Но с большими колодами перфокарт было трудно управляться. Карты могли теряться, мяться, рваться, перемешиваться или проскакивать мимо. Могли теряться отдельные карты или добавляться лишние. То есть целостность данных была большой проблемой.
Магнитные ленты решили эту проблему. Мы получили возможность переносить образы карт на ленту. После сброса данных на ленту записи уже не могли перемешаться. Они не могли потеряться по неосторожности, а также не могли добавиться новые пустые записи. Лента оказалась гораздо надежнее. А кроме того, операции чтения/записи с лентой выполнялись намного быстрее, и намного проще стало делать резервные копии.
К сожалению, все наше программное обеспечение было написано для работы с устройствами чтения перфокарт и с перфораторами. Эти программы пришлось переписывать, чтобы они могли работать с магнитной лентой. Это была большая работа.
К концу 1960-х годов мы выучили урок и придумали, как обрести независимость от устройств. Операционные системы, современные в те дни, абстрагировали устройства ввода/вывода за фасадами программных функций, которые обрабатывали отдельные записи, выглядящие как перфокарты. Программы должны были обращаться к службам операционной системы, представляющим абстрактные устройства хранения единичных записей. Операторы могли сообщить операционной системе, к каким физическим устройствам должны подключаться эти абстрактные службы — устройствам чтения перфокарт, накопителям на магнитной ленте или любым другим устройствам хранения записей.
Теперь одна и та же программа могла читать и записывать данные на перфокарты или магнитные ленты без всяких изменений. Так родился принцип открытости/закрытости (Open-Closed Principle; OCP), но в те дни он еще не имел названия.
Нежелательная почта
В конце 1960-х годов я работал в компании, которая печатала рекламные письма для своих клиентов. Клиенты присылали магнитные ленты с записями, содержащими имена и адреса своих клиентов, а мы должны были писать программы, печатающие персонализированные рекламные объявления.
Примерно такого содержания:
Здравствуйте, мистер Мартин,
Поздравляем!
Мы выбрали ВАС из всех живущих на Вичвуд-лейн, чтобы сделать фантастическое предложение…
Клиенты присылали нам огромные рулоны с заготовками писем, куда мы должны были впечатать имена и адреса или любой другой текст, которые передавались на магнитной ленте. Мы писали программы, читающие эти имена, адреса и другой текст с магнитной ленты и печатающие их точно в отведенных полях.
Такие рулоны весили по 500 фунтов и содержали тысячи писем. Клиенты могли присылать сотни рулонов, и каждый приходилось печатать отдельно.
Сначала у нас была машина IBM 360, печатающая на единственном последовательном принтере. За смену мы могли напечатать несколько тысяч писем. К сожалению, печать таких писем стоила очень дорого. В те дни аренда IBM 360 обходилась в десятки тысяч долларов в месяц.
Поэтому мы настраивали операционную систему так, чтобы вместо принтера она использовала магнитную ленту. Это никак не сказывалось на наших программах, потому что они выводили данные, используя абстракции ввода/вывода операционной системы.
360-я могла заполнить ленту за десять минут или что-то около того — вполне достаточно, чтобы напечатать несколько рулонов писем. Эти ленты затем выносились из машинного зала и монтировались в приводы, подключенные к автономным принтерам. У нас их было пять штук, и эти пять принтеров работали круглые сутки без перерывов и выходных, печатая сотни тысяч рекламных писем каждую неделю.
Ценность независимости от устройства оказалась огромной! Мы могли писать программы, не зная и не заботясь о том, какие устройства будут использоваться, и отлаживать их, используя локальный принтер, подключенный к компьютеру. После этого мы могли просто приказать операционной системе выполнить «печать» на магнитную ленту и получить сотни тысяч готовых форм.
Наши программы обрели форму. Эта форма отделила политику от деталей. Политика заключалась в форматировании записей с именами и адресами. А деталями стали устройства. Мы смогли отложить принятие решения о выборе устройства.
Физическая адресация
В начале 1970-х годов я работал над большой системой учета для местного профсоюза водителей грузовиков. У нас имелся диск емкостью 25 Мбайт, на котором хранились записи с информацией об агентах, работодателях и членах профсоюза. Разные записи имели разные размеры, поэтому первые несколько цилиндров на диске форматировались так, чтобы размер одного сектора в точности соответствовал размеру записи с информацией об агенте. Следующие несколько цилиндров форматировались под записи с информацией о работодателях. И последние несколько цилиндров — под записи с информацией о членах профсоюза.
Мы писали программы, детально зная структуру диска. Мы знали, что на диске имеется 200 цилиндров и 10 головок, что каждый цилиндр имеет несколько десятков секторов на головку. Мы знали, какие цилиндры отводятся для хранения записей того или иного вида. И все это жестко «зашивалось» в код.
Мы также хранили на диске оглавление, позволявшее отыскать каждого агента, работодателя и члена профсоюза. Это оглавление хранилось в еще одной, специально отформатированной группе цилиндров. Оглавление для поиска агентов состояло из записей, включавших идентификационный номер агента, номер цилиндра, номер головки и номер сектора, где хранится запись с информацией об агенте. Для поиска работодателей и членов имелись аналогичные оглавления. Кроме того, информация о членах профсоюза хранилась на диске в форме двусвязного списка: каждая запись хранила номер цилиндра, головки и сектора следующей и предыдущей записи.
Представляете, во что выливался переход на использование нового дискового устройства, в котором на одну головку или на один цилиндр больше? Мы писали специальную программу, которая читала данные в старом формате со старого диска и записывала их на новый диск, преобразуя номера цилиндров/головок/секторов. Нам также приходилось изменять все жестко зашитые номера в коде, которые были повсюду! Все бизнес-правила скрупулезно учитывали схему цилиндр/головка/сектор.
Однажды в наши ряды влился более опытный программист. Увидев наше «творчество», он побледнел и уставился на нас как на инопланетян. Затем осторожно посоветовал нам изменить схему адресации и использовать относительные адреса.
Наш более умудренный опытом коллега предложил рассматривать диск как большой линейный массив секторов с последовательными номерами. Такая интерпретация позволяла написать крошечную подпрограмму преобразования, которая, зная физическую структуру диска, могла бы «на лету» транслировать относительные адреса в номера физических цилиндров/головок/секторов.
К счастью для нас, мы приняли его совет. Мы изменили высокоуровневую политику системы, добавив независимость от физической структуры диска. Это позволило нам отделить решение об организации записей на диске от прикладной задачи.
