UNIX编程艺术之“文本化”

    本章的标题表达了作者的主旨：Good Protocols Make Good Practice。的确，好的协议或文件格式，会大大提升使用者的效率。这里的文本化，包括两类，一是通信协议，二是数据文件（包括配置文件，日志文件等）。下面分别讨论这两种数据的常用格式。

1. 数据文件

    UNIX对于文件处理通常基于流和行处理，因此，数据文件多采用文本化协议，方便阅读与编辑，以及扩展。

    配置文件常用的格式有ini，xml格式，比较推荐的是xml格式的，xml分层的结构和灵活的设计可以很方便的扩展并且保存向下兼容。另外一种系统类配置文件如系统的密钥等，常使用分隔符进行区分，这一点是因为这类文件通常是行存储后，不需要太强的扩展性，清晰与精简是第一位的，此外，也方便使用sed、awk等工具。

    日志文件一般分为两种，一种是出错日志，另一种是流水日志。出错日志旨在方便使用者快速定位问题，因此格式不需要太拘泥，只要把错误码、错误信息、代码行和其它特殊信息如登陆ID等打印清楚即可；流水日志一方面是数据记录，更重要功能是进行数据分析和数据提取，而可读性是次要的，基于这个原则流水日志的格式推荐DSV风格，使用如竖线、下划线等进行分隔，方便使用awk进行提取。

2. 通信协议

文中对文本化的通信协议十分推崇，的确，对于应用层的协议而言，易用性和可读性十分重要，以便于使用者进行分析。大家可以想象，如果HTTP协议是二进制的话，大家的开发效率会大大折扣。而对于具体业务而言，特别是一些高性能和高并发的server而言，二进制格式的高效和对带宽的节省优势就十分明显了。因此，具体采用什么格式，还是对通用性、可读性、性能、扩展性的平衡。

    下面，总结下我在项目中常用的协议和文本格式。

    1. 协议

    现在的项目分为三层：接入层、逻辑层和数据层，请求流向是“前台-WEBServer-LogicServer-DB”。协议主要采用json格式和二进制格式，前台和cgi之前是http协议，数据采用json格式，方便前台js解析。 cgi和logicserver之前使用tcp或udp，数据采用二进制格式，但由于方便扩展，二进制格式中头部格式固定，信息体部分用json格式，方便扩展。格式如下所示：

typedef struct base_header  
    {  
        uint32_t        version;        /* 版本号*/  
        uint32_t        magic;          /* 协议魔数 */  
        uint32_t        length;         /* 协议长度 */  
        uint32_t        serial;         /* 协议包编号 */  
        uint32_t        command;        /* 操作命令字 */  
  
        base_header()  
        {  
            version = 0;  
            magic   = 0;  
            length  = 0;  
            serial  = 0;  
            command = 0;  
        }  
    }__attribute__((packed)) base_header_t;  
  
    struct request_protocol_t  
    {  
        base_header_t   base_header;    /* 协议头 */  
        uint32_t        id;             /* 用户ID*/    
        uint32_t        domain;         /* 域名*/    
        uint32_t        param_length;   /* 请求参数长度 */  
        char            json_param[0];  /* 请求json数据 */  
          
        request_protocol_t()  
        {  
            id = 0;  
            domain = 0;  
            param_length = 0;  
        }  
    }__attribute__((packed));  

    2. 配置文件

    配置文件分两种，一种是以文件格式保存的，另一种是动态调整的通常保存在cache中。文件格式保存的，通常使用xml的格式，方便阅读与解析；保存在cache中的配置，可以使用xml或者json，xml的可读性较好，而json的解析更加方便，有第三方库直接把json数据解析到一个json::value的结构中，但可读性略差了一点。

    3. 日志

    日志格式很重要，在制定日志格式时，需要考虑使用者的便利性。出错日志不必多说，下面主要说下流水日志。项目中常用的流水有三种流水：支付流水；回滚失败流水；回档或补偿流水。这三种流水格式要求基本一致，对可读性要求不高，主要是方便数据提取和统计。如支付流水常用于对账，回滚失败流水常用在数据一致性校对，回档和补偿流水多用于数据备份。

    以补偿流水为例，假设由于某些原因需要给用户的仓库补偿若干物品，那么需要记录的数据如下：

    用户ID，仓库中所有物品对应的补偿前的数量，补偿后的数量。

    这里记录流水的原因有两个：一是如果补偿出错时，可以根据补偿前的数量进行数据恢复，二是补偿完后用于和用户进行对帐应付投诉。可以采用下面的格式：

    userid    item1_num1|item2_num2    item1_num1|item2_num2|item3_num3

    用户ID 补偿前仓库数据(物品1ID_物品1数量|物品2ID_物品2数量) 补偿后仓库数据(格式同前)

    这里使用的分隔包括空格，竖线和下划线，使用这种格式，可以很方便的用awk提取或者写工具逐行处理。

    总之，在设计协议或数据文件时，采用文本格式还是二进制格式，以及如何制定格式，最终要站在使用者的立场上进行考虑，易用性、扩展性、性能，需要综合考虑，权衡利弊，多设计一些场景，从而可以挖掘更多的需求，也使得格式更方便地满足更多需求。