Размещено на http://www.allbest.ru/

Дипломная работа

Интернет-приложение файлового обмена с разграничением прав доступа

Реферат

• Список сокращений
• Введение
• Глава 1. Обзор использованных технологий
• 1.1 Технологии используемые на стороне сервера
• 1.1.1 Язык python
• 1.1.2 Основанный на языке python фреймворк Django
• 1.1.3 ORM
• 1.1.4 MVC
• 1.1.5 JSON
• 1.1.6 СУБД MySQL
• 1.1.7 Веб-сервер Nginx
• 1.1.8 Операционная система Linux
• 1.2 Технологии используемые на стороне клиента
• 1.2.1 HTML5
• 1.2.2 CSS3
• 1.2.3 JavaScript
• 1.2.4 jQuery
• 1.2.5 AJAX
• Глава 2. Разработка online хранилища данных
• 2.1 Постановка задачи
• 2.2 Реализация системы
• 2.2.1 Предметная область
• 2.2.2 Программная реализация предметной области
• 2.2.3 Функции представления
• 2.2.4 Шаблоны вывода данных
• Заключение
• Список литературы
• Приложения

Реферат

Список ключевых слов: python, Django, html5, css3, js, jquery, ajax, json, mysql, nginx, linux.

В курсовом проекте описывается процесс создания Веб-приложение для хранения файлов.

В процессе выполнения курсового проекта были сделаны следующие выводы:

ѕ Разработанное приложение является средством для хранения данных.

ѕ Есть возможность модернизации программы и внедрения, в какую либо информационную систему.

ѕ Хранения данных о пользователях и файлах следует осуществлять в базе данных MySQL

Объем работы -- 68 страниц, количество иллюстраций -- 1. использовано 10 источников.

Список сокращений

HTML5 - язык разметки гипертекста.

CSS3 - каскадные таблицы стилей.

AJAX - асинхронный JavaScript и XML.

JSON - текстовый формат обмена данными.

Введение

В настоящее время с развитием интернета и ростом скоростей существуют множество ресурсов созданных для онлайн обмена и хранения файлов.

Была поставлена задача создание подобного ресурса.

Были поставлены задачи реализации модулей:

регистрация;

редактирование профиля;

функции загрузки файла незарегистрированным пользователем;

для зарегистрированных пользователей:

Управление своими файлами.

Управление своими каталогами.

Функция показа списка файлов пользователя.

Возможность скрывать отдельные файлы и каталоги.

Для того чтобы внести уникальность в проект так же были реализованы следующие возможности:

поиск;

раздел администрирования с большим количеством функций;

ограничение размера загрузки файлов для разных групп пользователей;

задержка при отдаче файла.

Глава 1. Обзор использованных технологий

1.1 Технологии используемые на стороне сервера

1.1.1 Язык python

Python -- высокоуровневый язык программирования общего назначения, ориентированный на повышение производительности разработчика и читаемости кода. Синтаксис ядра Python минималистичен. В то же время стандартная библиотека включает большой объём полезных функций.

Python поддерживает несколько парадигм программирования, в том числе структурное, объектно-ориентированное, функциональное, императивное и аспектно-ориентированное. Основные архитектурные черты -- динамическая типизация, автоматическое управление памятью, полная интроспекция, механизм обработки исключений, поддержка многопоточных вычислений и удобные высокоуровневые структуры данных. Код в Питоне организовывается в функции и классы, которые могут объединяться в модули, которые в свою очередь могут быть объединены в пакеты.

Эталонной реализацией Python является интерпретатор CPython, поддерживающий большинство активно используемых платформ. Он распространяется под свободной лицензией Python Software Foundation License, позволяющей использовать его без ограничений в любых приложениях, включая проприетарные. Есть реализации интерпретаторов для JVM (с возможностью компиляции), MSIL (с возможностью компиляции), LLVM и других. Проект PyPy предлагает реализацию Питона на самом Питоне, что уменьшает затраты на изменения языка и постановку экспериментов над новыми возможностями[1].

Python -- активно развивающийся язык программирования, новые версии (с добавлением/изменением языковых свойств) выходят примерно раз в два с половиной года. Вследствие этого и некоторых других причин на Python отсутствуют стандарт ANSI, ISO или другие официальные стандарты, их роль выполняет CPython.

История Python

Python был задуман в 1980-х годах, а его создание началось в декабре 1989 года Гвидо ван Россумом в составе центра математики и информатики в Нидерландах. Язык Python был задуман как потомок языка программирования ABC, способный к обработке исключений и взаимодействию с операционной системой Амёба. Ван Россум является основным автором Python-а и по сей день продолжает выполнять центральную роль в принятии решений относительно развития языка. Версия Python 2.0 была выпущена 16 октября 2000 года и включала в себя много новых крупных функций таких как полный сборщик мусора и поддержка Unicode. Однако, наиболее важным из всех изменений было изменение самого процесса развития языка и переход на более прозрачный процесс его создания. Первая версии Python 3.0 была выпущена 3 декабря 2008 года после длительного периода тестирования. Многие функции в этой новой версии были совместимы с Python 2.6 и Python 2.7. Стабильной версией на момент написания квалификационной работы является Python 3.3 (на стадии тестирования Python 3.4) [7].

Из современных языков Python можно сравнить в первую очередь с Java и Perl. Python выполняет все обещания, которые дала, но не выполнила Java. Python очень хорошо переносим. Он работает на всех платформах, на которых есть Java, и еще на многих. Мало найдется таких платформ, на которые Python не перенесен. Я не говорю про UNIX и Windows, конечно - с точки зрения переносимости куда интереснее такие платформы как Mac, Amiga, Palm, RiscOS, AS/400 и многие другие. Для особых любителей Java есть Jython. Он состоит из двух частей: во-первых, это интерпретатор Pyhon, написанный на Java, а во-вторых это компилятор Python в байт-код Java. В сравнении с Perl - Python как язык ему совершенно равномощен, но избавлен от великого множества неприятностей и неудобств, присущих Perl. Python обладает богатой стандартной библиотекой, плюс великим множеством модулей, доступных в Интернете. Для пользователей Windows есть пакет win32, из которого доступны практически все функции Windows API, DDE, COM[1].

Основные структуры управления

Python - вполне обычный, можно сказать, "традиционный" язык программирования. Все привычные конструкции в языке есть - условный оператор if, циклы for и while, функции, классы, модули, пакеты (иерархические совокупности модулей). Нет цикла do-while и оператора case.

Из менее традиционных операторов - возбуждение исключений raise и их перехват try-except-else и try-finally. Впрочем, исключения начинают занимать свое место и в других современных языках, так что чем-то революционным их назвать нельзя.

Для многих становится неожиданным, что в Питоне блочная структура обозначается отступами, а не словами begin/end (или скобками). К этому, однако, быстро привыкаешь, и это становится очень удобно.

Модули - структурирование пространства имен

При создании больших программ или библиотек большим количеством людей встает проблема коллизий имен. Питон решает эту проблему так же, как и большинство современных языков - структурированием пространства имен с помощью иерархически организованных модулей.

В Питоне 3 пространства имен: встроенное пространство имен (им можно управлять с помощью модуля доступа к интерпретатору sys), локальное пространство функции, и глобальное пространство модуля. (Объектно-ориентированное программирование создает дополнительные пространства классов и экземпляров классов, об этом ниже). Каждое пространство имен - это список отображений имени в значение[1].

Модуль - это совокупность описаний, объединенных в общее пространство имен - глобальное пространство модуля. Модули подключаются к программе (или другому модулю) с помощью оператора import, после которого имена из пространства имен модуля становятся доступными. Какие именно имена становятся доступны, определяет оператор import: вариант import module делает доступным ровно одно имя - имя модуля module, но зато через это имя можно использовать все глобальные имена модуля в виде module.name. В варианте from module import name из модуля импортируется указанное имя или список имен. В варианте from module import * из модуля импортируются все имена. Хотя автор модуля может ограничить этот список, а в отсутствии такого ограничения не импортируются имена, начинающиеся с подчеркивания - считается, что это внутренние имена модуля, не входящие в его публичный интерфейс.

Модуль может быть написан на Python, C или C++. Модули, написанные на Питоне, позволяют создавать новые классы (об объектно-ориентированном программировании речь будет идти ниже). Модули написанные на C и C++ позволяют создавать новые типы данных. Модули, написанные на C/C++ могут быть встроенные (builtin) или подгружаемые (DLL в Windows, разделяемые библиотеки в тех вариантах UNIX, в которых формат выполняемых файлов ELF).

Модуль на Питоне - это текстовый файл с расширением .py, содержащий описания переменных, функций и классов, плюс, выполняемый код, который позволяет инициализировать модуль. Этот код выполняется при первом импорте модуля, после чего интерпретатор запоминает, что модуль уже проимпортирован и проинициализирован, и при последующих импортах этого же модуля код инициализации не выполняется.

Изменяемые и неизменяемые объекты; адресная арифметика и ссылки

Объекты в Питоне бывают двух разновидностей - изменяемые и неизменяемые. Списки, например - объекты изменяемые, их содержимое и длину можно менять. Поскольку ключами словарей могут быть только неизменяемые объекты, в Питоне есть специальный тип неизменяемых списков - кортежи. Числа, естественно, объекты неизменяемые. Также неизменяемыми являются строки, в отличие от многих других языков программирования. Хотя классы, написанные программистами, порождают изменяемые объекты, у программиста есть возможность написать класс, экземпляры которого могут быть ключами словаря[7].

Адресной арифметики в Питоне нет. Вообще. Поэтому разименовать нулевой указатель просто невозможно. Ссылки (указатели) в Питоне есть, но манипулирование ими осуществляется прозрачно для программиста. В действительности все переменные в Питоне являются ссылками на объекты; поэтому, например, запись a = b означает "в переменную a скопировать ссылку из переменной b ". Также списки и словари хранят не объекты, а ссылки на объекты. Присваивание и разыменование ссылок производится автоматически.

Каждый объект в Питоне хранит счетчик ссылок, и при таком копировании ссылки этот счетчик увеличивается. Счетчик же ссылок того объекта, на который переменная a указывала раньше - уменьшается. Когда счетчик достигает 0, объект считается неиспользуемым, для него вызывается деструктор (если это экземпляр класса с деструктором), и память объекта освобождается.

Такой механизм называется "синхронной сборкой мусора со счетчиком ссылок". Помимо него, в Питоне есть асинхронный сборщик мусора, достоинство которого в том, что он умеет распознавать циклические ссылки и очищать объекты, на которые нет других ссылок (не из цикла). (Пример циклических ссылок: l=[]; l.append(l)) [7]

Рассмотрим поподробнее питоновские ссылки. Создадим список и присвоим его (на самом деле присвоим ссылку на него) в переменную a : a = [21, 12, "str"]. Теперь присвоим ссылку из a в переменную b : a = b . Изменим список, на который ссылается a , скажем, добавим в него содержимое другого списка: a += [2000]. На какой список ссылается переменная b ? На тот же, что и a - на список из 4 элементов. Происходит это потому, что b все еще хранит ссылку на тот же список, что и a . А теперь присвоим в a новый список: a = [12, 21]. Что теперь будет в b ? А все тот же список из 4 элементов. Присваивание в a разорвало связь между a и b . В переменной a теперь ссылка на новый список, а в переменной b все та же ссылка на тот же список.

Если a - переменная, хранящая ссылку на список, и присваивание b = a копирует только ссылку на тот же список, то можно ли скопировать сам список? Короткий ответ - да, можно. Но не все так просто. Ведь и сам список хранит не объекты, а ссылки на объекты. Должны ли копироваться эти ссылки или должны быть продублированы и сами объекты? Питон дает два ответа на этот вопрос: можно сделать и так, и эдак. Первый вариант копирования называется "поверхностным", второй - "глубоким" копированием. Глубокое копирование учитывает циклические ссылки. Классы, написанные программистом, могут определять методы, участвующие в копировании, тем самым "помогая" процессу копирования, для того чтобы не включать в копирование лишней информации[1].

Манипуляции с неизменяемыми объектами осуществляются путем создания новых объектов. Например, если в строке надо заменить символ, исходная строка разбивается на две подстроки, и из них (плюс новый символ) создается новая строка. Если в переменной a ссылка на цело число, то в результате операции a += 1 в a окажется ссылка на новое число.

1.1.2 Основанный на языке python фреймворк Django

Django -- свободный фреймворк для веб-приложений на языке Python, использующий шаблон проектирования MVC. Проект поддерживается организацией Django Software Foundation.

Сайт на Django строится из одного или нескольких приложений, которые рекомендуется делать отчуждаемыми и подключаемыми. Это одно из существенных архитектурных отличий этого фреймворка от некоторых других (например, Ruby on Rails). Один из основных принципов фреймворка -- DRY (англ. Don't repeat yourself)

Также в отличие от других фреймворков обработчики URL в Django конфигурируются явно при помощи регулярных выражений, а не выводятся автоматически из структуры моделей контроллеров.

Для работы с базой данных Django использует собственный ORM, в котором модель данных описывается классами Python, и по ней генерируется схема базы данных[2].

Архитектура Django похожа на "Модель-Представление-Контроллер" (MVC). Контроллер классической модели MVC примерно соответствует уровню, который в Django называется Представление (англ. View), а презентационная логика Представления реализуется в Django уровнем Шаблонов (англ. Template). Из-за этого уровневую архитектуру Django часто называют "Модель-Шаблон-Представление" (MTV).

Первоначальная разработка Django, как средства для работы новостных ресурсов, достаточно сильно отразилась на его архитектуре: он предоставляет ряд средств, которые помогают в быстрой разработке веб-сайтов информационного характера. Так, например, разработчику не требуется создавать контроллеры и страницы для административной части сайта, в Django есть встроенное приложение для управления содержимым, которое можно включить в любой сайт, сделанный на Django, и которое может управлять сразу несколькими сайтами на одном сервере. Административное приложение позволяет создавать, изменять и удалять любые объекты наполнения сайта, протоколируя все совершённые действия, и предоставляет интерфейс для управления пользователями и группами (с пообъектным назначением прав).

В дистрибутив Django также включены приложения для системы комментариев, синдикации RSS и Atom, "статических страниц" (которыми можно управлять без необходимости писать контроллеры и представления), перенаправления URL и другое[2].

Рассмотрим небольшой пример, который демонстрирует разницу, который предлагает среда разработки. Покажем как вы могли написать CGI код, воспользовавшись возможностями Django (см.приложение 1)

Главной идеей в Django является разделение задач:

Файл models.py содержит описание таблицы базы данных, представленное в виде класса Python. Такой класс называется моделью. С помощью данного класса вы можете создавать, получать, обновлять и удалять записи в таблице вашей базы данных, используя простой код на языке Python вместо использования повторяющихся SQL команд.

Файл views.py содержит логику отображения страницы в функции latest_books(). Такая функция называется представлением.

Файл urls.py определяет какое именно представление будет вызвано для URL, заданного в виде шаблона. В данном случае URL /latest/ будет обработано функцией latest_books(). Другими словами, если имя вашего домена example.com, то любой доступ к example.com/latest/ будет обработан функцией latest_books().

Файл latest_books.html является HTML шаблоном, который описывает дизайн страницы. Он использует шаблонный язык с основными логическими операторами -- {% for book in book_list %}.

Объединённые вместе, эти компоненты приложения следуют шаблону Модель-Представление-Контроллёр (Model-View-Controller, MVC). Примем, что MVC определяет способ разработки программного обеспечения при котором код для определения и доступа к данным (модель) отделён от логики приложения (управление), которая в свою очередь отделена от интерфейса пользователя (представление).

Основное преимущество такого подхода заключается в свободе объединения этих компонентов. Следовательно, каждая отдельная часть приложения, созданного с помощью Django, имеет одно назначение и может быть изменена независимо, т.е., без влияния на остальные компоненты. Например, разработчик может изменить URL для данной части приложения без изменения остального кода. Дизайнер может изменить HTML страницы без внесения изменений в код, который отображает страницу. Администратор базы данных может переименовать таблицу и определить эти изменения в одном месте, вместо того, чтобы искать и вносить изменения во множество файлов[2].

Веб-фреймворк Django используется в таких крупных и известных сайтах, как Instagram, Disqus, Mozilla, The Washington Times, Pinterest и др.

Также Django используется в качестве веб-компонента в различных проектах, таких как Graphite -- система построения графиков и мониторинга, FreeNAS -- свободная реализация системы хранения и обмена файлами и др.

Архитектура Django похожа на "Модель-Представление-Контроллер" (MVC). Контроллер классической модели MVC примерно соответствует уровню, который в Django называется Представление (англ. View), а презентационная логика Представления реализуется в Django уровнем Шаблонов (англ. Template). Из-за этого уровневую архитектуру Django часто называют "Модель-Шаблон-Представление" (MTV) [2].

Первоначальная разработка Django, как средства для работы новостных ресурсов, достаточно сильно отразилась на его архитектуре: он предоставляет ряд средств, которые помогают в быстрой разработке веб-сайтов информационного характера. Так, например, разработчику не требуется создавать контроллеры и страницы для административной части сайта, в Django есть встроенное приложение для управления содержимым, которое можно включить в любой сайт, сделанный на Django, и которое может управлять сразу несколькими сайтами на одном сервере. Административное приложение позволяет создавать, изменять и удалять любые объекты наполнения сайта, протоколируя все совершённые действия, и предоставляет интерфейс для управления пользователями и группами (с пообъектным назначением прав) [2] [7].

В дистрибутив Django также включены приложения для системы комментариев, синдикации RSS и Atom, "статических страниц" (которыми можно управлять без необходимости писать контроллеры и представления), перенаправления URL и другое .

1.1.3 ORM

ORM -- технология программирования, которая связывает базы данных с концепциями объектно-ориентированных языков программирования, создавая "виртуальную объектную базу данных". Существуют как проприетарные, так исвободные реализации этой технологии.

В объектно-ориентированном программировании объекты в программе представляют объекты из реального мира. В качестве примера можно рассмотреть адресную книгу, которая содержит список людей с нулём или более телефонов и нулём или более адресов. В терминах объектно-ориентированного программирования они будут представляться объектами класса "Человек", которые будут содержать следующий список полей: имя, список (или массив) телефонов и список адресов[3].

Суть задачи состоит в преобразовании таких объектов в форму, в которой они могут быть сохранены в файлах или базах данных, и которые легко могут быть извлечены в последующем, с сохранением свойств объектов и отношений между ними. Эти объекты называют "хранимыми" (англ. persistent). Исторически существует несколько подходов к решению этой задачи.

Для разработчиков программного обеспечения не является секретом, что в мире хранения данных доминируют реляционные СУБД, тогда как объектный подход к проектированию и программированию - в мире обработки данных. В рамках статьи мы не будем обсуждать, почему так произошло и хороша ли сложившаяся ситуация, мы примем ее за данность и постараемся найти средства разрешения. Для этого проблему нужно вначале сформулировать, ведь, как известно, правильно поставленная задача уже половина решения[3].

Объектная и реляционная модели ортогональны. Это значит, что они моделируют одну и ту же сущность, но с разных сторон, под разными, я бы сказал перпендикулярными углами зрения. Реляционная модель акцентирует свое внимание на структуре и связях сущностей, объектная - на их свойствах и поведении. Цель использования реляционной модели - информационное моделирование, выделение существенных для нас атрибутов, сохранение их значений и последующего поиска, обработки и анализа. Цель использования объектной - моделирование поведения, выделение существенных для нас функций и последующего их использования. Между моделями есть пересечение - структурные сущности, которые по-разному в этих моделях отражаются. Для того, чтобы отобразить артефакты реляционной модели в артефакты же объектной в наших программах и требуется средство объектно-реляционной проекции - ОРП или широко распространенное англоязычное обозначение - ORM (Object Relational Mapping).

Выражаясь более простым языком, объектно-реляционный проектор - ОРП - теоретически позволяет программисту работать с таблицами, полями и связями реляционной БД, как с объектами, свойствами и коллекциями (массивами), не отвлекаясь на подробности более низкого уровня, такими, например, как порядок выборки и сохранения модифицированных данных, вопросы переносимости и особенностей диалекта SQL конкретной СУБД, генерации уникальных первичных ключей, заполнения полей ссылок для моделирования связей[3] [7].

1.1.4 MVC

Model-view-controller (MVC, "Модель-представление-поведение", "Модель-представление-контроллер") -- схема использования нескольких шаблонов проектирования, с помощью которых модель данных приложения, пользовательский интерфейс и взаимодействие с пользователем разделены на три отдельных компонента так, что модификация одного из компонентов оказывает минимальное воздействие на остальные. Данная схема проектирования часто используется для построения архитектурного каркаса, когда переходят от теории к реализации в конкретной предметной области.

Концепция MVC была описана в 1979 году Трюгве Реенскаугом (англ. Trygve Reenskaug), тогда работающим над языком программирования Smalltalk в Xerox PARC. Оригинальная реализация описана в статье "Applications Programming in Smalltalk-80: How to use Model-View-Controller". Затем Джим Алтофф с командой разработчиков реализовали версию MVC для библиотеки классов Smalltalk-80.

В оригинальной концепции была описана сама идея и роль каждого из элементов: модели, представления и контроллера. Но связи между ними были описаны без конкретизации. Кроме того, различали две основные модификации:

1. Пассивная модель -- модель не имеет никаких способов воздействовать на представление или контроллер, и используется ими в качестве источника данных для отображения. Все изменения модели отслеживаются контроллером и он же отвечает за перерисовку представления, если это необходимо. Такая модель чаще используется в структурном программировании, так как в этом случае модель представляет просто структуру данных, без методов их обрабатывающих.

2. Активная модель -- модель оповещает представление о том, что в ней произошли изменения, а представления, которые заинтересованы в оповещении, подписываются на эти сообщения. Это позволяет сохранить независимость модели как от контроллера, так и от представления.

Классической реализацией концепции MVC принято считать версию именно с активной моделью[4].

С развитием объектно-ориентированного программирования и понятия о шаблонах проектирования был создан ряд модификаций концепции MVC, которые при реализации у разных авторов могут отличаться от оригинальной. Так, например, Эриан Верми в 2004 году описал пример обобщенного MVC.

Основная цель применения этой концепции состоит в разделении бизнес-логики (модели) от её визуализации (представления, вида). За счет такого разделения повышается возможность повторного использования. Наиболее полезно применение данной концепции в тех случаях, когда пользователь должен видеть те же самые данные одновременно в различных контекстах и/или с различных точек зрения. В частности, выполняются следующие задачи:

1. К одной модели можно присоединить несколько видов, при этом не затрагивая реализацию модели. Например, некоторые данные могут быть одновременно представлены в виде электронной таблицы, гистограммы и круговой диаграммы.

2. Не затрагивая реализацию видов, можно изменить реакции на действия пользователя (нажатие мышью на кнопке, ввод данных), для этого достаточно использовать другой контроллер.

3. Ряд разработчиков специализируется только в одной из областей: либо разрабатывают графический интерфейс, либо разрабатывают бизнес-логику. Поэтому возможно добиться того, что программисты, занимающиеся разработкой бизнес-логики (модели), вообще не будут осведомлены о том, какое представление будет использоваться[4].

Концепция MVC позволяет разделить данные, представление и обработку действий пользователя на три отдельных компонента:

· Модель (англ. Model). Модель предоставляет знания: данные и методы работы с этими данными, реагирует на запросы, изменяя своё состояние. Не содержит информации, как эти знания можно визуализировать.

· Представление, вид (англ. View). Отвечает за отображение информации (визуализацию). Часто в качестве представления выступает форма (окно) с графическими элементами.

· Контроллер (англ. Controller). Обеспечивает связь между пользователем и системой: контролирует ввод данных пользователем и использует модель и представление для реализации необходимой реакции.

Важно отметить, что как представление, так и контроллер зависят от модели. Однако модель не зависит ни от представления, ни от контроллера. Тем самым достигается назначение такого разделения: оно позволяет строить модель независимо от визуального представления, а также создавать несколько различных представлений для одной модели.

Для реализации схемы Model-View-Controller используется достаточно большое число шаблонов проектирования (в зависимости от сложности архитектурного решения), основные из которых "наблюдатель", "стратегия", "компоновщик" [4] [7].

Наиболее типичная реализация отделяет вид от модели путем установления между ними протокола взаимодействия, используя аппарат событий (подписка/оповещение). При каждом изменении внутренних данных в модели она оповещает все зависящие от неё представления, и представление обновляется. Для этого используется шаблон "наблюдатель". При обработке реакции пользователя вид выбирает, в зависимости от нужной реакции, нужный контроллер, который обеспечит ту или иную связь с моделью. Для этого используется шаблон "стратегия", или вместо этого может быть модификация с использованием шаблона "команда". А для возможности однотипного обращения с подобъектами сложно-составного иерархического вида может использоваться шаблон "компоновщик". Кроме того, могут использоваться и другие шаблоны проектирования, например, "фабричный метод", который позволит задать по умолчанию тип контроллера для соответствующего вида.

1.1.5 JSON

JSON (англ. JavaScript Object Notation) -- текстовый формат обмена данными, основанный на JavaScript и обычно используемый именно с этим языком. Как и многие другие текстовые форматы, JSON легко читается людьми.

Несмотря на происхождение от JavaScript, формат считается языконезависимым и может использоваться практически с любым языком программирования. Для многих языков существует готовый код для создания и обработки данных в формате JSON.

За счёт своей лаконичности по сравнению с XML, формат JSON может быть более подходящим для сериализации сложных структур. Если говорить о веб-приложениях, в таком ключе он уместен в задачах обмена данными как между браузером и сервером (AJAX), так и между самими серверами (программные HTTP-интерфейсы).

Поскольку формат JSON является подмножеством синтаксиса языка JavaScript, то он может быть быстро десериализован встроенной функцией eval(). Кроме того, возможна вставка вполне работоспособных JavaScript-функций. Например в PHP, начиная с версии 5.2.0, поддержка JSON включена в ядро в виде функций json_decode() и json_encode(), которые сами преобразуют типы данных JSON в соответствующие типы PHP и наоборот.

JSON строится на двух структурах:

· Набор пар ключ/значение. В различных языках это реализовано как объект, запись, структура, словарь, хэш-таблица, список с ключом или ассоциативный массив. Ключом может быть только строка, значением -- любая форма.

· Пронумерованный набор значений. Во многих языках это реализовано как массив, вектор, список или последовательность.

Это -- универсальные структуры данных. Теоретически, все современные языки программирования поддерживают их в той или иной форме. Так как JSON используется для обмена данными между различными языками программирования, то имеет смысл строить его на этих структурах[8].

В JSON используются их следующие формы:

· Объект -- это неупорядоченное множество пар имя/значение, заключенное в фигурные скобки { }. Между именем и значением стоит символ ": ", а пары имя/значение разделяются запятыми.

· Массив (одномерный) -- это множество значений, имеющих порядковые номера (индексы). Массив заключается в квадратные скобки [ ]. Значения отделяются запятыми.

· Значение может быть строкой в двойных кавычках, числом, значением true или false, объектом, массивом, или значением null. Эти структуры могут быть вложены друг в друга.

· Строка -- это упорядоченное множество из нуля или более символов юникода, заключенное в двойные кавычки, с использованием escape-последовательностей начинающихся собратной косой черты (backslash). Символы представляются простой строкой.

· Имя -- это строка.

Строка очень похожа на строку в языках С и Java. Число тоже очень похоже на С или Java-число, за исключением того, что используется только десятичный формат. Пробелы могут быть вставлены между любыми двумя символами[7].

Использование JSON в AJAX

Пример Javascript-кода (см.приложение 2) показывает, как браузер может использовать XMLHttpRequest, чтобы запрашивать с сервера объект в формате JSON (cерверная часть программы опущена; в ней должен быть размещён код, отправляющий данные в формате JSON-строки в ответ на запросы по url).

Заметим, что данный пример применения XMLHttpRequest не является универсальным для всех браузеров (для браузеров, основанных на Internet Explorer, Opera, Safari и Mozilla, в коде должны быть те или иные отличия). Возможности применения XMLHttpRequest ограничены из-за правила ограничения домена (same origin policy): URL ответа на запрос должен находиться в том же DNS домене, что и сервер, на котором находится страница, запрашивающая ответ. В качестве альтернативы применяется подход JSONP, включающий в себя использование закодированного вызова функции, передающегося между клиентом и сервером, чтобы клиент мог загружать закодированные в JSON данные со сторонних доменов, и уведомлять о завершении вызывающую сторону, хотя это приводит к некоторым рискам для безопасности и дополнительным требованиям к серверу.

Как вариант, в коде страницы можно использовать элементы <iframe> для асинхронного запроса JSON данных, или просто <form action="url_to_cgi_script" target="name_of_hidden_iframe"> . Эти подходы были распространены до появления широкой поддержки XMLHttpRequest.

Также можно использовать для передачи JSON-данных динамические теги <script>. С помощью этого метода можно обойти правило ограничения домена (same origin policy), но он приводит к появлению уязвимого кода. В качестве более безопасной альтернативы было предложено использовать JSONRequest.

1.1.6 СУБД MySQL

MySQL -- свободная реляционная система управления базами данных. Разработку и поддержку MySQL осуществляет корпорация Oracle, получившая права на торговую марку вместе с поглощённой Sun Microsystems, которая ранее приобрела шведскую компанию MySQL AB. Продукт распространяется как под GNU General Public License, так и под собственной коммерческой лицензией. Помимо этого, разработчики создают функциональность по заказу лицензионных пользователей, именно благодаря такому заказу почти в самых ранних версиях появился механизм репликации.

MySQL является решением для малых и средних приложений. Входит в состав серверов WAMP, AppServ, LAMP и в портативные сборки серверов Денвер, XAMPP. Обычно MySQL используется в качестве сервера, к которому обращаются локальные или удалённые клиенты, однако в дистрибутив входит библиотека внутреннего сервера, позволяющая включать MySQL в автономные программы.

Гибкость СУБД MySQL обеспечивается поддержкой большого количества типов таблиц: пользователи могут выбрать как таблицы типаMyISAM, поддерживающие полнотекстовый поиск, так и таблицы InnoDB, поддерживающие транзакции на уровне отдельных записей. Более того, СУБД MySQL поставляется со специальным типом таблиц EXAMPLE, демонстрирующим принципы создания новых типов таблиц. Благодаря открытой архитектуре и GPL-лицензированию, в СУБД MySQL постоянно появляются новые типы таблиц[5].

26 февраля 2008 года Sun Microsystems приобрела MySQL AB за $1 млрд., 27 января 2010 года Oracle приобрела Sun Microsystems за$7,4 млрд. и включила MySQL в свою линейку СУБД.

Сообществом разработчиков MySQL созданы различные ответвления кода, такие как Drizzle (англ.), OurDelta, Percona Server, и MariaDB. Все эти ответвления уже существовали на момент поглощения компании Sun корпорацией Oracle.

MySQL возникла как попытка применить mSQL к собственным разработкам компании: таблицам, для которых использовались ISAM -- подпрограммы низкого уровня. В результате был выработан новый SQL-интерфейс, но API-интерфейс остался в наследство от mSQL. Откуда происходит название "MySQL" -- доподлинно неизвестно. Разработчики дают два варианта: либо потому, что практически все наработки компании начинались с префикса My, либо в честь девочки по имени My, дочери Майкла Монти Видениуса, одного из разработчиков системы.

Логотип MySQL в виде дельфина носит имя "Sakila". Он был выбран из большого списка предложенных пользователями "имён дельфина". Имя "Sakila" было отправлено Open Source-разработчиком Ambrose Twebaze.

MySQL имеет двойное лицензирование. MySQL может распространяться в соответствии с условиями лицензии GPL. Однако по условиям GPL, если какая-либо программа включает исходные коды MySQL, то она тоже должна распространяться по лицензии GPL. Это может расходиться с планами разработчиков, не желающих открывать исходные тексты своих программ. Для таких случаев предусмотрена коммерческая лицензия, которая также обеспечивает качественную сервисную поддержку.

MySQL портирована на большое количество платформ: AIX, BSDi, FreeBSD, HP-UX, Linux, Mac OS X, NetBSD, OpenBSD, OS/2 Warp, SGI IRIX, Solaris, SunOS, SCO OpenServer,UnixWare, Tru64, Windows 95, Windows 98, Windows NT, Windows 2000, Windows XP, Windows Server 2003, WinCE, Windows Vista и Windows 7. Существует также порт MySQL кOpenVMS. Важно отметить, что на официальном сайте СУБД для свободной загрузки предоставляются не только исходные коды, но и откомпилированные и оптимизированные под конкретные операционные системы готовые исполняемые модули СУБД MySQL.

MySQL имеет API для языков Delphi, C, C++, Эйфель, Java, Лисп, Perl, PHP, Python, Ruby, Smalltalk, Компонентный Паскаль и Tcl, библиотеки для языков платформы .NET, а также обеспечивает поддержку для ODBC посредством ODBC-драйвера MyODBC.

1.1.7 Веб-сервер Nginx

Nginx-- веб-сервер и почтовый прокси-сервер, работающий на Unix-подобных операционных системах (тестировалась сборка и работа на FreeBSD, OpenBSD, Linux, Solaris, Mac OS X, AIX и HP-UX). Начиная с версии 0.7.52 появилась бинарная сборка под Microsoft Windows.

Игорь Сысоев начал разработку в 2002-м году. Осенью 2004 года вышел первый публично доступный релиз. По состоянию на 2013 год, поддержка и доработка nginx продолжается[7].

HTTP-сервер

обслуживание статических запросов, индексных файлов, автоматическое создание списка файлов, кеш дескрипторов открытых файлов

акселерированное проксирование без кэширования, простое распределение нагрузки и отказоустойчивость

поддержка кеширования при акселерированном проксировании и FastCGI

акселерированная поддержка FastCGI и memcached серверов, простое распределение нагрузки и отказоустойчивость

модульность, фильтры, в том числе сжатие (gzip), byte-ranges (докачка), chunked ответы, HTTP-аутентификация, SSI-фильтр

несколько подзапросов на одной странице, обрабатываемые в SSI-фильтре через прокси или FastCGI, выполняются параллельно

поддержка SSL

поддержка PSGI, WSGI

экспериментальная поддержка встроенного Perl

SMTP/IMAP/POP3-прокси сервер

перенаправление пользователя на SMTP/IMAP/POP3-бэкенд с использованием внешнего HTTP-сервера аутентификации

простая аутентификация (LOGIN, USER/PASS)

поддержка SSL и STARTTLS

В nginx рабочие процессы обслуживают одновременно множество соединений, мультиплексируя их вызовами операционной системы select, epoll (Linux) и kqueue (FreeBSD). Рабочие процессы выполняют цикл обработки событий от дескрипторов (см. Событийно-ориентированное программирование). Полученные от клиента данные разбираются с помощью конечного автомата. Разобранный запрос последовательно обрабатывается цепочкой модулей, задаваемой конфигурацией. Ответ клиенту формируется в буферах, которые хранят данные либо впамяти, либо указывают на отрезок файла. Буферы объединяются в цепочки, определяющие последовательность, в которой данные будут переданы клиенту. Если операционная система поддерживает эффективные операции ввода-вывода, такие как writev и sendfile, то nginx применяет их по возможности.

Конфигурация HTTP-сервера nginx разделяется на виртуальные серверы (директива server). Виртуальные серверы разделяются на location'ы (location). Для виртуального сервера возможно задать адреса и порты, на которых будут приниматься соединения, а также имена, которые могут включать * для обозначения произвольной последовательности в первой и последней части, либо задаваться регулярным выражением.

location'ы могут задаваться точным URI, частью URI, либо регулярным выражением. location'ы могут быть сконфигурированы для обслуживания запросов из статического файла, проксирования на fastcgi/memcached сервер.

Для эффективного управления памятью nginx использует пулы. Пул -- это последовательность предварительно выделенных блоков динамической памяти. Длина блока варьируется от 1 до 16 килобайт. Изначально под пул выделяется только один блок. Блок разделяется на занятую область и незанятую. Выделение мелких объектов выполняется путём продвижения указателя на незанятую область с учётом выравнивания. Если незанятой области во всех блоках не хватает для выделения нового объекта, то выделяется новый блок. Если размер выделяемого объекта превышает значение константы NGX_MAX_ALLOC_FROM_POOL, либо длину блока, то он полностью выделяется из кучи.

Таким образом, мелкие объекты выделяются очень быстро и имеют накладные расходы только на выравнивание.

nginx содержит модуль географической классификации клиентов по IP-адресу. В его основу входит база данных соответствия IP-адресов географическому региону, представленная в виде Radix tree (сжатое префиксное дерево или сжатый бор) в оперативной памяти. nginx предварительно распределяет первые несколько уровней дерева, таким образом, чтобы они занимали ровно 1 страницу памяти. Это гарантирует, что при поиске IP-адреса для первых нескольких узлов при трансляции адреса всегда найдётся запись в TLB[7].

1.1.8 Операционная система Linux

Linux , а также Лимнукс -- общее название Unix-подобных операционных систем, основанных на одноимённом ядре. Ядро Linux и обычно использующиеся вместе с ним компоненты создаются и распространяются в соответствии с моделью разработки свободного и открытого программного обеспечения. Поэтому общее название не подразумевает какой-либо единой "официальной" комплектации Linux; они обычно распространяются (часто бесплатно) в виде различных готовых дистрибутивов, имеющих свой набор прикладных программ и уже настроенных под конкретные нужды пользователя.

На начальном этапе Linux бесплатно разрабатывался только энтузиастами-добровольцами, но с успехом Linux и его массовым коммерческим использованием дорабатывать ОС и вносить свой вклад стали и компании, со временем став значительной силой. Подавляющее большинство ПО в современных дистрибутивах по-прежнему доступно по свободным лицензиям, как правило за исключением небольшого количества проприетарных компонентов. В 2008 году расчёты показывали, что для того чтобы "с нуля" разработать систему, аналогичную Fedora 9, потребовалось бы затратить 10,8 млрд долл. Совокупная себестоимость ядра Linux оценена в более чем 1 млрд евро (около 1,4 млрд долл.). Только за 2008 год себестоимость ядра Linux увеличилась на 225 млн евро. В системе Linux воплощён труд в эквиваленте 73 тыс. человеко-лет.

В настоящее время системы Linux лидируют на рынках смартфонов (Android занимает 64,1 % рынка), интернет-серверов (60 %), самых мощных суперкомпьютеров (93,8 %), а также, согласно Linux Foundation, в дата-центрах и на предприятиях, занимают половину рынкавстраиваемых систем, имеют значительную долю рынка нетбуков (32 % на 2009 год). На рынке домашних компьютеров Linux прочно занимает 3 место (по разным данным, от 1 до 5 %). Согласно исследованию Goldman Sachs, в целом, рыночная доля Linux среди электронных устройств составляет около 42 %.

С тех пор, как ядро Linux было создано для x86-ПК, оно было портировано на множество платформ, включая x86-64, PowerPC и ARM. Linux работает в роутерах, телевизорах и игровых приставках. ОС на ядре продолжают быстро совершенствоваться (например, новая версия ядра выпускается каждые 2-3 месяца, с 2005 года в разработке ядра принимают участие более 7800 разработчиков из более чем 800 различных компаний) и набирать популярность (за 9 месяцев с мая 2011 по январь 2012 доля Linux выросла на 64 %).

Согласно distrowatch, наиболее популярными дистрибутивами являются: deb-based (Debian, Mint, Ubuntu), RPM-based (RedHat, Fedora, Mageia, OpenSUSE), source-based (Slackware, Gentoo).

Собственные дистрибутивы Linux выпускаются различными компаниями и энтузиастами со всего мира, в том числе, из России и Украины.

Операционные системы на основе GNU и Linux называют "Linux" или "GNU/Linux". Первый вариант более популярен и чаще используется сторонниками термина открытого ПО, второй -- сторонниками свободного ПО.

Хотя в английском второй вариант пишется и звучит как "GNU/Linux", это не всегда удобно в других языках. Поэтому, если можно показать равноправность GNU и Linux лучшим способом -- например, GNU+Linux (гну плюс линукс), GNU-Linux (во французском), или GNU con Linux (в испанском), лучше использовать его, чем "GNU Linux" ("гну лимнукс"), подразумевающее, что ядро Linux было разработано или принадлежит проекту GNU. Аналогичным образом построены названия TCP/IP и Ogg/Vorbis.

Операционная система Unix была разработана в 1969 году в Bell Laboratories компании AT&T в США Кеном Томпсоном, Деннисом Ритчи, Дугласом Макилроем и Джо Осанной.

Unix первоначально была написана целиком на ассемблере, что было обычной практикой того времени. Позже, в 1973-75 годах, она была переписана на языке программирования Cи.

То, что операционная система была написана на языке высокого уровня, позволило упростить её портирование на различные компьютерные платформы. Из-за особенностей лицензии AT&T была вынуждена открывать исходный код операционной системы всем обратившимся, что позволило Unix быстро развиться и стать популярной во многих научных учреждениях и предприятиях.

В 1984 году Bell Labs отделилась от AT&T.

Избавившись от необходимости бесплатного лицензирования системы, Bell Labs начала продажи Unix как проприетарного продукта[7].

1.2 Технологии используемые на стороне клиента

1.2.1 HTML5

HTML5 -- язык для структурирования и представления содержимого для всемирной паутины, а также основная технология, используемая в Интернете. Это пятая версия HTML-стандарта (изначально созданного в 1990 году и последней версией которого являлся HTML4, стандартизированный в 1997 году) и находится в стадии разработки по состоянию на февраль 2013 года [1]. Основной её целью является улучшить язык, поддерживающий работу с новейшими мультимедийными приложениями, при этом сохраняется лёгкость чтения кода для человека и ясность исполнения для компьютеров и приспособлений ( веб-браузеры, синтаксические анализаторы и т.д.).

Следуя по стопам своих предшественников HTML 4.01 и XHTML 1.1, HTML5 является ответом на тот факт, что HTML и XHTML при их использовании во всемирной паутине оказываются на практике смесью особенностей, представленных различными спецификациями, включая спецификации программных продуктов, например, веб-браузеров, а также сложившихся общеупотребительных приёмов и множества синтаксических ошибок в существующих веб-документах. HTML5 -- также попытка определить единый язык разметки, который мог бы использоваться в рамках как HTML-, так и XHTML-грамматики. Он включает в себя детальные модели обработки, чтобы поддерживать больше взаимодействующих процессов; он расширяет, улучшает и рационализирует разметку документов, а также добавляет разметку и API для сложных веб-приложений[6].

В HTML5 появляется множество синтаксических особенностей. Например, элементы <video>, <audio> и <canvas>, а также возможность использования SVG. Эти новшества разработаны для упрощения внедрения и управления графическими и мультимедийными объектами в сети без необходимости обращения к собственным плагинам и API. Другие новые элементы, такие как <section>, <article>, <header> и <nav> разработаны для того, чтобы обогащать семантическое содержимое документа (страницы). Новые атрибуты были введены с той же целью, хотя ряд элементов и атрибутов был удален. Некоторые элементы, например, <a> <menu> и <cite> были изменены, переопределены или стандартизированы. API и DOM являются фундаментальными частями спецификации HTML5. HTML5 также определяет некоторые детали для обработки недопустимых документов, поэтому синтаксические ошибки будут рассматриваться одинаково всеми совместимыми браузерами и другими пользовательскими агентами.

Рабочая группа по разработке Гипертекстовых Прикладных Технологий в Веб (WHATWG) начала работу над новым стандартом в 2004 году, когда World Wide Web Consortium (W3C) сосредоточился на будущих разработках XHTML 2.0, а HTML 4.01 не изменялся с 2000 года. В 2009 году W3C признал, что срок работы у рабочей группы XHTML 2.0 истек, и решил не возобновлять его. В настоящий момент W3C и WHATWG работают вместе над разработкой HTML5.

Даже несмотря на то, что HTML5 был хорошо известен среди веб-разработчиков в течение нескольких лет, он стал основной темой СМИ только в апреле 2010 года. После этого глава компании Apple Inc. Стив Джобс написал публичное письмо, заголовок которого гласил: "мысли по поводу Flash", где он заключил, что с разработкой HTML5 нет больше необходимости смотреть видеоролики или использовать другие виды приложений с помощью Adobe Flash. По этому поводу вспыхивали дебаты в кругу веб-разработчиков, причём некоторые намекали, что, хотя HTML5 и обеспечивает расширенную функциональность, разработчики должны принимать во внимание различия браузеров и необходимость поддержки различных частей стандартов, равно как и функциональные различия между HTML5 и Flash[6].

XHTML5 -- это XML-сериализация языка HTML5. Документы XML должны быть снабжены XML Internet media type, например, application/xhtml + xml или application/xml. XHTML5 требует строгого и правильно оформленного синтаксиса XML. Выбор между HTML5 и XHTML5 сводится к выбору типа MIME/содержимого: тип медиа, который вы выберете, определит, какой тип документа должен быть использован. В HTML5 и XHTML5 doctype html необязателен и может быть просто пропущен. HTML, который был написан, чтобы соответствовать техническим требованиям и HTML и XHTML -- и который производит то же DOM дерево, разбирающее HTML или XML -- назван многоязычным.

Спецификация HTML5 предъявляет требования как к юзер-агентам (браузерам), так и к документам. Документы могут не всегда содержать корректный синтаксис, но HTML5-совместимые браузеры, так же, как и их предшественники, применяют алгоритмы разбора ошибок разметки в документах для построения правильной объектной модели (DOM). Чёткое определение требований к юзер-агентам делается с целью достижения совместимости между браузерами разных производителей. Так же, как и требования к синтаксису разметки документов с целью корректного отображения их в различных браузерах. В старых версиях браузеров новые теги HTML5 просто игнорируются.

Отличия от html4.01 и xhtml1.x

Изменён синтаксис

Встраивание SVG и MathML в text/html

Новые элементы: article, aside, audio, canvas, command, datalist, details, embed, figcaption, figure, footer, header, hgroup, keygen, mark, meter, nav, output, progress, rp, rt, ruby, section, source, summary, time, video и т.д.

Новые компоненты ввода: date/time, email, url, search, number, range, tel, color

Новые атрибуты: charset (в meta), async (в script)

Глобальные атрибуты, которые могут быть применены ко всем элементам: id,tabindex, hidden, data-* (пользовательские атрибуты данных)

Элементы, которые будут исключены: acronym, applet, basefont, big, center, dir, font, frame, frameset, isindex, noframes, strike, tt (см.приложение 3)

1.2.2 CSS3