Просмотр исходного текста страницы Платформы для запуска Perl веб-приложений

В статье рассматриваются платформы/библиотеки для запуска веб-приложений на языке [[Perl]]. Рассматриваются они именно как «серверы приложений» — в случае со standalone серверами не предъявляется требований гибкости обычного HTTP-сервера вроде [http://nginx.ru nginx] или [http://httpd.apache.org/ Apache], безопасности, или производительности в обслуживании статических файлов, так как предполагается, что Perl-сервер будет всё равно «спрятан» за фронтенд наподобие nginx. Задача платформы — предоставить удобный программный интерфейс, такой, чтобы приложение могло получить запрос, предназначающийся ему, и сформировать на него адекватный ответ.

Все они делятся на две категории — библиотеки, дающие возможность запуска Standalone HTTP-сервера, и интерфейсы, требующие для работы внешнего HTTP-сервера.

Фреймворки для построения веб-приложений — всевозможные {{CPAN|Mason}}, {{CPAN|Catalyst}} и т. п. — '''не''' рассматриваются.

== Требующие внешнего HTTP-сервера ==

Сюда относятся, во-первых, все реализации, предназначенные для встраивания Perl-интерпретатора в тот или иной веб-сервер, а во-вторых, дополнительные протоколы взаимодействия HTTP-сервера с Perl-программами или демонами, такие, как CGI.

=== CGI ===

Старый добрый Common Gateway Interface ([[rupedia:CGI|CGI]] — статья в русскоязычной Википедии), впервые реализованный где-то в районе 1993 года в первом HTTP-сервере [[rupedia:NCSA_HTTPd|NCSA HTTPd]] 1.0. Идея — максимально простой интерфейс взаимодействия с программой — через переменные окружения, а также стандартные ввод и вывод (STDIN и STDOUT). Веб-сервер при каждом запросе, который нужно обработать CGI приложением, запускает новый процесс (это самое приложение), передавая некоторые заголовки и данные в переменных окружения, а адрес запроса и содержимое (например, загружаемого на сервер файла) через стандартный ввод, после чего читает ответ (заголовки и содержимое) со стандартного вывода приложения.

Плюсы:

# Универсальность — скрипт, написанный с использованием {{CPAN|CGI|CGI.pm}}, будет работать на любой платформе, так как CGI поддерживают все (почти все?).
# Простые вещи реализовать на CGI просто. Чем-то эта идеология похожа на идеологию Perl в целом — простые задачи он делает простыми, а сложные — возможными.
# Большое количество наработок, то есть, модулей для работы в CGI среде. В частности, к счастью разработчиков, есть модуль {{CPAN|PCGI|PCGI.pm}}, являющий собой вменяемую PHP-подобную реализацию CGI-протокола.
# Запуск нового интерпретатора, помимо минуса (1), означает и плюс — свободу от свойственных долгоживущим Perl демонам утечек памяти.

А вот универсальность CGI в смысле возможности использования произвольного языка программирования для нас ни плюсом, ни минусом, очевидно, не является, так как рассматривается именно Perl.

Минусы:

# Самый очевидный и повторяемый всеми аки мантра минус — слабая производительность из-за необходимости запуска нового процесса интерпретатора при каждом запросе. Причин две — во-первых, это постоянно создаваемые процессы, которые могут быть совсем не лёгкими — раз, и вообще ограничивать производительность ОС большим числом переключений при большой нагрузке; во-вторых, это постоянные компиляции и инициализации модулей, занимающие приличное время.
# Кривой и устаревший код многих модулей для работы с разными функциями CGI. Примеры:
#* CGI.pm написан без использования <code>use strict</code>. Это не страшно, но показатель раздолбайства авторов.
#* В районе года 2000-ного авторам CGI.pm вдруг взбрело в голову, что век амперсанда (&) в качестве разделителя параметров в строках запроса подошёл к концу, и что теперь все будут использовать вместо него точку с запятой (;). Соответственно поведение и разбора, и генерации URL изменилось — причём, если в случае с генерацией всё легко возвращается на свои места заданием опции -oldstyle_urls, то разбор URL неизменно разбивает их и по «&», и по «;», что влечёт за собой различные неприятные эффекты.
#* Многие модули CGI::''xx'' исповедуют генерацию HTML кода без использования шаблонизаторов, обычными print()'ами, на содержимое которых повлиять без влезания в сами модули невозможно. ''XXI век на дворе, пора бы прекратить хотя бы это'' — ан нет, и в 2004, и даже в 2006 годах такие модули появлялись.
# Идеология CGI хоть чем-то и похожа на Перл, но фактически CGI больше рассчитан на простые задачи, нежели чем на сложные.
# Слабые возможности взаимодействия с HTTP-сервером — например, обычно в CGI даже не передаются все заголовки запроса. Кроме того, вывод ответа на STDOUT неудобен, если различные параметры задаются в различных местах программы.

=== FastCGI / SCGI ===

Идея [[rupedia:FastCGI|FastCGI]] — ликвидировать недостатки CGI, сохранив интерфейс. Главный недостаток CGI — необходимость перезапуска приложения, поэтому его и ликвидировали в первую очередь: FastCGI-процесс обрабатывает не один запрос, а много — последовательно принимая их в цикле через Unix- или TCP-сокет. Таким образом, FastCGI-процессы, во-первых, могут быть запущены на другом физическом сервере, а во-вторых, становится возможно распределение запросов между несколькими процессами.

[[rupedia:SCGI|SCGI]] — практически это клон FastCGI, отличия лишь в формате передачи данных, который, как утверждают авторы, проще реализовать, но и возможностей у него меньше — например, STDERR не передаётся обратно HTTP-серверу. Поддерживается несколько менее широко: [http://wiki.nginx.org/NginxNgxSCGIModule ngx_scgi_module], Apache, [http://redmine.lighttpd.net/wiki/lighttpd/Docs:ModSCGI Lighttpd], [http://www.cherokee-project.com/ Cherokee], Mathopd с неофициальным [http://www.mail-archive.com/mathopd@mathopd.org/msg00369.html патчем].

Плюсы:

# Возможность запуска старых CGI-приложений в «ускоренном режиме» практически без дополнительных телодвижений. Хороший пример — [http://awstats.sourceforge.net/ awstats], представляющий из себя (''внимание!'') '''один''' CGI-скрипт на всё приложение, весом примерно 550 Кб. Один разбор такого скрипта занимает почти полсекунды… А под FastCGI это делается лишь однажды.
# Передача в скрипт любых HTTP-заголовков, какие душе угодны.
# Возможность самостоятельного управления пулом процессов или потоков.

Минусы:

# Склонность к утечкам памяти, особенно в случае использования большого числа устаревшего кода, рассчитанного на «умирание» скрипта после обработки каждого запроса в среде CGI.
# Взаимодействие по-прежнему ведётся через функции CGI, поэтому «интерфейсные» минусы CGI никуда не исчезают. Специальных обвязок для упрощения взаимодействия с сервером по протоколу FastCGI нет, кроме самой примитивной реализации — модуля {{CPAN|FCGI}}. ''Идеология, видимо, такова — а зачем, раз и так есть CGI.pm и компания?''

=== mod_perl ===

[http://perl.apache.org/ mod_perl] — модуль HTTP-сервера [http://httpd.apache.org/ Apache], предназначенный для веб-разработки внутри Apache на языке Perl. Существуют как версии для Apache 1.x, так и для 2.x. Внутреннее устройство mod_perl’а полностью повторяет C API апача.

Плюсы:

# Очень большая степень гибкости и возможности комбинирования с другими модулями Apache, в частности, засчёт наличия большого числа обработчиков разных стадий запроса. Гибкость означает, что можно не только просто отправлять ответ на запрос из своего Perl-модуля, но можно и осуществлять авторизацию или ещё что-нибудь. Любопытный пример использования: [{{SVN|vitaphoto/head/lib-sway/SVNPropCheck.pm|markup}} SVNPropCheck].
# Весьма богатый и достаточно удобный программный интерфейс, через который с Apache можно делать практически всё, что душа пожелает.
# Возможность с небольшими телодвижениями запускать CGI-приложения в среде mod_perl с помощью модуля {{CPAN|Apache::Registry}}. Для примера использования доработанного модуля Registry можно посмотреть реализацию [http://mxr.mozilla.org/bugzilla/source/mod_perl.pl mod_perl.pl] из Bugzilla 3.x.
# Модуль популярен. Есть множество наработок, многие из которых представляют собой весьма и весьма приятные продукты. Хороший пример — профилировщик {{CPAN|NYTProf}}, разработанный именно для профилирования мод_перла.

Минусы:

# Чрезмерная завязка на внутреннее устройство веб-сервера [http://httpd.apache.org/ Apache]. Фактически — когда вы разрабатываете на mod_perl’е, вы разрабатываете ''полноценный модуль Apache''. Аналогично — приложения, написанные под mod_perl, не запустятся больше нигде.
# В mod_perl2 для различных функций существует по нескольку где-то конкурирующих, где-то дополняющих друг друга, а где-то сходных по функционалу, но разных по интерфейсу библиотек. Частично это диктуется совместимостью с mod_perl1. ''Примеры — куки: Apache2::Cookie, APR::Request::Cookie, запрос: Apache2::RequestRec, Apache2::RequestUtil, Apache2::Request, APR::Request. Пока я допёр, что для того, чтобы получить в пользование <code>$r->dir_config()</code>, нужно сделать <code>use Apache2::RequestUtil</code>…'' Это не так страшно, но некоторую путаницу всё-таки вносит.
# Склонность к утечкам памяти. ''mod_perl течёт всегда, хоть ты его режь.'' Решение, правда, тоже несложное — MaxRequestsPerChild.
# Серьёзное увеличение размеров детёнышей процесса Apache.
# Проблемы с перезагрузкой модулей в процессе обслуживания без перезапуска сервера. ''Оговорка: это проблема Perl’а в целом, не только mod_perl’а. Но под mod_perl она проявляется сильнее: иногда при перезагрузке модулей ему прямо-таки «сносит крышу», он забывает про все константы и валит Internal Server Error на все запросы. Ну и второе — авторы mod_perl могли бы и предусмотреть быстрый «сброс» интерпретаторов по сигналу.''
# В «многопользовательской» среде, точнее, в среде с множеством различных веб-приложений, мод_перл создаёт проблемы по причине отсутствия изоляции загруженного кода модулей между приложениями. Решение для этого — PerlOptions +Parent, но оно подходит только для случая с небольшим количеством приложений, так как в противном случае детёныши Apache вырастают до неприличных размеров по причине работы в них нескольких пулов Perl-интерпретаторов вместо одного.
# Время от времени в mod_perl всплывают совершенно неуловимые глюки, особенно в необычных режимах вроде [http://perldoc.perl.org/perlsec.html taint], и при использовании с некоторыми модулями или движками Apache. ''«Потому что Perl и mod_perl — это как бэ немного разные языки»'' (c). Например:
#* При использовании [http://mpm-itk.sesse.net/ mpm_itk], 2-го мод_перла и PerlOptions +Parent (дающей отдельный пул интерпретаторов виртхосту) глобальные переменные в пакетах (как my, так и our) перестают сохранять свои значения между запросами.
#* При включённом taint mode и тоже в отдельном интерпретаторе, в составе [http://www.bugzilla.org/ Bugzilla] 3.x проявляется следующий мистический баг:
#: На входе строки <code>$oldstr</code> и <code>$newstr</code>, обе не taint’ченные, в <code>$newstr</code> есть запятые, в <code>$oldstr</code> нет. Пишем два идентичных по семантике фрагмента кода:
#:* Если написать <code>$oldstr =~ s/[,\s]+/ /g; $newstr =~ s/[,\s]+/ /g;</code>, то <code>$newstr</code> почему-то становится tainted.
#:* Если же написать <code>s/[,\s]+/ /g for $oldstr, $newstr;</code>, то обе, как и положено, остаются не tainted.
#: Баг воспроизводится только в составе Bugzilla и только под мод_перлом, из контекста выдернуть его не получается.
# Некоторые затрудения в ''автоматизированных'' отладке и профилировании приложений в среде mod_perl из-за неочевидности программ исполнения. Автоматизированные инструменты эта неочевидность «смущает».
# Отсутствие mod_perl на подавляющем большинстве веб-хостингов. Потому что для админов серверов с кучами хомячков это — головная боль, в многопользовательской среде влекущая проблемы как с безопасностью, так и с надёжностью и производительностью. Всё по причине уже описанных минусов.
#: ''Как вы думаете, почему так широко распространился язык [[PHP]]? Именно по причине простоты обслуживания.''

=== ngx_http_perl_module ===

Идея — вызов Perl-кода из [http://nginx.ru/ nginx].

Ссылка на документацию: [http://sysoev.ru/nginx/docs/http/ngx_http_perl_module.html http://sysoev.ru/nginx/docs/http/ngx_http_perl_module.html].

Плюсы:
* Возможность вызова Perl-кода из SSI, что делает nginx почти шаблонизатором.
* Простота, благодаря которой количество источников мистических ошибок, а также неуловимых утечек памяти сводится почти к нулю.

Минусы:
* Идея размещения приложения внутри nginx несколько лишает его легковесности. Также появляются некоторые проблемы с масштабируемостью в случае простоев (ожиданий ответов от СУБД и т. п.).
* Жёсткая завязка на использование внутри nginx. Больше нигде приложения, написанные под nginx, не заработают.
* Поразительное качество: невозможно получить список ''всех'' HTTP-заголовков, присутствующих в запросе, а можно лишь считывать их по одному. Остаётся только применять [{{SVN|vitalif/trunk/scripts/nginx.xs.diff}} патч к src/http/modules/perl/nginx.xs].
* Отсутствие поддержки CGI среды внутри ngx_http_perl_module, наподобие mod_perl апача.
* Версии ngx_http_perl_module до 0.6.22 имели следующие особенности:
: Значения, возвращаемые методами объекта запроса $r, во-первых, хранились в памяти, выделяемой не perl’ом, а nginx’ом из собственных пулов, что в большинстве случаев позволяло уменьшить число операций копирования, а во-вторых, не завершались нулевым байтом. В некоторых ситуациях это приводит к ошибкам, например, при попытке использования таких значений в численном контексте, или использования незавершённых нулём строк в именах файлов и тому подобном:
: (FreeBSD)
:: <code>nginx in realloc(): warning: pointer to wrong page</code>
:: <code>Out of memory!</code>
:: <code>Callback called exit.</code>
: (Linux)
:: <code>*** glibc detected *** realloc(): invalid pointer: ... ***</code>
:: <code>Out of memory!</code>
:: <code>Callback called exit.</code>
: Обход этих особенностей простой — нужно просто скопировать возвращённое значение в скаляр. Например, <source lang="perl">my $i = $r->variable('counter') + 1;</source> заменить на <source lang="perl">my $i = $r->variable('counter'); $i++;</source>

== Standalone ==

Альтернативой встраиванию интерпретатора в процесс HTTP-сервера является запуск собственного HTTP-сервера, рассчитанного на расположение за обратным прокси (reverse proxy) — [http://httpd.apache.org/docs/2.0/mod/mod_proxy.html mod_proxy] Апача, [http://nginx.ru/ nginx]'ом, или [http://www.squid-cache.org/ Squid]'ом — в качестве фронтенда. Так делают, например, [http://www.mortbay.org/ Jetty] (Java) и [http://www.zope.org/ Zope] (Python). Это работает точно так же, как обработка запросов внутри сервера, только запросы отправляются другому HTTP-серверу.

У такого подхода — использования HTTP вместо встраивания интерпретатора в сервер, или вариаций на тему CGI — есть несколько приятных преимуществ. Фронтенд может балансировать и распределять по нескольким серверам нагрузку одновременно с передачей запроса, причём для этого существует множество готовых качественных инструментов. Работа администраторов упрощается, потому что конфигурация фронтенда для передачи запроса разным приложениям идентична, а сами приложения могут быть запущены под любым системным пользователем, на другом сервере, в jail’е, виртуальной машине, за аппаратным firewall’ом или внутри какой-нибудь другой системы безопасности. А при отладке разработчик может взаимодействовать напрямую со своим приложением без необходимости запускать отдельный HTTP-сервер.

Кроме того, в этом случае приложение свободно от накладных расходов веб-сервера — для того же mod_perl’а генерация страниц без кэширования (но и без особых изысканий) за 1.5 мс почти «фантастика».

=== LWP (HTTP::Daemon) ===

{{CPAN|LWP}} (''libwww-perl'') — библиотека для создания как клиентов, так и серверов, полностью совместимых со спецификацией HTTP/1.1, на чистом Perl’е.

В качестве единственной готовой, пусть и исключительно простой, платформы, исповедующей идеологию получения запросов в форме HTTP::Request и ответа HTTP::Response’ами можно рассмотреть {{CPAN|HTTP::Server::Brick}}, построенный на основе HTTP::Daemon.

Плюсы:

* Очень логичная и правильная '''идея''' программного интерфейса — {{CPAN|HTTP::Request}}, {{CPAN|HTTP::Response}}, {{CPAN|HTTP::Body}} и т. п. HTTP::Body, кстати, использует {{CPAN|Catalyst}}…

Минусы:

* …Увы, оставшаяся без полной реализации.
* Главный минус в том, что LWP в качестве основы HTTP-сервера не использует, видимо, '''практически никто'''. Посему, сколь логичным бы ни выглядел сервер, получающий на вход HTTP::Request и отвечающий HTTP::Response’ами, реально готовых наработок для такого подхода фактически нет. Например, нет ничего похожего на удобный Apache2::Request, с готовыми функциями для доступа к запросу, разобранному на URI, параметры POST, заголовки и куки.

=== HTTP::Server::Simple ===

{{CPAN|HTTP::Server::Simple}} — простая реализация HTTP-сервера на Perl.

Плюсы:

* Интерфейс — CGI. В режиме '''nph''' — «Non-Parsed Headers» — то есть на STDOUT нужно выводить просто HTTP-ответ. Это устраняет по сути все интерфейсные ограничения CGI и сохраняет совместимость с CGI скриптами.
* Можно использовать стандартные модули Net::Server::'''xx''' для выбора поведения сервера — например, можно использовать как TCP, как и UNIX сокеты, можно создать prefork ({{CPAN|Net::Server::PreFork}} или {{CPAN|Net::Server::PreForkSimple}}) или мультиплексирующий однопоточный сервер ({{CPAN|Net::Server::Multiplex}}).
* Существует некоторое количество модулей для расширения данного сервера — в частности, для запуска приложений на некоторых фреймворках через HTTP::Server::Simple, например, для {{CPAN|Mason}}.
* Модуль достаточно широко используется при тестировании веб-приложений, в качестве легковесного тестового сервера: {{CPAN|Test::HTTP::Server::Simple}}.

Минусы:

* Интерфейс CGI всё-таки требует по крайней мере выбора нужных модулей для разбора запросов и объединения всего этого функционала в своём приложении.
* Странная реализация parse_request() и parse_headers(), по меньшей мере, вплоть до версии 0.40. Лечится просто — переопределением соответствующей функции, но это ведь тоже лишние действия! :)
** Читает из стандартного ввода запрос и заголовки она по 1 символу функцией [http://perldoc.perl.org/functions/sysread.html sysread()], что весьма негативно сказывается на производительности.
** В качестве разделителя строк, согласно всем стандартам, при обмене данными по сети, должно выступать сочетание CR-LF в платформо-независимом варианте: «\015\012». Тем не менее, функции HTTP::Server::Simple используют просто «\n», что тоже работает, но не является идеально переносимым вариантом.

== Заключение ==

С точки зрения веб-разработчика, не принимающего участие в разработке основного «ядра» системы (демона и/или обработчиков), всё вышеописанное сводится к следующим различным интерфейсам:

* [http://perl.apache.org/docs/1.0/ mod_perl 1.x]
* [http://perl.apache.org/docs/2.0/ mod_perl 2.x]
* {{CPAN|CGI}}
* {{CPAN|PCGI}}
* {{CPAN|HTTP::Request}} + {{CPAN|HTTP::Response}}

'''Если стремиться к наиболее «красивому» и логичному интерфейсу, то:'''

Всё существующее фигня.) С моей точки зрения, по идеологии наиболее близок к идеалу подход LWP и HTTP::Server::Brick — на входе объект «запрос», на выходе объект «ответ». Но этот подход не очень популярен, поэтому, используя его, вы обрекаете себя на разработку и поддержку своей реализации — никто не говорит, что это плохо, но… не mainstream.

Данный подход был выбран личной мной в платформе [[Sway Solstice]]. Исходные коды можно увидеть [http://svn.yourcmc.ru/viewvc.py/vitaphoto/branch/solstice/lib-sway/HTTP/ здесь] — они включают в себя реализацию HTTP::Request::Incoming — подкласса HTTP::Request с некоторыми удобными функциями разбора запроса, и абстракции HTTP::Request для mod_perl 1 и 2, CGI и nginx.

'''Если хочется простоты в стиле PHP, то:'''

Можно обратиться к PCGI.

'''А если выбирать наиболее универсальный и «mainstream» (широко поддерживаемый) интерфейс, то:'''

Это, конечно же, '''CGI'''. Что и объясняет популярность FastCGI — эквивалентного наиболее простому интерфейсу, обёрнутому в «ускоритель». Если хочется — использовать HTTP::Server::Simple тоже можно — он хоть и простой, но очень удобный. Отдавать с помощью него же статику я, правда, не стал бы… :)

Также следует помнить о всё ещё очень высокой популярности mod_perl. Ни универсальностью, ни надёжностью от него не пахнет, это нужно понимать, но всё-таки, во-первых, такой гибкости в обработке запросов невозможно добиться больше ни на одной платформе, а во-вторых, поддерживается он достаточно широко и поэтому вполне подходит для использования.

[[Категория:Sway]]
[[Категория:Разработка]]
[[Категория:Perl]]