Системный программист и прикладной: Кто такой прикладной программист и чем занимается.

Прежде чем углубляться в системное программирование, важно понять, что такое системное программное обеспечение. Системное программное обеспечение – это любое программное обеспечение, которое обеспечивает платформу для создания приложений; тот, который можно легко изменить (или удалить), не влияя на работу другого программного обеспечения. К ним относятся программы и службы операционной системы (ОС), включая параметры, драйверы устройств, файловые библиотеки и другие элементы конфигурации, которые предоставляют службы приложениям.

Системное программирование — это процесс программирования системного программного обеспечения. Одним из основных требований к системному программированию является высокая степень осведомленности об оборудовании. Поскольку основная задача системного программирования заключается в обеспечении высокой скорости и производительности приложений, если самая центральная часть вашего приложения — системное программное обеспечение — работает медленно, то и все приложение, работающее на нем, будет иметь низкую производительность. сегодняшний быстро меняющийся мир.

Системное программное обеспечение — это уровень, окруженный аппаратным обеспечением с одной стороны и прикладным программным обеспечением с другой; это уровень, который управляет аппаратным обеспечением и предоставляет услуги приложениям. Основное различие между системным программированием и прикладным программированием заключается в том, что прикладное программирование включает в себя разработку программного обеспечения, с которым пользователь напрямую взаимодействует, тогда как системное программирование направлено на разработку программного обеспечения, которое делает аппаратные услуги доступными для приложений.

Программирование приложений редко предполагает написание кода, непосредственно взаимодействующего с ОС; вместо этого он опирается на функции, которые были встроены в среды выполнения языков программирования и системные библиотеки посредством системного программирования. Таким образом, системное программирование включает в себя разработку операционных систем, драйверов, компиляторов, служб времени выполнения, системных библиотек, файловых систем, менеджеров баз данных, сетей, утилит для настройки и обслуживания, а также командных оболочек, которые конечные пользователи используют для запуска приложений.

Современные операционные системы не позволяют прикладному программному обеспечению напрямую управлять системными ресурсами; вместо этого они предоставляют интерфейсы (API) для управления ресурсами. Системные программы, с другой стороны, могут напрямую обращаться к системным ресурсам. Они также могут быть написаны для расширения функциональности ОС и предоставления функций, которые могут использовать приложения.

• Системное программирование — это важнейший аспект разработки программного обеспечения, требующий планирования оборудования и ресурсов, обновления программной системы, сценариев установки, интеграционного тестирования и настройки производительности всей системы. Это также невероятно сложная задача:
• В отличие от прикладного программирования, где передовые алгоритмы могут использоваться для написания красивого кода, системное программирование требует, чтобы программисты сами управляли всем: от памяти и устройств, операционных систем и жизненных циклов, коммуникаций и интеграции — отсутствие уровня абстракции в системном программировании делает кодирование чрезвычайно сложно.
• Поскольку системное программирование обычно включает в себя программирование на более низком уровне абстракции, оно требует от программистов глубоких знаний об аппаратном обеспечении и API-интерфейсах для конкретных платформ, чтобы более непосредственно взаимодействовать с ними.
• Поскольку доступны ограниченные возможности программирования, отладка затруднена; программисты должны иметь навыки отладки проблем с системным программным обеспечением и уметь обращаться со специализированными инструментами отладки, чтобы определить, где компоненты вышли из строя, проанализировать причину и применить исправление, если оно доступно.
• Программисты также должны устанавливать и управлять промежуточным программным обеспечением между ОС и приложениями конечного пользователя, такими как системы управления базами данных и веб-серверы.
• Поскольку программы должны работать в средах с ограниченными ресурсами, для системного программирования требуется использование языка программирования низкого уровня.
• Поскольку системное программирование выступает в качестве строительного блока высокопроизводительных мобильных или веб-приложений, программисты должны постоянно прилагать усилия для повышения скорости и производительности системного программного обеспечения, что при ограниченных средствах программирования и ограниченных ресурсах является сложной задачей.
• В отличие от прикладного программирования, где доступно огромное количество ресурсов для оказания помощи в кодировании, ссылки и ресурсы, доступные для системного программирования, ничтожно малы.
• Библиотека времени выполнения обычно недоступна; а в тех случаях, когда он есть, он не очень мощный и не обеспечивает эффективной проверки ошибок.

В современном мире, где мобильные и веб-приложения стремительно завоевывают мир, системное программирование играет решающую роль в обеспечении высокой скорости и соответствующей производительности. Устанавливая, настраивая и поддерживая ОС и связанное с ней оборудование, базы данных, библиотеки и файлы конфигурации, системное программирование позволяет эффективно использовать доступные ресурсы для повышения производительности приложений и позволяет небольшим улучшениям эффективности напрямую трансформироваться в успех приложения. Как мы уже говорили, это тяжелая работа, но кто-то же должен ее делать!

Руководство разработчика по системному программированию с открытым исходным кодом

Программирование — это деятельность, помогающая реализовать модель. Что такое модель? Обычно программисты моделируют реальные ситуации, такие как онлайн-покупки.

Когда вы ходите по магазинам в реальном мире, вы входите в магазин и начинаете его просматривать. Когда вы найдете товары, которые хотели бы приобрести, вы помещаете их в корзину. После того, как вы сделали покупки, вы идете к кассе, кассир подсчитывает все товары и представляет вам итоговую сумму. Затем вы платите и выходите из магазина с новыми купленными товарами.

Благодаря достижениям в области технологий теперь вы можете совершать те же действия, не посещая физический магазин. Вы достигаете этого удобства, когда команда создателей программного обеспечения моделирует реальные действия при совершении покупок, а затем имитирует эти действия с помощью программ.

Такие программы работают в системах информационных технологий, состоящих из сетей и другой вычислительной инфраструктуры. Задача состоит в том, чтобы сделать систему надежной при наличии сбоев.

Почему неудачи?

Единственный способ предложить виртуальные возможности, такие как онлайн-покупки, — реализовать модель в сети (т. е. в Интернете). Одна из проблем с сетями заключается в том, что они по своей природе ненадежны. Всякий раз, когда вы планируете внедрить сетевое приложение, вы должны учитывать следующие распространенные проблемы:

• Сеть ненадежна.
• Задержка в сети не равна нулю.
• Пропускная способность сети не бесконечна.
• Сеть не защищена.
• Топология сети имеет тенденцию к изменению.
• Стоимость транспорта в сети не равна нулю.
• Сеть неоднородна.
• «Работает на моем компьютере» не является доказательством того, что приложение действительно работает.

Как видно из приведенного выше списка, существует множество причин ожидать сбоев при планировании запуска приложения или службы.

Программирование и разработка

Что такое система?

Вы зависите от системы для поддержки приложения. Итак, что такое система?

Система — это нечто, что объединяется, то есть представляет собой набор программ, предлагающих услуги другим программам. Такая конструкция является слабосвязанной. Он распределен и децентрализован (т. е. не имеет глобального надзора/управления).

Что такое надежная система?

Рассмотрим атрибуты, составляющие надежную систему:

• Надежная система — это система, которая всегда находится в рабочем состоянии. Такая система способна к плавной деградации, а это означает, что когда производительность начнет снижаться, система не перестанет работать внезапно.
• Надежная система не только всегда находится в рабочем состоянии, но и способна к постепенному совершенствованию. По мере увеличения требований к возможностям системы надежная система масштабируется в соответствии с потребностями.
• Надежная система также легко обслуживается без дорогостоящих изменений.
• Надежная система имеет низкий уровень риска. Вносить изменения в такую ​​систему безопасно и просто путем отката или перехода вперед.

Все построенное в конце концов превосходит способность его понять

Каждая успешная система была создана на основе гораздо более простой конструкции. По мере того, как системы совершенствуются и украшаются, они в конечном итоге достигают точки, когда их сложность не может быть легко понята.

Рассмотрим систему, состоящую из множества движущихся частей. По мере увеличения количества движущихся частей в системе увеличивается и степень взаимозависимости между этими движущимися частями (рис. 1).

Изображение:

(Алекс Бунарджич, CC BY-SA 4.0)

Только на ранних стадиях роста этой системы люди могут проводить формальный анализ системы. После определенного момента сложности системы люди могут рассуждать о системе только с помощью статистического анализа.

Существует разрыв между формальным анализом и статистическим анализом (рис. 2).

Изображение:

(Алекс Бунарджич, CC BY-SA 4.0)

Как запрограммировать систему?

Разработчики знают, как писать полезные приложения, но они также должны знать, как программировать систему, позволяющую приложению функционировать в сети.

Оказывается, системного языка программирования не существует. Хотя разработчики могут знать множество языков программирования (например, C, Java, C++, C#, Python, Ruby, JavaScript и т.  д.), все эти языки специализируются на моделировании и эмуляции функционирования приложения. Но как можно смоделировать функциональность системы?

Посмотрите, как собрана система. По сути, в системе программы общаются друг с другом. Как они это делают?

Они общаются по сети. Поскольку не может быть системы без двух или более программ, взаимодействующих друг с другом, ясно, что единственный способ запрограммировать систему — это запрограммировать сеть.

Прежде чем более подробно рассмотреть, как программировать сеть, я рассмотрю основную проблему с сетями — сбой.

Сбои на системном уровне

Как происходят сбои в системе? Один из способов — когда одна или несколько программ внезапно становятся недоступными.

Этот сбой не имеет ничего общего с ошибками программирования. На самом деле ошибки программирования на самом деле не являются ошибками — это ошибки, которые нужно исправлять!

Сеть — это, по сути, цепочка, а, как всем известно, прочность цепи зависит от ее самого слабого звена.

При обрыве связи (т. е. когда одна из программ становится недоступной) крайне важно не допустить, чтобы этот сбой привел к выходу из строя всей системы.

Как это делают администраторы? Они обеспечивают границу абстракции, которая останавливает распространение ошибок. Теперь я рассмотрю способы обеспечения такой границы абстракции внутри системы. Это равносильно программированию системы.

Передовой опыт системного программирования

Очень важно разрабатывать программы и службы, отвечающие потребностям машин. Распространенной ошибкой является создание программ и сервисов для удовлетворения человеческих потребностей. Но при системном программировании такой подход неверен.

Существует фундаментальное различие между разработкой сервисов для машин и людей. Машины не нуждаются в операционных интерфейсах. Однако люди не могут потреблять услуги без функционального интерфейса.

Машины нуждаются в программных интерфейсах. Поэтому при программировании систем полностью сосредоточьтесь на интерфейсах прикладного программирования (API). Операционные интерфейсы будет легко прикрутить к уже реализованным программным интерфейсам, поэтому не спешите сначала создавать операционные интерфейсы.

Также важно создавать только простые сервисы. Поначалу это может показаться неразумным, но как только вы поймете, что простые сервисы легко компонуются в более сложные, это обретет смысл.

Почему простые сервисы так важны при программировании систем? Сосредоточив внимание на простых сервисах, разработчики минимизируют риск преждевременной абстракции. Слишком абстрагировать такие простые сервисы становится невозможно. Результатом является системный компонент, который легко создавать, анализировать, развертывать, исправлять и заменять.

Разработчики должны избегать соблазна превратить службу в монолит. Воздержитесь от этого, отказавшись от добавления функций и возможностей. Кроме того, сопротивляйтесь превращению службы в стек. Когда другие пользователи (программы) решают использовать услуги, предлагаемые компонентом, они должны быть свободны в выборе товаров, подходящих для потребления услуг.

Позвольте пользователям службы решать, какое хранилище данных использовать, какую очередь и т. д. Программисты никогда не должны диктовать клиентам пользовательский стек.

Службы должны быть полностью изолированы и независимы. Другими словами, сервисы должны оставаться автономными.

Значение значений

Что такое значение в контексте программирования? Следующие атрибуты характеризуют значение:

• Нет идентификатора
• Эфемерный
• Безымянный
• На проводе

Рассмотрим пример значения услуги, которое возвращает общую ежемесячную плату за обслуживание. Предположим, что клиент получает 425,00 долларов США в качестве ежемесячной платы за обслуживание. Каковы характеристики значения $425,00?

• У него нет идентификатора.
• Без имени — всего четыреста двадцать пять долларов — нет необходимости в отдельном имени.
• Это эфемерно – с течением времени ежемесячная плата постоянно меняется.
• Всегда отправляется по сети и принимается клиентом.

Эфемерная природа ценностей подразумевает поток.

Системы не ориентированы на место

Продукт, ориентированный на место, можно изобразить в виде корабля, строящегося на верфи.

Системы ориентированы на поток

Например, автомобили собираются на движущейся сборочной линии.

Как значения перемещаются в системе?

Значения претерпевают преобразования и перемещаются, маршрутизируются и записываются.

• Трансформация
• Переместить
• Маршрут
• Запись
• Хранить вышеуказанные виды деятельности отдельно

Как значения перемещаются в системе?

• Источник => назначение
• Mover (производитель) зависит от личности/наличия
• Необходимо отделить производителей от потребителей
• Необходимо удалить зависимость от удостоверения
• Необходимо удалить зависимость от доступности
• Использовать очереди публикации/подписки

Очень важно избегать зависимостей, чтобы значения могли эффективно проходить через систему. Неустойчивые проекты включают процессы, которые рассчитывают на то, что определенная служба будет найдена по ее идентификатору или требует, чтобы определенная служба была доступна. Единственная надежная конструкция, которая позволяет значениям проходить через систему, — это использование очередей для разделения зависимостей. Рекомендуется использовать модель очередей публикации/подписки.

Услуги по проектированию в первую очередь для машин

Избегайте проектирования услуг для людей. Ни в коем случае нельзя ожидать, что машины будут обращаться к службам через операционные интерфейсы. Создавайте рабочие интерфейсы для человека только после того, как вы создадите сервис, ориентированный на машины.

Стремитесь создавать только простые услуги. Простые сервисы легко компонуются. При проектировании простых сервисов нет опасности преждевременной абстракции.

Невозможно чрезмерно абстрагировать простой сервис.

Избегайте превращения службы в монолит

Избегайте добавления функциональности и возможностей (сохраняйте ее суперпростой). Любой ценой избегайте превращения сервиса в стек. Разрешить пользователям сервиса выбирать, какие товары использовать при их потреблении. Пусть они решают, какое хранилище данных использовать, какую очередь и т. д. Не навязывайте клиентам собственный стек.

Модель сбоя системы — единственная модель сбоя

Затем признайте, что сбои системы гарантированно случаются! Вопрос не в том, если, а в том, когда и как часто.

Когда возникают исключения? Каждый раз, когда исполняющая система не знает, что делать, результатом является исключение и системный сбой.

Эти сбои отличаются от ошибок программирования. Ошибки возникают, когда команда допускает ошибки при реализации логики обработки (разработчики называют эти ошибки «багами»).

Всякий раз, когда система дает сбой, обратите внимание, что он частичный и нескоординированный. Маловероятно, что вся система выйдет из строя сразу (практически невозможно, чтобы такое событие произошло).

Минимальные требования к надежным системам

Как минимум, надежная система должна обладать следующими возможностями:

• Параллелизм
• Инкапсуляция неисправности
• Обнаружение неисправности
• Идентификация неисправности
• Горячее обновление кода
• Конюшня
• Асинхронная передача сообщений

Я проверю эти атрибуты один за другим.

Параллелизм

Чтобы система могла обрабатывать два или более процессов одновременно, это не должно быть обязательным. Система ни в коем случае не должна блокировать обработку или применять к процессу кнопку «пауза». Кроме того, система никогда не должна зависеть от общего изменяемого состояния.

В параллельной системе все является процессом. Поэтому крайне важно, чтобы надежная система имела облегченный механизм для создания параллельных процессов. Он также должен быть способен к эффективному переключению контекста между процессами и передачей сообщений.

Любой процесс в параллельной системе должен полагаться на примитивы обнаружения ошибок, чтобы иметь возможность наблюдать за другим процессом.

Инкапсуляция сбоев

Сбои, возникающие в одном процессе, не должны наносить ущерб другим процессам в системе.

“Процесс обеспечивает сдерживание сбоев, не делясь состоянием с другими процессами; его единственный контакт с другими процессами осуществляется через сообщения, передаваемые системой сообщений ядра. ” – Джим Грей

Вот еще одна полезная цитата Джима Грея:

«Как и в случае с аппаратным обеспечением, ключом к отказоустойчивости программного обеспечения является иерархическая декомпозиция больших систем на модули, где каждый модуль является единицей обслуживания и единицей отказа. Сбой модуля не распространяется за пределы модуля».

Для достижения отказоустойчивости необходимо писать только код, который обрабатывает обычный случай.

В случае сбоя единственное рекомендуемое действие — дать ему рухнуть! Не рекомендуется исправлять ошибку и продолжать. Любую ошибку должен обрабатывать другой процесс (модель обработки ошибок эскалации).

Крайне важно постоянно обеспечивать четкое разделение между кодом восстановления после ошибки и кодом обычного случая. Это значительно упрощает общий дизайн системы и системную архитектуру.

Обнаружение ошибок

Язык программирования должен уметь обнаруживать исключения как локально (в процессе, где возникло исключение), так и удаленно (видя, что исключение произошло в нелокальном процессе).

Компонент считается неисправным, если его поведение больше не соответствует спецификации. Обнаружение ошибок является важным компонентом отказоустойчивости.

Старайтесь делать задачи простыми, чтобы повысить вероятность успеха.

Перед лицом сбоя администраторы больше заинтересованы в защите системы от повреждений, чем в предоставлении полного обслуживания. Цель состоит в том, чтобы обеспечить приемлемый уровень обслуживания и стать менее амбициозным, когда что-то пойдет не так.

Попробуйте выполнить задание. Если вы не можете выполнить задачу, попробуйте выполнить более простую задачу.

Идентификация ошибки

Вы должны быть в состоянии определить, почему возникла исключительная ситуация.

Горячее обновление кода

Возможность изменять код во время его выполнения и без остановки системы.

Стабильное хранилище

Разработчикам нужен стабильный журнал ошибок, который выдержит сбой. Храните данные таким образом, чтобы они выдержали сбой системы.

Асинхронная передача сообщений

Асинхронная передача сообщений должна быть выбором по умолчанию для взаимодействия между службами.

Программы с хорошим поведением

Система должна состоять из программ с хорошим поведением. Такие программы должны быть изоморфны спецификации. Если спецификация говорит что-то глупое, то программа должна точно воспроизвести любые ошибки в спецификации. Если в спецификации не сказано, что делать, создайте исключение!

Избегайте догадок — сейчас не время для творчества.

“Для безопасности важно иметь возможность изолировать программы, не доверяющие друг другу, и защитить хост-платформу от таких программ. Изоляция затруднена в объектно-ориентированных системах, потому что объекты могут легко стать псевдонимами (т. или несколько объектов содержат ссылку на объект)” – Киаран Брайс

Задачи не могут совместно использовать объекты напрямую. Единственный чистый способ взаимодействия задач — использовать стандартный механизм связи копирования.

Подведение итогов

Приложения работают в системах, и понимание того, как правильно программировать системы, является важным навыком для разработчиков. Системы отличаются надежностью и сложностью, которыми лучше всего управлять с помощью ряда лучших практик. Некоторые из них включают:

• Процессы являются единицами инкапсуляции ошибок.
• Сильная изоляция ведет к автономности.
• Процессы делают то, что должны делать, или завершаются с ошибкой как можно скорее (fail fast).
• Разрешение аварийного завершения работы компонентов с их последующим перезапуском приводит к упрощению модели отказа и более надежному коду. Сбой и причина сбоя должны быть обнаружены удаленными процессами.
• Процессы не имеют общего состояния, но взаимодействуют посредством передачи сообщений.

и программист приложений: в чем разница?

Поиск работы

Узнайте об этих двух профессиях и рассмотрите некоторые сходства и различия между ними.

Статистика поиска работы

Опубликовано 5 октября 2022 г.

Системный программист и программист приложений отвечают за разработку программного обеспечения. Однако их обязанности, навыки и требования к опыту различаются. Если вы заинтересованы в карьере программиста, изучение ключевых различий между этими позициями может помочь вам решить, какая из них подходит именно вам. В этой статье мы сравниваем и противопоставляем системное программирование и прикладное программирование, а также предоставляем информацию о перспективах работы и ожидаемой заработной плате.

Кто такой системный программист?

Системные программисты разрабатывают, тестируют и поддерживают программное обеспечение, обеспечивающее работу компьютеров и других устройств. Они разрабатывают код и создают программы, управляющие сетями, базами данных и приложениями. Системные программисты также работают с системными аналитиками, чтобы понять потребности пользователей и создать решения, отвечающие этим потребностям. Они также могут нести ответственность за обучение пользователей использованию нового программного обеспечения и систем. Системные программисты обычно имеют степень бакалавра в области компьютерных наук или смежных областях.

Кто такой прикладной программист?

Программисты приложений создают, тестируют и поддерживают программные приложения, которые решают конкретные проблемы для бизнеса или потребителей. Они работают с командой разработчиков над созданием пользовательских приложений с использованием таких языков программирования, как Java, C++ или Python. Разработчики приложений также тестируют приложения, чтобы убедиться, что они не содержат ошибок и соответствуют конкретным требованиям своих клиентов. Они также могут отвечать за поддержку и обновление существующих приложений. Программисты приложений обычно имеют степень бакалавра в области компьютерных наук или смежных областях.

Системный программист и программист приложений

Вот основные различия между системным программистом и программистом приложений.

Должностные обязанности

Системные программисты выполняют больше технических задач, таких как написание кода, позволяющего компьютерам взаимодействовать друг с другом, и хранение данных таким образом, чтобы другие пользователи могли легко получить к ним доступ. Они также устраняют проблемы с существующими системами и обновляют программное обеспечение, чтобы обеспечить его правильную работу.

Разработчики приложений уделяют больше внимания пользовательскому опыту, создавая программное обеспечение, которое люди находят интуитивно понятным и полезным. Эти профессионалы часто разрабатывают приложения с нуля, используя системное программирование только при необходимости. Программисты также могут тестировать свои продукты, прежде чем выпускать их для широкой публики, чтобы убедиться в отсутствии ошибок.

Требования к работе

Системным программистам обычно требуется как минимум степень бакалавра компьютерных наук или другой смежной области. Они также могут пройти сертификацию, чтобы продемонстрировать свое знание определенных языков программирования, таких как Java или C++. Разработчикам приложений часто требуется только степень младшего специалиста или какой-либо курс обучения в колледже по информатике. Тем не менее, они также могут извлечь выгоду из получения степени бакалавра, чтобы улучшить свои перспективы трудоустройства. Как и системные программисты, программисты приложений также могут получить сертификаты, чтобы продемонстрировать свои навыки работы с конкретными языками программирования.

Рабочая среда

Системные программисты обычно работают в офисе, часто в крупной компании. Они также могут посещать сайты клиентов для установки и обслуживания систем. Эти профессионалы проводят большую часть своего времени, работая за компьютером, либо за рабочим столом, либо во время путешествий.

Разработчики приложений обычно также работают в офисе. Однако у них может быть больше свободы, чем у системных программистов, потому что они не несут ответственности за обслуживание всей системы. Вместо этого разработчики приложений сосредотачиваются на создании новых приложений, которые помогают пользователям выполнять задачи.

Навыки

Системные программисты и программисты приложений имеют общие базовые навыки, такие как умение писать код, отлаживать программы и понимать распространенные языки программирования. Однако зачастую они специализируются в разных областях. Системные программисты обычно сосредотачиваются на разработке и поддержке программного обеспечения операционной системы, на котором работает компьютер, в то время как программисты приложений создают специальные программы, с которыми взаимодействуют пользователи, такие как текстовые процессоры или игры.

Системные программисты должны иметь глубокое понимание того, как работают компьютерные системы, и уметь устранять возникающие проблемы. Им также необходимо уметь оптимизировать код, чтобы обеспечить бесперебойную и эффективную работу системы. Разработчики приложений должны проявлять творческий подход к решению проблем и уметь разрабатывать удобные интерфейсы для своих программ. Они также должны иметь возможность тщательно тестировать свои программы, чтобы выявлять любые ошибки и исправлять их перед выпуском.