Systemy rozproszone SYR Wykadowca Kazimierz Subieta PolskoJaposka Wysza
Systemy rozproszone (SYR) Wykładowca: Kazimierz Subieta Polsko-Japońska Wyższa Szkoła Technik Komputerowych, Warszawa subieta@pjwstk. edu. pl Wykład 6: Wprowadzenie do OMG CORBA (1) Instytut Podstaw Informatyki PAN, Warszawa subieta@ipipan. waw. pl © K. Subieta. Systemy rozproszone 6, Folia 1 styczeń 2005
Co to jest OMG? Object Management Group Konsorcjum programistyczne utworzone w 1989 r. Zajmuje się rozwojem, adaptacją i promowaniem standardów dla rozwijania i rozprzestrzeniania aplikacji w środowiskach heterogenicznych i rozproszonych. Skupia ok. 800 czołowych firm rozwojowych, producentów i dostawców oprogramowania oraz użytkowników. Technika działania: RFP (Request For Proposal): zapytania odnośnie konkretnych tematów wysyłane przez komitety OMG do wszystkich członków. Członkowie (aktywni w danej sprawie) nadsyłają swoje propozycje. Integracja propozycji następuje wewnątrz komitetów na zasadzie głosowania. Rezultat działalności: OMA (Object Management Architecture), której najważniejszym składnikiem jest CORBA (Common Object Request Broker Architecture) © K. Subieta. Systemy rozproszone 6, Folia 2 styczeń 2005
Misja OMG Opracowanie jednorodnej architektury z użyciem technologii obiektowej, mającej na celu integrację rozproszonych aplikacji, która zapewniałaby: • ponowne użycie komponentów oprogramowania i danych • współdziałanie i przenaszalność • podstawy rynku kompatybilnego oprogramowania OMG skupia się na szybkim rozwoju łatwych w użyciu (dostępnych “na półce”) standardowych komponentów. © K. Subieta. Systemy rozproszone 6, Folia 3 styczeń 2005
Koncepcja OMG • Jednorodna terminologia dla modelu obiektowego • Jedna, zuniformizowana perspektywa danych dla całego rozproszonego, heterogenicznego systemu • Zachowanie autonomii lokalnych systemów • Wspólna abstrakcyjna rama koncepcyjna • Wspólny model odwoływania się do danych i usług • Wspólne interfejsy i protokóły • Podstawą integracji modelu są kluczowe cechy obiektowości, takie jak obiekty, klasy (interfejsy), metody (operacje), hermetyzacja, polimorfizm i dziedziczenie © K. Subieta. Systemy rozproszone 6, Folia 4 styczeń 2005
OMG: Czołowi partnerzy Andersen APM Apple ASCII AT&T Bell Nothern Borland Bull CA CI Labs Data Access Digital EDS Expertsoft Fujitsu Genesis HP Hyper. Desk ICL Informix Intelli. Corp IBM Micro Focus Microsoft MITRE Ne. XT Novell Object Design Object Tech. Int’l Oracle OSF Parc. Place POSC Siemens Nixdorf Software AG Sun Microsyst. Sybase Symantec Taligent Telefonica I+D Tivoli TRW Unisys Xerox Istnieje wiele produktów i aplikacji opartych o standard CORBA. Praktycznie każdy miesiąc przynosi informację o nowym produkcie. © K. Subieta. Systemy rozproszone 6, Folia 5 styczeń 2005
OMA: ogólna architektura Wspólne udogodnienia (Udogodnienia CORBA) Wspólne udogodnienia pionowe (dziedzinowe) Rachunkowość Obiekty Aplikacyjne Finanse Medycyna . . . Wspólne udogodnienia poziome Rozproszone Zarządzanie dokumenty informacją systemem zadaniami . . . Object Request Broker (Pośrednik Zapotrzebowania na Obiekty) Nazwowa Trwałość Dostęp zewnętrzny Własności Transakcje Zdarzenia © K. Subieta. Systemy rozproszone 6, Folia 6 Cykl życiowy Współbieżność Zapytania Związki Wspólne Usługi Obiektowe (Usługi CORBA) Kolekcje Ochrona Startup Handlowa Czas Licencje styczeń 2005
OMA: Architektura Zarządzania Obiektami Object Management Architecture OMA { Model obiektów (opis obiektów rozproszonych w sieci komputerowej) Model interakcji pomiędzy obiektami) Model obiektów OMA: Obiekt jest hermetyzowanym bytem z unikalną niezmienialną tożsamością. Obsługa obiektów może odbywać się wyłącznie poprzez dobrze zdefiniowane interfejsy. Klienci wysyłają zlecenia do obiektów, które wykonują odpowiednie usługi. Implementacja i lokacja obiektów jest dla klienta ukryta. © K. Subieta. Systemy rozproszone 6, Folia 7 styczeń 2005
OMA: usługi obiektowe Object Services Są to interfejsy niezależne od dziedziny, które mogą być używane przez wiele systemów rozproszonych obiektów. Np. usługa polegająca na rozpoznaniu wszystkich istniejących w systemie usług jest potrzebna niezależnie od dziedziny aplikacyjnej. Przykłady usług: Usługa w zakresie nazw (naming service) - pozwala klientom na odszukanie obiektów (ich referencji) na podstawie ich nazw. Usługa “handlowa” (trading service) - pozwala klientom na odszukanie obiektów na podstawie pożądanych własności obiektów. Pozostałe usługi mają różnorodne przeznaczenie. Nie wszystkie są zaimplementowane w dostepnych pakietach ORB. © K. Subieta. Systemy rozproszone 6, Folia 8 styczeń 2005
Użycie modelu OMA Koncepcja polega na zdefiniowaniu zrębów (frameworks), tj. grup obiektów specyficznych dla danej dziedziny, które ustalają w niej rozwiązanie jakiegoś problemu: np. w telekomunikacji, medycynie, finansach, wytwarzaniu. IA, ID, WU, UO IA, WU, UO komponenty aplikacji komunikują się poprzez ORB, Object Request Broker (Pośrednik Zapotrzebowania na Obiekty) UO IA - Interfejsy Aplikacyjne ID - Interfejsy Dziedzinowe © K. Subieta. Systemy rozproszone 6, Folia 9 UO Zrąb obiektowy WU - Wspólne Udogodnienia UO - Usługi Obiektowe styczeń 2005
Przesyłanie zlecenia od klienta do obiektów Implementacja obiektów Klient dynamiczne Wołania dynamiczne (RPC) Pniak IDL (IDL stub) Interfejs do pośrednika ORB Dynamiczny Szkielet Interfejsu statyczne Szkielet obiektów (IDL skeleton) Adapter obiektów Rdzeń Pośrednika (ORB core) © K. Subieta. Systemy rozproszone 6, Folia 10 styczeń 2005
CORBA: schemat komunikowania się klienta z serwerem Host klienta Host serwera Klient Wywołanie operacji Obiekt zlecenie Pośrednik (ORB, Object Request Broker) wynik, parametry wyj Definicja obiektów w IDL pozwala dla klienta widzieć je na abstrakcyjnym poziomie. Klient jest zwolniony z rozpatrywania jakichkolwiek środków komunikacji pomiędzy klientem i serwerem. Z jego punktu widzenia obiekty znajdują się bezpośrednio (wirtualnie) w jego przestrzeni adresowej. © K. Subieta. Systemy rozproszone 6, Folia 11 styczeń 2005
CORBA: schemat wywołania statycznego Host klienta Host serwera Klient Wywołanie operacji Obiekt Pniak klienta zlecenie Implementacja interfejsu do obiektu (szkielet + kod) Pośrednik (ORB, Object Request Broker) wynik, parametry wyj Pniak klienta jest fragmentem aplikacji klienta generowanym automatycznie z wyrażenia IDL. Implementacja interfejsu do obiektu po stronie serwera powstaje ze szkieletu interfejsu do obiektu, automatycznie generowanego z wyrażenia IDL, który jest następnie wypełniany (ręcznie) kodem implementacji operacji zdefiniowanych w wyrażeniu IDL. © K. Subieta. Systemy rozproszone 6, Folia 12 styczeń 2005
Pniaki i szkielety stubs, skeletons Pniak(stub) znajduje się po stronie klienta i zajmuje się tworzeniem i wysyłaniem jego zleceń. Szkielet (skeleton) znajduje się po stronie serwera. Szkielet wypełniony kodem implementacji operacji zajmuje się dostarczanie zleceń klienta do implementacji obiektów. Obydwa mechanizmy są tworzone bezpośrednio ze specyfikacji w IDL, są więc specyficzne dla danego interfejsu. Są one wbudowane bezpośrednio w w aplikację klienta i w implementację obiektów. Wiązanie jest statyczne, wołanie operacji jest odwzorowane w wołanie funkcji w odpowiednim języku programowania. Pniak zajmuje się uszeregowaniem (marshal) zlecenia, tj. zamienia je na formę odpowiednią dla transmisji. Serwer ORB i szkielet dokonują operacji odwrotnej (unmarshal), czyli konwersji z postaci transmitowanej do postaci wymaganej przez język programowania. Po wykonaniu zlecenia, odpowiedź jest wysyłana w odwrotną stronę, poprzez szkielet, serwer ORB i pniak, do aplikacji klienta. © K. Subieta. Systemy rozproszone 6, Folia 13 styczeń 2005
CORBA: Rdzeń ORB: przezroczystość ORB Core, transparency Kluczowa własność ORB - przezroczystość, czyli ukrywanie nieistotnej informacji. ORB ukrywa: • Lokalizację obiektu: klient nie potrzebuje wiedzieć, gdzie obiekt jest ulokowany. • Implementację obiektu: klient nie potrzebuje wiedzieć, jak obiekt jest zaimplementowany. • Stan działania obiektu: klient nie potrzebuje wiedzieć, czy obiekt jest aktywny, gotowy do akceptacji zapytania, czy nie uczestniczy aktualnie w innych procesach. • Mechanizmy komunikowania się obiektów: klient nie potrzebuje wiedzieć, jaki mechanizm komunikacyjny jest używany (TCP/IP, wspólna pamięć, lokalne wołanie metod, itd. ) Klient może skupić się na problemach związanych z dziedziną aplikacyjną, a nie na problemach realizacyjnych związanych ze środowiskiem komputerowym. © K. Subieta. Systemy rozproszone 6, Folia 14 styczeń 2005
Rdzeń ORB: referencje do obiektów object references Aby przesłać zlecenie, klient specyfikuje docelowy obiekt poprzez podanie jego referencji. Referencja do obiektu jest tworzona wraz z utworzeniem obiektu i nigdy się nie zmienia, aż do jego skasowania. Referencje są nieczytelne, tj. tylko ORB wie, jak referencje są tworzone, jak również niemodyfikowalne: nie ma żadnej możliwości ich zmiany. Referencje mogą mieć postać standardową: Internet Inter-ORB Protocol (IIOP) Distributed Computing Environment Common Inter-ORB Protocol lub mogą mieć postać specyficzną dla danego ORB, danej aplikacji lub dziedziny. Metody uzyskiwania referencji do obiektów: • Tworzenie obiektów: po utworzeniu obiektu klient otrzymuje jego referencję. (CORBA nie ma operacji tworzenia obiektów, należą one do aplikacji. ) • Usługi w zakresie katalogów: klient może wywołać usługę przeglądania obiektów, patrz wspomniane usługi w zakresie nazw (Name Service) i własności (Trader Service). • Zamiana referencji na string i odwrotnie: aplikacja może zamienić referencję na string i zapamiętać w pliku lub bazie danych. © K. Subieta. Systemy rozproszone 6, Folia 15 styczeń 2005
Model obiektowy OMG (1) object model Obiekt: identyfikowalny, hermetyzowany byt zapewniający jedną lub więcej usług, które mogą być zlecane przez klienta. Zlecenie (request) jest zdarzeniem, tj. czymś, co zachodzi w pewnym punkcie czasowym. Zlecenie może mieć parametry, które są używane do przesyłania danych do obiektu. Zlecenie jest kierowane do obiektu i powoduje wywołanie usługi na rzecz zlecającego. Usługa może zwrócić zlecającemu wynik. Wartość może być parametrem zlecenia; jest ona wystąpieniem typu danych OMG IDL. Wartość, która identyfikuje obiekt, nazywana jest nazwą obiektu. Referencja do obiektu jest wewnętrzną (nieczytelną) nazwą obiektu, która w sposób unikalny identyfikuje pojedynczy obiekt. Wyjątek pojawia się wtedy, gdy zlecenie zakończyło się w sposób normalny. © K. Subieta. Systemy rozproszone 6, Folia 16 styczeń 2005
Model obiektowy OMG (2) Obiekty mogą być tworzone, modyfikowane i usuwane poprzez wykonanie odpowiednich zleceń. Typ jest nazwanym zbiorem wartości spełniających pewien warunek. Wartość spełniająca ten warunek jest nazywana członkiem typu. Zbiór wszystkich takich wartości jest nazywany ekstensją typu (type extension). Typ obiektu jest takim typem, którego członkami są obiekty. Dokładniej, typ obiektu jest określony przez typ przechowywanych w nim wartości. Interfejs jest opisem zestawu wszystkich operacji, które klient może zlecać dla obiektu. Interfejsy są definiowane w języku OMG IDL. Interfejs podlega dziedziczeniu (wielo-dziedziczeniu). Interfejs dowolnego obiektu zawiera oprócz własnych operacji wszystkie odziedziczone operacje. © K. Subieta. Systemy rozproszone 6, Folia 17 styczeń 2005
Model obiektowy OMG (3) Operacja zapewnia wykonanie określonej usługi na obiekcie. Operacja posiada sygnaturę, która opisuje parametry zlecenia, zwracaną wartość, możliwość spowodowania wyjątku, dodatkowy kontekst, semantykę wykonania. Parametr operacji jest scharakteryzowany przez typ i tryb. Tryby parametrów: in (wejściowy), out (wyjściowy), inout (wejściowy i wyjściowy) Deklaracja atrybutu jest równoważna deklaracji dwóch operacji: pierwszej, która odczytuje wartość tego atrybutu, i drugiej, która tę wartość zmienia. © K. Subieta. Systemy rozproszone 6, Folia 18 styczeń 2005
OMG IDL Interface Definition Language IDL jest kluczem do współdziałania systemów poprzez interfejsy oparte na OMG CORBA. Jest on językiem neutralnym, niezależnym od jakiegokolwiek języka programowania. IDL jest deklaracyjny; zajmuje się wyłącznie specyfikacją obiektów. Jest on potrzebny użytkownikom do dwóch celów: • klientom, którzy mogą wywoływać operacje zdefiniowane w IDL, • projektantom, którzy mogą rozszerzać istniejące funkcje systemu poprzez specjalizację istniejących interfejsów. IDL określa typy i interfejsy obiektów, podobnie do klas w C++ lub interfejsów w Java. IDL nic nie mówi o implementacji obiektów i operacji na obiektach. module Bank { interface Konto { interface Klient {. . }; © K. Subieta. Systemy rozproszone 6, Folia 19 . . . }; }; styczeń 2005
Przykład opisu w IDL Specyfikacja wirtualnych zwierzątek: Ulubieniec właściciel Zwierzę Pies wiek Szczekaj() Usiądź() Warcz() Kot module Moje_Zwierzątka { /* definicja interfejsu dla psa */ interface Pies: Ulubieniec, Zwierzę { readonly attribute integer wiek; exception Nie. Reaguje{string dlaczego}; void Szczekaj( in short jak_długo) raises (Nie. Reaguje); void Usiądź( in string gdzie ) raises (Nie. Reaguje); void Warcz(in string na_kogo) raises (Nie. Reaguje); }; /* definicja interfejsu dla kota */ interface Kot: Zwierzę { void Miaucz( in short ile_razy ) raises (Nie. Reaguje); void Mrucz( in short jak_długo ) raises (Nie. Reaguje); }; Miaucz() Mrucz() }; © K. Subieta. Systemy rozproszone 6, Folia 20 styczeń 2005
OMG IDL - inny przykład Osoba Imię Nazwisko Data_Urodzenia wiek() Kierowca Punkty_Karne Numer_Prawa_Jazdy Wykroczenie(. . ) © K. Subieta. Systemy rozproszone 6, Folia 21 interface Osoba { attribute string<20> Imię; attribute string<30> Nazwisko; attribute long Data_Urodzenia; short Wiek( void ); . . . }; interface Kierowca : Osoba { attribute short Punkty_Karne; attribute long Numer_Prawa_Jazdy; exception Odebranie_Prawa_Jazdy {. . . string<80> Przyczyna; . . . }; void Wykroczenie(in short punkty ) raises( Odebranie_Prawa_Jazdy ); . . . }; styczeń 2005
IDL: jeszcze inny przykład interface Konto{ readonly attribute float bilans; void zmień_bilans( in float wartość); }; interface Sprawdz. Konto : Konto attribute float Limit. Przekrocz. Konta; }; interface Bank{ Konto Nowe. Konto( in string nazwisko) ; Sprawdz. Konto Sprawdz. Nowe( in string nazwisko ); void UsuńKonto( in Konto konto_klienta ); }; © K. Subieta. Systemy rozproszone 6, Folia 22 styczeń 2005
OMG IDL: pojęcia (1) Moduły (modules) są zbiorami interfejsów zgrupowanych pod jedną nazwą. Moduł wyznacza zakres nazw: nazwy wewnątrz modułu nie kolidują z nazwami z innych modułów. Nazwa z wnętrza modułu musi być kwalifikowana nazwą modułu, np. Bank : : Konto Interfejs definiuje zbiór operacji, które klient może wywoływać w stosunku do obiektu. Jest to specyfikacja obiektu, która opisuje metody, parametery metod, typy danych i wyjątki. Interfejs nie zawiera implementacji. Interfejs może mieć atrybuty i każdy z tych atrybutów posiada automatycznie dwie metody get (daj wartość) oraz set (podstaw wartość). Atrybut może być readonly (tylko do czytania). Interfejs może być definiowany z użyciem dziedziczenia (inheritance) lub wielodziedziczenia (multiple-inheritance). © K. Subieta. Systemy rozproszone 6, Folia 23 styczeń 2005
OMG IDL: pojęcia (2) Wyjątki służą do obsługi błędów (mogą mieć także inne zastosowania). Możliwe są dwa typy wyjątków: wyjątki systemowe (standardowe dla CORBA) oraz wyjątki użytkownika (definiowane w specyfikacji IDL). Wyjątek jest strukturą danych zawierającą atrybuty informujące np. o przyczynach powstania wyjatku. Kontekst jest to obiekt zawierający listę własności specyficznych dla klienta. Jest to dodatkowy parametr operacji pozwalający np. ustalić, który klient żąda danej usługi. Operacja jest elementem proceduralnym, którą klient może zastosować w stosunku do obiektu. Sygnatura operacji specyfikuje jej nazwę, typ wyniku, nazwy i typy parametrów, tryb określający, czy parametr jest wejściowy czy wyjściowy, oraz nazwę wyjątku skojarzoną ew. z lokalnym kontekstem klienta. Domyślnie wykonywanie operacji jest synchroniczne, tj. po wywołaniu operacji aplikacja klienta czeka na jej zakończenie. Możliwe są inne tryby wykonywania operacji (oneway). Typ danych używany do opisu wartości parametrów, atrybutów i zwracanych wartości. © K. Subieta. Systemy rozproszone 6, Folia 24 styczeń 2005
- Slides: 24