Arkitektur for distribuerte systemer In 140 Sommerville kap

Arkitektur for distribuerte systemer In 140 Sommerville kap 11

Mål n Forstå fordeler og ulemper med distribuerte arkitekturer n Forstå forskjellige tilnærminger til utvikling av klient tjener arkitektur n Forstå forskjellen mellom klient-tjener og distribuert (objekt)arkitektur n Forstå ideen med objekt request broker og prinsippene for CORBA-standarden

Introduksjon Nesten alle større databaserte systemer er distribuerte n Et distribuert system fordeler databehandlingen på flere maskiner n Før sentraliserte stormaskiner med mange dumme terminaler n Nå tre hovedtyper n – Personlige systemer som ikke er distribuerte – Innebygde systemer som kjører på en prosessor eller en integrert gruppe av systemer – Distribuerte systemer som kjører på løst koblede prosessorer over nettverk.

Karakteristiske egenskaper ved distribuerte systemer. (Coulouris 1994) n n n Ressursdeling Åpenhet Parallelle prosesser Skalerbarhet Feiltoleranse Transparens

Ulemper ved distribuerte systemer n Kompleksitet – Vanskelig å forstå – Vanskelig å teste n Sikkerhet – Mange maskiner – Avlytting Drifting n Uforutsigbarhet n

Emner i distribuert systemutforming n Ressursidentifikasjon – Gjør ressursene tilgjengelige – Navnesystem eks: URL n Kommunikasjon – TCP/IP er pålitelig og effektiv – Alternativer kan være aktuelt n Tjenestekvalitet – Ytelse, tilgjengelighet, pålitelighet n Programvarearkitektur – Fordeling av funksjonalitet på komponenter og komponenter på prosessorer

Klassifisering av distribuerte systemer n To hovedtyper arkitektur – Klient-tjener arkitektur • Tjenester leveres av servere og brukes av klienter – Distribuert objektarkitektur • Systemet er samarbeidende objekter der plassering er irrelevant n Komponentene kan lages med forskjellig programmeringsspråk og kjøres på forskjellig prosessortype

Middleware n Kan være – – Programvare for kommunikasjon med databaser Transaksjonsmanagere Datakonvertere Kommunikasjonskontrollere

Multiprosessorarkitekturer n n n Systemet består av prosesser som kan kjøres på forskjellige prosessorer Vanlig i store sanntidssystemer Kan også kjøres på en prosessor (styrt av scheduler) Flere prosessorer gir større ytelse og motstandsdyktighet Fast prosessortildeling eller despatcher styrt

Multiprosessor-trafikkontrollsystem

Klient-tjenerarkitektur n Tjenere leverer tjenester til klienter n Klientene må vite om tjenere, men ikke nødvendigvis om hverandre n Klient og tjenerprosesser vs. prosessorer

Et klient-tjener system

Datamaskiner i et K/T-nettverk

Lagdelt programarkitektur n Vanlig utformingsarkitektur n Presentasjonslag n Behandlingslag n Datalagringslag n Disse lagene kan fordeles mellom klient og tjener. Fordelingen kan gjøres forskjellig

Applikasjonslag

Tykke og tynne klienter n Tynne klienter – Har bare presentasjonslag – Behandling og lagring skjer på server n Tykke klienter – Har både presentasjon og behandling – Lagring skjer på server n Tolags arkitektur (Two tier) er den enkleste K/T-arkitektur

Tynne og tykke klienter

Tynne klienter n Enklest når gamle sentraliserte systemer skal omarbeides til K/T n Systemer som bygger på nettleser er tynnklientsystemer n Stor arbeidsbelastning på server og nettverk, mens det er ledig kapasitet hos klienten

Tykke klienter n n n Bruker kapasitetsreserven i klienten Serveren er da en transaksjonsserver, som ordner alle databasetransaksjoner Også her mulighet for stor nettverkstrafikk Minibanker er eksempel på tykk klient Mer komplisert systemadministrasjon – Funksjonalitet spredt på mange maskiner – Komplisert oppgradering

Eller en mellomting. . n Java-appletter n Kompatibilitetsproblemer n Trelags (Three-tier) – Presentasjon, behandling og datalagring på hver sin maskin – Behandling og datalagring kan starte som separate prosesser på samme maskin og senere skilles for å skalere systemet

Trelags K/T arkitektur

Nettbank n Trelagsløsning – Tynn klient – nettleser – Webserver gir tilgang til tjenester – Databaseserver har ansvar for lagring • SQL • Lavnivåprotokoller n Mangelagsløsning – Forskjellige databaser – Integrasjonsserver – Skalerbare løsninger

Nettbanksystem

Bruk av klient/tjener-arkitekturer

Distribuerte objektarkitekturer n Problemer med K/T – Lite fleksibel – Plassering av tjenester må bestemmer på forhånd – Lastfordeling og skalering må planlegges n Løsning: – Fjern skillet mellom K og T – Bygg systemet med distribuerte objekter – Objektene gir tilgang til tjenester for andre objekter – intet skille mellom K og T

Distribuerte objektarkitekturer n Objektene kan spres på forskjellige datamaskiner n Kommunikasjon skjer gjennom middleware n Programvarebuss (Software Bus) – Kommunikasjonsmuligheter – Tilkopling og frakopling – Sømløs sammenkobling n Sammenkoblingsprogramvaren Object Request Broker kalles

Fordeler med distribuert objektarkitektur n Avgjørelse om plassering av tjenester kan utsettes n Svært åpen systemarkitektur n Fleksibelt og skalerbart n Dynamisk omkonfigurering av systemet – behovstyrt objektmigrering over nett

To anvendelsesområder for distribuert objektarkitektur i utforming n Logisk modell for systemstrukturering – Store tjenesteobjekter leverer alt innenfor et område: Lagerstyring, kundekommunikasjon, vareinnkjøp n Fleksibel tilnærming til K/T – Både K og T utformes som distribuerte objekter på software-buss – Lett å omkonfigurere

Et data mining system

Eksempel - Datamining n Logisk sett: Ikke tjenesteyting n Nye databaser kan legges til uten å avbryte systemet n Nye sammenhenger kan undersøkes ved å legge til nye integratorer.

Ulemper ved distribuert objektarkitektur n Mer komplisert å utforme enn K/T – K/T er mer intuitivt – likner mellommenneskelige forhold n Lite erfaring med større forretningsobjekter

CORBA Middleware skal sikre sømløs kommunikasjon mellom objekter skrevet i ulike språk, på ulike plattformer n To hovedstandarder n CORBA(Common Object Request Broker Architecture) definert av OMG. n – Mange implementeringer av standarden – UNIX og Microsoft OS n DCOM(Distributed Component Object Model). Definert og implementert av Microsoft – Mindre generell enn CORBA – Bare på microsoftsystemer

CORBA n Sannsynlig konvergens mellom CORBA, DCOM, Java-RMI til CORBA n OMG(Object Management Group) består av over 500 selskaper – CORBA – UML – Common Business Objects

Komponenter i en distribuert applikasjon Applikasjonsobjekter skrevet for denne applikasjonen n Standardobjekter for anvendelses-områder (under arbeid) n Fundamentale CORBA-tjenester f. eks katalogtjeneste, sikkerhetstjeneste n Horisontale CORBA støttetjenester for brukergrensesnitt, systemadministrasjon osv. Horisontal står for at tjenestene er felles for mange applikasjoner n

Elementer i CORBA-standarden Objektmodell for applikasjonsobjekter. Innkapslet tilstand og språknøytralt grensesnitt beskrevet i IDL n ORB Object Request Broker håndterer forespørsler etter objekttjenester n – – n Finne objektet Klargjøre objektet Sende tjenesteforespørslene Returnere resultatet Felles objekttjenester – katalogtjenester – transaksjonstjenester – Persistenstjenester n Felles komponenter som det kan bli bruk for – Vertikale eller horisontale

CORBA applikasjonsstruktur

CORBA n n n Objektet er en innkapsling av attributter og tjenester CORBA objekter har separat grensesnittdefinisjon av public attributter og operasjoner Språkuavhengig grensedefinisjonsspråk IDL objektet må ha en IDL stub for hvert objekt man ønsker tilgang til objektet må ha et IDL skeleton for grensesnitt man vil vise Unik IOR Interoperable Object Reference

ORB – Object Request Broker n IDL isolerer objektene fra ORB. n Med ORB er objektenes plassering uinteressant n En ORB per prosessor n ORB til ORB kommunikasjon – Tilgang til IDL-definisjoner – GIOP (Generic Inter Orb Protocol) – Kan fungere over TCP/IP

ORB-basert objektkommunikasjon

Inter-ORB kommunikasjon

CORBA-tjenester n Siden åttitallet, stadig i utvikling n Navnetjenester (Hvite sider) n Trading services (Gule sider). med spesifikasjoner. n Meldingstjenester og abonnement på meldinger n Transaksjonstjenester