Мобильность программного обеспечения означает подготовленность ПО к переносу из одной аппаратно-операционной среды в другую. Переносимость программ и данных на различные аппаратные и операционные платформы является важным показателем функциональной пригодности для многих современных программ. Это свойство может оцениваться объемом, трудоемкостью и длительностью необходимых доработок компонентов ПО и операций по адаптации, которые следует выполнить для обеспечения полноценного функционирования ПО после переноса на иную платформу.
Мобильность может осуществляться на уровне исходных текстов программ или на уровне объектного кода. Она зависит от структурированности и расширяемости комплексов программ и данных, а также от наличия дополнительных ресурсов, необходимых для реализации переносимости и модификации компонентов при их переносе.
Для написания переносимой программы нужно следовать некоторым правилам. Во-первых, большая часть программы должна быть написана на языке, который имеется на всех системах, на которые планируется в дальнейшем ее переносить. Это, прежде всего, означает, что программа должна быть написана на языке высокого уровня, предпочтительно стандартизованном, например на языке С. Программа, написанная на ассемблере, не является в общем случае переносимой. Во-вторых, важно минимизировать или, если возможно, исключить те части кода, которые непосредственно взаимодействуют с аппаратными средствами. Зависимость от аппаратуры может иметь много форм. Некоторые очевидные формы зависимости включают прямое манипулирование регистрами и другими аппаратными средствами. Наконец, если аппаратно-зависимый код не может быть полностью исключен, то он должен быть изолирован в нескольких хорошо локализуемых модулях. Аппаратно-зависимый код не должен быть распределен по всей программе. Например, можно спрятать аппаратно-зависимую структуру в программно задаваемые данные абстрактного типа. Другие модули программы будут работать с этими данными, а не с аппаратурой, используя набор некоторых функций. Когда ПО переносится, то изменяются только эти данные и функции, которые ими манипулируют.
Введение стандартов POSIX преследовало цель обеспечить переносимость создаваемого программного обеспечения.
POSIX (Portable Operating System Interface for Computer Environments) – платформенно независимый системный интерфейс для компьютерного окружения. Это стандарт IEEE, описывающий системные интерфейсы для открытых операционных систем, в том числе оболочки, утилиты и инструментарии. Помимо этого, согласно POSIX, стандартизированными являются задачи обеспечения безопасности, задачи реального времени, процессы администрирования, сетевые функции и обработка транзакций. Стандарт базируется на UNIX-системах, но допускает реализацию и в других ОС.
POSIX возник как попытка всемирно известной организации IEEE (Institute of Electrical and Electronical Engineers – американский Институт инженеров по электротехнике и радиоэлектронике) пропагандировать переносимость приложений в UNIX-средах путем разработки абстрактного, платформенно-независимого стандарта. Однако POSIX не ограничивается только UNIX-системами; существуют различные реализации этого стандарта в системах, которые соответствуют требованиям, предъявляемым стандартом IEEE Standard 1003.1-1990 (POSIX.1). Например, известная ОС реального времени QNX соответствует спецификациям этого стандарта, что облегчает перенос приложений в эту систему, но UNIX-системой не является ни в каком виде, ибо ее архитектура использует абсолютно иные принципы.
Этот стандарт подробно описывает VMS (virtual memory system, систему виртуальной памяти), многозадачность (МРЕ, multiprocess executing) и технологию переноса операционных систем (CTOS). Таким образом, на самом деле POSIX представляет собой множество стандартов, именуемых POSIX.1 – POSIX.12.
В табл. 4.1 приведены основные направления, описываемые данными стандартами. Следует также особо отметить, что POSIX.1 предполагает язык С как основной язык описания системных функций API.
Таким образом, программы, написанные с соблюдением данных стандартов, будут одинаково выполняться на всех POSIX-совместимых системах. Однако стандарт в некоторых случаях носит лишь рекомендательный характер. Часть стандартов описана очень строго, тогда как другая часть только поверхностно раскрывает основные требования. Нередко программные системы заявляются как POSIX-совместимые, хотя таковыми их назвать нельзя. Причины кроются в формальности подхода к реализации POSIX-интерфейса в различных ОС. На рис. 4.2 изображена типовая схема реализации строго соответствующего POSIX приложения.
Рис. 4.2. Приложения, строго соответствующие стандарту POSIX
Из рис. 4.2 видно, что для взаимодействия с операционной системой программа использует только библиотеки POSIX.1 и стандартную библиотеку RTL языка С, в которой возможно использование лишь 110 различных функций, также описанных стандартом POSIX.1.
К сожалению, достаточно часто с целью увеличить производительность той или иной подсистемы либо из соображений введения фирменных технологий, которые ограничивают использование приложения соответствующей операционной средой, при программировании используются другие функции, не отвечающие стандарту POSIX.
Реализации POSIX API на уровне операционной системы различны. Если UNIX-системы в своем абсолютном большинстве изначально соответствуют спецификациям IEEE Standard 1003.1-1990, то WinAPI не является POSIX-совместимым. Однако для поддержки данного стандарта в операционной системе MS Windows NT введен специальный модуль поддержки POSIX API, работающий на уровне привилегий пользовательских процессов. Данный модуль обеспечивает конвертацию и передачу вызовов из пользовательской программы к ядру системы и обратно, работая с ядром через WinAPI. Прочие приложения, написанные с использованием WinAPI, могут передавать информацию POSIX-приложениям через стандартные механизмы потоков ввода/вывода (stdin, stdout).
