Технология Windows Installer. Обзор возможностей

Источник: rsdn.ru

Предисловие

Данной статьей я начинаю цикл статей, посвященных технологии Windows Installer от Microsoft. Эта статья носит по большей части обзорный характер. В процессе изучения темы я обнаружил, что найти нужную информацию на русском языке практически невозможно. Более того, и на английском языке, за исключением первоисточников в MSDN, очень мало полезной информации. Скромно надеюсь, что данный цикл статей исправит этот пробел.

Технология Windows Installer возникла не на пустом месте, поэтому, прежде чем погрузиться в ее изучение, оглянемся назад лет на 10-15.

Немного истории

"Золотые" времена DOS

Если мы вернемся в "золотые" времена DOS, то обнаружим, что в то время каждая фирма-поставщик программного обеспечения извращалась по-своему. Не было никакого общего интерфейса пользователя, никаких унифицированных приемов работы с ПО (я не рассматриваю счастливых владельцев компьютеров от фирмы Apple с единым уже в то время пользовательским интерфейсом). Поэтому неудивительно, что не было и единой технологии инсталляции программных продуктов.

Время шло – появилась первая версия Windows (на мой взгляд – просто интересная игрушка), за ней – вторая. Миру ПК попытались дать унифицированный пользовательский интерфейс (пока неудачно), но с точки зрения технологии инсталляции ничего не изменилось: каждый производитель ПО продолжал удивлять нас разнообразными несовместимыми друг с другом инсталляторами.

Ситуация немного начала меняться к лучшему с выходом Windows 3.0, которая наконец-то стала стандартом де-факто пользовательского интерфейса для ПК. Но… с точки зрения инсталляции ничего не изменилось. По-прежнему не было единой базы программ, установленных на компьютере, и не было никакого API для создания унифицированных, совместимых друг с другом и, самое главное, надежных программ инсталляции.

Поэтому вполне естественно, что отсутствие интегрированного решения от поставщика операционной системы позволило занять эту нишу сторонним компаниям-разработчикам. Наиболее известные из них – InstallShield Software и WiseSolutions. Эти компании принесли унифицированный интерфейс в мир программ-инсталляторов и сыграли немалую роль в формировании у пользователей представления о том, как должна выглядеть и вести себя программа инсталляции сложного программного продукта.

Windows 95

И вот в 1995 году вышла совершенно новая версия Windows (по утверждению Microsoft, многие авторитетные источники считают, что действительно новой была версия Windows со скромным номером 3.11, а Windows 95 всего лишь принесла новый пользовательский интерфейс). В этой версии Windows появилось важное новшество: единая база установленных программ.

Но, кроме хранения списка установленных программ и возможности запуска внешних программ инсталляции, эта версия Windows ничего больше не предложила. В результате осталась нерешенной проблема с различными версиями библиотек динамической компоновки (далее по тексту - DLL), с переписыванием системных DLL и т.д.

Следующие версии Windows не принесли ничего нового, немногим лучше оставалась ситуация и в WindowsNT. Технология Setup API, унаследованная еще от Windows 3.x, была очень ограниченной и использовалась (впрочем, используется и сейчас) в основном для установки различных драйверов.

Приход Windows 2000

Настоящий прорыв в области управления инсталляцией программ произошел с появлением Windows2000, которая принесла с собой очень много нового. Я не буду рассматривать все новшества, а упомяну только те, что касаются управления инсталляцией программ: это Windows File Protection и… Windows Installer. Эти технологии тесно связаны друг с другом. Первая позволяет решить извечную проблему Windows: так называемый DLL Hell. Вторая, которой собственно и посвящена эта статья, гораздо шире и сложнее. Рассмотрению вопроса, что же такое Windows Installer, для чего, где и как применяется, и будет посвящена оставшаяся часть статьи.

Windows Installer - новое слово в технологиях инсталляции

Глоссарий

Прежде, чем продолжить, необходимо ввести минимально необходимый для понимания дальнейшего текста набор терминов, используемых в Windows Installer. Таблица ниже включает список, достаточный для понимания текста данной статьи, в следующих статьях при необходимости будут добавлены новые термины.

Итак, продолжим. Что же такое технология Windows Installer, о которой я написал уже десяток абзацев, но еще ничего так толком и не сказал? Чем она так замечательна? Что в ней нового по сравнению с уже существующими решениями?

Что такое Windows Installer?

Windows Installer – это сервис установки и конфигурирования программных продуктов. Он поставляется как неотъемлемая часть операционных систем Windows 2000 и Windows Me, а также может устанавливаться в ОС Windows 95, Windows 98 и Windows NT 4.0 вместе с пакетами обновления этих операционных систем или в качестве отдельного дистрибутива.

Появилась эта технология в результате усилий фирмы Microsoft по созданию инсталлятора, удовлетворяющего требованиям корпораций к развертыванию и сопровождению программного обеспечения (не забывайте, что основными потребителями продукции Microsoft являются корпоративные клиенты). Но возможности, предоставляемые данной технологией, естественно, востребуются не только корпорациями.

Основная цель этой технологии: уменьшение так называемой совокупной стоимости владения (TCO – Total Cost of Ownership) для пользователей программных продуктов за счет эффективных средств развертывания и конфигурирования ПО. Надо отметить, что Windows Installer – это только часть (хотя и очень важная) усилий Microsoft по снижению стоимости развертывания, использования и сопровождения ПО для персональных компьютеров.

На каждом компьютере, использующем Windows Installer, хранится единая база данных с информацией о каждом установленном с помощью этой технологии приложении. Эта информация включает файлы, записи в реестре и компоненты. При удалении приложения с машины Installer проверяет базу данных, чтобы удостовериться в том, что не будут удалены файлы, ключи реестра и компоненты, от которых зависят другие приложения. Таким образом, удаление приложения становится практически безопасным для других программ, имеющихся на компьютере.

Выгода от использования Windows Installer для пользователей

Выгода от использования модулей инсталляции для Windows Installer заключается в том, что они облегчают процесс установки и обновления программных продуктов пользователям. Эти модули могут работать на любой 32-хбитной платформе Windows, начиная от Windows 95 и заканчивая Windows XP. Пользователи этих операционных систем получают много преимуществ от использования технологии Windows Installer, а именно:

• Более простая и быстрая установка программного обеспечения. Так как вся информация об установленном приложении содержится в одном месте, разработчик может предугадать ответы на многие вопросы пользователя, освобождая тем самым пользователя от принятия сложных решений во время установки или обновления программного продукта.
• Возможность установки по требованию. Информация о неустановленных компонентах приложения также хранится в одном месте. Значит, если вдруг пользователь захочет использовать компонент, который еще не установлен, ему не придется снова запускать весь инсталляционный пакет только для того, чтобы добавить еще одну возможность в программу. Когда пользователь решает использовать новый компонент, приложение просто проверяет инсталляционные данные и извлекает нужную информацию, позволяя добавлять нужную функциональность по требованию.
• Самовосстановление программ. Хранение инсталляционной информации в одном месте позволяет приложению самовосстанавливаться. Поэтому пользователи теряют меньше времени на удаление и переустановку приложений, а также избавляются от необходимости исправлять непонятные и трудно диагностируемые ошибки в конфигурации приложения. Неправильно работающее приложение может проверить инсталляционные данные, определить, какие файлы повреждены или отсутствуют, а затем восстановить их.
• Мощные возможности отката. Windows Installer позволяет отменять любые изменения в конфигурации как устанавливаемого продукта, так и операционной системы. Это делает установку программ, поддерживающих технологию Windows Installer, намного более безопасным и предсказуемым занятием, чем каких-либо других. Если при установке программы пользователь сталкивается с фатальной ошибкой, которая прерывает процесс инсталляции, у него остается возможность вернуться к предыдущему устойчивому состоянию. Причем это состояние будет в точности таким, каким было до попытки установки нового программного продукта. Такое поведение программ очень сильно отличается от того, к которому мы привыкли за много лет. Сбой или ошибки в программе инсталляции любого продукта (особенно заменяющего системные динамические библиотеки) могли нарушить работоспособность всей системы, причем это было справедливо не только для практически незащищенных операционных систем типа Windows 9x, но и для Windows NT. Я сам не раз сталкивался с подобными проблемами, особенно при отладке инсталлятора для довольно большого продукта, созданного с использованием пакета InstallShield Professional.

Выгода для пользователей Windows 2000 и более новых систем

Пользователи этих систем получают еще больше преимуществ, а именно:

• Публикация приложений
• Установка приложений на "закрытых" машинах

Публикация приложений

Другое название для данной возможности: инсталляция по требованию. На новых платформах Windows Installer публикует приложение, помещая его значок на рабочий стол и в меню Пуск, при этом не происходит копирование никаких файлов приложения на жесткий диск компьютера. Приложение доступно пользователю, но не занимает места на диске до тех пор, пока пользователь не решит запустить его. Только в этот момент Windows Installer копирует и устанавливает все необходимые файлы и компоненты на компьютер.

Администраторы систем Windows 2000 могут использовать эту возможность для добавления иконок приложений в меню Пуск сразу на многих машинах без установки программ до тех пор, пока они реально не понадобятся пользователю. Это позволяет системным администраторам поддерживать единую рабочую среду на множестве компьютеров под управлением Windows 2000, а пользователям иметь доступ ко всем приложениям, и в то же время не устанавливать ненужные на данный момент программы.

Установка приложений на "закрытых" машинах

Администраторы систем Windows 2000 могут разрешать пакетам инсталляции запускаться с привилегиями администратора на пользовательских машинах. Это позволяет устанавливать программное обеспечение на "закрытых" Windows 2000 компьютерах, то есть на таких компьютерах, где обычные пользователи не имеют привилегий делать то, что позволяется делать программе инсталляции.

Выгода от использования Windows Installer для разработчиков

То, что пользователям выгодно использовать данную технологию, сомнений не возникает. Но мы-то с вами не рядовые пользователи, мы – разработчики программного обеспечения (на мой взгляд, это должно звучать гордо). Что нам дает Windows Installer, кроме еще одной головной боли от необходимости изучать нечто новое? А вот что (и это немало):

• Легкость использования. Гораздо легче создать пакет инсталляции, основанный на том, что надо инсталлировать, чем на инструкциях о том, как это делать.
• Централизованное сопровождение и обновления. Мы, как разработчики, можем управлять приложением и конфигурациями инсталляций из одного общего набора данных, вместо того, чтобы работать с множеством копий. Это позволяет более просто и вместе с тем гибко поддерживать и распространять приложения и обновления к ним.

Я думаю, тот, кто работал с InstallShield Professional (пакет для создания инсталляций, управляемых скриптом) и InstallShield Developer (пакет для создания инсталляций на основе Windows Installer),

Раньше InstallShield Developer назывался InstallShield for Windows Installer поймет, насколько более гибко последний позволяет управлять созданием разных инсталляций на основе единого набора данных.

Что касается первого утверждения, непонятного на первый взгляд, то в нем все просто. Посмотрите на следующий заголовок – он все объясняет.

Инсталляция, управляемая данными

Традиционно программы инсталляции используют для управления процессом установки программ скрипты. Каждая инсталляционная программа содержит скрипт, то есть набор инструкций по установке конкретного программного продукта. Эти жестко закодированные инструкции могут прекрасно работать для данной конкретной инсталляции, но они же могут вызывать проблемы в случаях переустановки или удаления продукта, а также установки новых версий. Более того, эти проблемы могут возникнуть при инсталляции других программ, о которых вы даже не подозревали, когда писали свой скрипт. К тому же, так как информация о приложениях не разделяется между скриптами, администраторам и пользователям трудно управлять инсталляцией приложений.

Новая, управляемая данными технология Windows Installer позволяет решить многие проблемы инсталляторов, управляемых скриптами. В модели инсталляции, управляемой данными, создается набор инсталляционных таблиц, в которых каждый ресурс (файлы, ключи реестра и т.д.) явным образом привязан к компоненту или опции приложения, которые его используют. При создании этих таблиц разработчик больше думает о том, что он устанавливает, вместо того, чтобы думать о том, как это устанавливать. То есть разработчик фокусируется на объектах, которые нужно установить и на местоположении этих объектов на целевой машине, а Windows Installer обеспечивает всю остальную функциональность. Тем не менее, это не освобождает разработчика от необходимости думать о том, как же будет устанавливаться приложение.

Структура пакета инсталляции Windows Installer

Итак, что же представляет собой пакет инсталляции для Windows Installer? Обычно инсталляционные пакеты хранятся в файлах с расширением .msi и представляют собой реляционную базу данных, хранящую всю логику и данные, необходимые для правильной установки программного продукта. А доступом к этим данным управляет непосредственно Windows Installer. То есть, как и любая другая база данных, пакет инсталляции состоит из множества связанных друг с другом таблиц. Так как база данных является реляционной, таблицы связываются с помощью первичных и внешних ключей. Это обеспечивает эффективный способ управления процессом инсталляции и позволяет пользователям с легкостью приспосабливать сложное приложение или даже группу приложений к своим нуждам. Таблицы базы данных отражают общую схему приложения, включающую:

• доступные опции приложения;
• компоненты;
• связи между опциями и компонентами;
• необходимые записи в реестре Windows;
• пользовательский интерфейс приложения. Для создания базы данных необходимо заполнить таблицы данными о приложении и о процессе инсталляции. Это можно сделать вручную, используя утилиту ORCA, поставляемую фирмой Microsoft в составе Windows Installer SDK. Кстати, эта утилита может очень помочь в изучении структуры базы данных пакета инсталляции. Но заполнение таблиц вручную – достаточно трудоемкий процесс даже для инсталляций умеренного размера. И это неудивительно, если учесть, что база данных любого пакета инсталляции включает как минимум 87 таблиц!

Поэтому гораздо проще и удобнее использовать пакеты для создания инсталляторов. К ним относятся, например Visual Studio Installer, Wise Installer, InstallShield Developer и некоторые другие, не столь широко известные пакеты. Кстати, многие пакеты создания инсталляторов включают в базу данных свои дополнительные таблицы, например, в пакетах, созданных с помощью InstallShield Developer количество таблиц достигает 113! При этом никто не запрещает нам, как разработчикам, определять и добавлять свои таблицы, дополняя тем самым модель данных Windows Installer.

Я не буду приводить полный список этих таблиц, так как он займет слишком много места. Вместо этого выделим основные группы таблиц и рассмотрим их подробнее.

В базе данных пакета инсталляции можно выделить семь основных групп:

• базовые таблицы;
• файловые таблицы;
• таблицы записей в реестре Windows;
• системные таблицы;
• таблицы поиска;
• таблицы информации о программе;
• таблицы процесса инсталляции;

Базовые таблицы

Эта группа состоит из таблиц, описывающих основные опции и компоненты приложения и пакета его инсталляции. Эта группа должна заполняться в первую очередь, так как от ее содержимого зависит организация всей остальной части базы данных.

Таким образом, мы видим, что эта группа состоит из 11 связанных таблиц. Ниже приведены их краткие описания:

Файловые таблицы

Эта группа таблиц содержит информацию обо всех файлах, составляющих программный продукт. Большая часть этих файлов перечислена в таблице File. Таблица Directory не входит в эту группу, но, тем не менее, очень тесно связана с ней, так как отражает структуру каталогов приложения. При разработке инсталляционного пакета эта группа таблиц должна заполняться после того, как приложение разбито по функциям и компонентам и заполнена группа Базовых таблиц.

Эта группа состоит из 15 таблиц. Их краткое описание дано ниже.

Таблицы записей в реестре Windows

Эта группа содержит таблицы, описывающие различные виды информации в реестре Windows.

Внимательный читатель, конечно же, заметил, что на рисунке присутствуют таблицы из других групп, такие, как Component, Feature и File. Эти таблицы включены сюда для того, чтобы более ясно показать логику работы этой группы. Кроме того, здесь присутствуют таблицы, уже упоминавшиеся в других группах, но здесь играющие немного другую роль (это таблицы SelfReg и Environment).

Таким образом, эта группа включает 11 таблиц, краткое описание которых дано ниже:

Системные таблицы

Эта группа содержит информацию о структуре инсталляционной базы данных. Запросы к таблицам этой группы позволяют получить разнообразную информацию о пакете инсталляции любого приложения.

Диаграмму этой группы приводить смысла нет. Некоторые таблицы этой группы – статические, они создаются при компиляции пакета инсталляции и не связаны с другими таблицами. Другая же часть вообще не хранится в базе данных, а создается только на время выполнения SQL-запросов.

Итак, эта группа состоит из 5 таблиц, краткое описание которых дано ниже:

Таблицы поиска

Таблицы поиска используются для поиска файлов и приложений на компьютере пользователя. Чтобы найти файл, нужно сначала задать сигнатуру файла, а затем произвести поиск. Таблицы этой группы можно использовать для поиска в реестре, в данных конфигурации инсталлятора, по дереву каталогов или в .ini-файлах. При этом ищется файл или каталог с заданной уникальной сигнатурой. Затем, если файл найден, его сигнатура проверяется по таблице Signature, чтобы убедиться, что данный файл действительно тот, который нужен, а не просто еще один файл с таким же именем. Если запись в таблице поиска не связана с таблицей Signature, значит, запись ссылается на каталог, а не на файл.

Компонент, которому принадлежит нужный файл, определяется через связь между таблицами File и Component. Installer определяет подчиненность файла через таблицу компонентов, потому что каждый файл связан с одним компонентом. Местоположение компонента определяется по внешнему ключу в таблице Component, указывающему на таблицу Directory.

Нужные приложения ищутся аналогично: при этом находятся определенные файлы, из которых состоит приложение. Installer также предоставляет две таблицы, позволяющие искать предыдущие версии приложений: AppSearch и CCPSearch.

Группа таблиц поиска состоит из 7 таблиц, описание которых дано ниже:

Таблицы информации о программе

Таблицы этой группы содержат важную информацию о пакете инсталляции, используемую на протяжении всего процесса инсталляции.

Состоит эта группа из пяти таблиц:

Таблицы процесса инсталляции

Таблицы этой группы управляют выполнением стандартных и пользовательских операций.

Некоторые из таблиц этой группы управляют последовательностью выполнения операций на самом высоком уровне. Каждая из следующих таблиц управляет своей частью процесса.

К другой группе относятся таблицы, позволяющие расширять функциональность пакета инсталляции. Достаточно часто, особенно при установке сложных программных продуктов, встроенной функциональности Windows Installer, основанной на стандартных операциях, не хватает. Здесь и приходит на помощь таблица Custom Action, позволяющая создавать и хранить в инсталляционной базе данных информацию для выполнения пользовательских операций.

Эта таблица позволяет легко и просто интегрировать пользовательский код и данные в процесс инсталляции приложения. Исполняемый код может браться прямо из базы данных, только что установленного файла или из уже существующего на компьютере исполняемого файла.

Следующая группа таблиц расширяет возможности инсталлятора по манипулированию файлами и каталогами в процессе инсталляции.

И, наконец, последняя в списке, но далеко не последняя по значимости таблица, управляющая выполнением инсталляции: LaunchCondition. Эта таблица содержит список условий, при выполнении которых может начаться процесс инсталляции. Следует заметить, что эта таблица управляет процессом в целом и для успешного запуска процесса инсталляции необходимо выполнение ВСЕХ содержащихся в ней условий.

Последнее слово о таблицах

Список таблиц, используемых Windows Installer, весьма велик. И вполне естественно, что в рамках статьи невозможно рассмотреть все из них. Многие из таблиц, не упоминавшихся здесь, будут рассмотрены в следующих статьях, при рассмотрении более узких тем.

Windows Installer API

Таблицы – это конечно, хорошо. Но как добраться до содержимого этих таблиц? И как изменять эти таблицы? То есть, говоря иными словами, как можно работать с базой данных инсталляционного пакета?

Для этого существует Windows Installer API. Этот API весьма обширен и включает в себя несколько десятков функций, различных констант и агрегатных типов данных. Все функции Windows Installer API поддерживают как ANSI, так и Unicode. Это позволяет использовать их как в операционных системах на основе Windows NT, для которых кодировка Unicode является родной, так и в системах Windows 9x, ограниченно поддерживающих Unicode.

Все функции Windows Installer API легко найти по префиксу – Msi.

Функции API можно условно разделить на две большие группы:

• Функции общего назначения.
• Функции доступа к инсталляционной базе данных.

Функции общего назначения

Эта большая группа функций делится на следующие группы:

• Функции пользовательского интерфейса и журналирования.
• Функции управления дескрипторами.
• Функции конфигурирования и инсталляции.
• Компоненто-ориентированные функции.
• Функции приложения.
• Функции статуса системы.
• Функции запросов.
• Функции исправлений.

Функции доступа к инсталляционной базе данных

Функции доступа к базе данных используются в пользовательских операциях, выполняемых во время инсталляции программ, и в инструментальных утилитах (например, в тех же ORCA и MsiSpy из Platform SDK). Некоторые из этих функций используют подмножество языка SQL для запросов к базе данных.

Функции доступа к базе данных можно разделить на следующие группы:

• Общие функции – эта группа функций используется для открытия, закрытия базы данных, работы с представлениями базы данных.
• Функции управления – эта группа используется в основном для работы с трансформациями, а также для объединения баз данных, и их импорта/экспорта в текстовые файлы.
• Функции обработки записей – это различные функции для манипулирования записями базы данных. С помощью этих функций можно извлекать данные из базы и помещать их туда. В Windows Installer поддерживаются следующие типы записей: String – строка, заканчивающаяся нулем, Integer – 32-битное целое число и Stream – поток байтов произвольной длины.
• Функции для работы c суммарной информацией – эта группа функций позволяет извлекать из базы и записывать в базу свойства суммарной информации.
• Функции доступа к состоянию инсталлятора – эти функции позволяют получать и задавать различные свойства инсталлятора.
• Функции выполнения операций – эта группа функций используется для выполнения пользовательских и стандартных операций, вычисления условий и обработки сообщений.
• Функции поиска - эти функции позволяют получать и записывать информацию в таблице Directory.
• Функции выбора – эта группа функций используется для работы с функциями приложения и компонентами.Также в нее входят функции для установки уровня инсталляции и оценки места на диске, необходимого как для установки отдельных компонентов приложения, так и для всего продукта в целом
• Функции пользовательского интерфейса – эти функции используются в инструментальных средствах для предварительного просмотра диалоговых окон и различных

Заключение

На этом я хочу закончить первую часть цикла. Надеюсь, что вы получили достаточно ясное общее представление о технологии Windows Installer и преимуществах ее применения для инсталляции программных продуктов. В следующей статье я хочу рассказать о том, как же собственно выполняется инсталляция приложений, какие процессы при этом происходят, и какие данные из вышерассмотренных таблиц используются.

Источники информации

Документация к Platform SDK

Microsoft Developer Network

InstallShield Corporation

http://www.installsite.org