно, его следует немедленно использовать — данный подход может показаться работоспособным только в краткосрочной перспективе, однако это путь наименьших усилий в продолжительном периоде. Если не известно, какое решение является правильным, следует сделать минимум, необходимый для решения задачи, по крайней мере, до тех пор, пока не выяснится, что является правильным.

Для того чтобы правильно применять философию Unix, необходимо быть верным своему искусству. Необходимо верить, что проектирование программного обеспечения является искусством, достойным интеллектуальных и творческих усилий, терпения и настойчивости, на которые только способен разработчик. В противном случае разработчик не увидит в прошлом простых, стереотипных способов дизайна и реализации; он бросится кодировать, когда следовало бы подумать. Он будет небрежно усложнять, когда следовало бы неуклонно упрощать — а в дальнейшем удивится, почему код распухает, а отладка становится такой сложной.

Для того чтобы правильно применять философию Unix, необходимо ценить свое время и никогда не тратить его впустую. Если проблема была уже однажды решена кем-либо, не позволяйте амбициям или "политическим" соображениям втягивать себя в повторное ее решение вместо повторного использования. И никогда не работайте "тяжелее", чем требуется; вместо этого работайте изобретательнее и берегите дополнительные усилия на случай, когда они понадобятся. Опирайтесь на доступные средства и автоматизируйте все, что можно.

Проектирование и реализация программного обеспечения должно быть радостным искусством, чем-то подобным интеллектуальной игре. Если эта позиция кажется читателю нелепой или весьма туманной, то ему следует остановиться, подумать и спросить себя, что упущено. Возможно, вместо разработки программ следует заняться чем-либо другим, чтобы зарабатывать деньги или убивать время. Программа должна стоить усилий ее разработчика.

Для того чтобы правильно применять философию Unix, необходимо прийти (или вернуться) к описанному подходу. Необходимо интересоваться. Необходимо экспериментировать. Необходимо усердно исследовать.

Авторы надеются, что читатель при изучении оставшейся части книги воспользуется этим подходом, или, по крайней мере, что данная книга поможет открыть этот подход заново.

2 История: слияние двух культур

Тот, кто не помнит своего прошлого, обречен на его повторение. Жизнь разума (The Life of Reason, 1905) —Джорж Сантаяна (George Santayana)

Прошлое освещает опыт. Операционная система Unix имеет долгую и колоритную историю, большая часть которой до сих пор живет в виде фольклора, предположений и (слишком часто) "боевых шрамов" в коллективной памяти Unix-програм-мистов. Данная глава представляет собой обзор истории операционной системы Unix, который необходим для того, чтобы объяснить, почему в 2003 году современная Unix-культура выглядит именно так.

2.1. Истоки и история Unix, 1969—1995 гг.

Печально известный "эффект второй системы" (second-system effect) часто поражает преемников небольших экспериментальных прототипов. Стремление добавить все, что было отложено в ходе первой разработки, слишком часто ведет к большой и чрезмерно сложной конструкции. Менее широко известен, ввиду своего менее широкого распространения, эффект третьей системы. Иногда после того, как вторая система потерпела крах "под своим весом", существует возможность вернуться обратно к простоте и сделать все действительно правильно.

Первоначальная Unix была третьей системой. Ее прародителем была небольшая и простая система CTSS (Compatible Time-Sharing System — совместимая система разделения времени), она была либо первой, либо второй из используемых систем разделения времени (в зависимости от некоторых вопросов определения, которые вполне можно не учитывать). Систему CTSS сменил революционный проект Multics, попытка создать "информационную утилиту" с группами функций, которая бы изящно поддерживала интерактивное разделение процессорного времени мэйнфреймов крупными сообществами пользователей. Увы, проект Multics рухнул "под собственным весом". Вместе с тем этот крах положил начало операционной системе Unix.

2.1.1. Начало: 1969-1971 гг.

Операционная система Unix возникла в 1969 году как детище разума Кена Томпсона, компьютерного ученого Bell Laboratories. Томпсон был исследователем в проекте Multics. Этот опыт утомлял Томпсона из-за примитивности пакетных вычислений, которые господствовали практически повсеместно. Однако в конце 60-х годов идея разделения времени все еще была новой. Первые предположения, связанные с ней, были выдвинуты почти десятью годами ранее компьютерным ученым Джоном Маккарти (John McCarthy) (который также известен как создатель языка Lisp), а первая фактическая реализация состоялась в 1962 году, семью годами ранее, и многопользовательские операционные системы все еще оставались экспериментальными и непредсказуемыми.

Аппаратное обеспечение компьютеров в то время было еще более примитивным. Наиболее мощные машины в те дни имели меньшую вычислительную мощность и внутреннюю память, чем обычный современный сотовый телефон⁸. Терминалы с видеодисплеями находились в начальной стадии своего развития и в течение последующих шести лет не получили широкого распространения. Стандартным интерактивным устройством на ранних системах разделения времени был телетайп ASR-33 — медленное, шумное устройство, которое печатало только символы верхнего регистра на больших рулонах желтой бумаги. ASR-33 послужит прародителем Unix-традиции в плане использования кратких команд и немногословных откликов.

Когда Bell Labs вышла из состава исследовательского консорциума Multics, у Кена Томпсона остались некоторые идеи создания файловой системы, вдохновленные проектом Multics. Кроме того, он остался без машины, на которой мог бы играть в написанную им игру "Space Travel" (Космическое путешествие), научно-фантастический симулятор управления ракетами в солнечной системе. Unix начала свой жизненный путь на восстановленном мини-компьютере PDP-7⁹ в качестве платформы для игры Space Travel и испытательного стенда для идей Томпсона о разработке операционной системы. Подобный компьютер показан на рис. 2.1.

Полная история происхождения описана в статье [69] с точки зрения первого помощника Томпсона, Денниса Ритчи, который впоследствии стал известен как соавтор Unix и создатель языка С. Деннис Ритчи, Дуг Макилрой и несколько их коллег привыкли к интерактивным вычислениям в системе Multics и не хотели терять эту возможность.

Ритчи отмечает: "То, что мы хотели сохранить, было не только хорошей средой для программирования, но и системой, вокруг которой могло сформироваться братство. Мы знали по опыту, что сущностью совместных вычислений, которые обеспечивались с помощью удаленного доступа к машинам с разделением времени, является не только ввод программ с клавиатуры в терминал вместо использования клавишного перфоратора, но и поддержка тесного общения". В воздухе витала идея рассматривать компьютеры не просто как логические устройства, а как ядра сообществ. 1969 год был также годом изобретения сети ARPANET (прямого предка современной сети Internet). Тема "братства" будет звучать во всей последующей истории Unix.