Standardy w zakresie systemów rozproszonych i baz danych

K.Subieta. SSR, Wykład 3, Folia 1 marzec 2009

Standardy w zakresie systemów rozproszonych i baz danych

Kazimierz Subieta

Polsko-Japońska Wyższa SzkołaTechnik Komputerowych, Warszawa

Wykład 3:Wprowadzenie do OMG CORBA


constructed types, template types

Typy konstruowane:

Typy wzorcowe:

struct - agregacja danych podobna do struct w C/C++

union - rozłączna unia typów, j.w., ewentualnie z dyskryminatorem umożliwiającym dynamiczne rozróżnienie typu wartości.Pojęcie unii jest identyczne z podobnym pojęciem w C/C++.

string i wstring - typy stringowe i stringowe z rozszerzonym zakresem znakówstring<10> - ograniczenie do 10-ciu znakówstring - brak ograniczenia długości

sequence - liniowy kontener o ograniczonej lub nieograniczonej długości. Typ elementu i ograniczenie - w nawiasach trójkątnych, np. sequence<Factory> - dowolnie długa sekwencja referencji do obiektów Factory,sequence<string,10> - sekwencja stringów ograniczona do max 10-ciu

IDL: typy konstruowane, typy wzorcowe


//OMG IDLinterface FactoryFinder { // definicja sekwencji referencji do obiektów Factory typedef sequence<Factory> FactorySeq; FactorySeq find_factories ( in string interface_name );};

FactorySeq - nieograniczona sekwencja referencji do obiektów Factoryfind_factories - operacja, która bierze jako parametr nieograniczony string

i zwraca jako rezultat taką sekwencję referencji

Operacja find_factories jest jedną ze standardowych operacji w ramach OMG Common Object Services Lifecycle Specification

IDL: typy referencji do obiektów


interface inheritance

//OMG IDLinterface Factory {

Object create();};interface Spreadsheet; // Pominięto resztę specyfikacji

// SpreadsheetFactory jest definiowana na podstawie Factory:interface SpreadsheetFactory : Factory {

Spreadsheet create_spreadsheet();};

SpreadsheetFactory dziedziczy z Factory; czyli obiekt, którego interfejs jest określony poprzez SpreadsheetFactory zapewnia dwie operacje:

- create, odziedziczoną od Factory- create_spreadsheet, zdefiniowaną w SpreadsheetFactory

CORBA wprowadzaspecjalny interfejsObjectz którego automatyczniedziedziczą wszystkie inne interfejsy.

IDL: dziedziczenie interfejsów


Zasady związane z dziedziczeniem

Zasada Otwarte-Zamknięte (Open-Close):– otwarte dla rozszerzeń– zamknięte dla modyfikacji– Np. Można zamknąć i skompilować klasę Osoba, a

następnie wprowadzić nową specjalizowaną klasę Student dziedziczącą z klasy Osoba.

Zasada zamienialności (substitutability):– referencja do obiektu specjalizowanego może być

użyta wszędzie tam, gdzie może być użyta referencja do obiektu bazowego.

– Np. obiekt Student może być użyty wszędzie tam, gdzie może być użyty obiekt Osoba.


IDL: struktury i uniestruct - pozwala na grupowanie wartości różnych typów (podobnie do C/C++).

module Bank {struct DaneKlienta {

string imię, nazwisko;short wiek;

};interface Konto {

DaneKlienta pobierzDane Właściciela();... }; };

union - pozwala na definiowanie alternatywnych struktur.

struct SData {short dzień, miesiąc, rok;};union Data switch (short) {

case 1 : string formatNapisu;case 2 : long formatCyfrowy;default : SData formatStruktury;

};


IDL: tablice, synonimy, stałe

IDL umożliwia definiowanie tablic elementów dowolnego typu IDL. Każdy element tablicy musi mieć ten sam typ. Tablice mogą być wielowymiarowe.module Bank {

struct Klient {string nazwa;Konto konta[3];

}typedef string DaneWpłat[10][2]; /* synonim typu *//* ostatnie 10 wpłat, data i nazwa wpłacającego */interface Konto {

readonly attribute DaneWpłat wpłaty;...

};};

Stałe:const string AUTOR = “Jan Nowak”;

const long MAX_ILOŚĆ_KONT = 10000;


IDL nie ma konstrukcji sterujących języków programowania, nie może być więcbezpośrednio użyty do implementacji rozproszonych aplikacji.Zamiast tego, odwzorowania językowe określają, jak cechy IDL mają być odwzorowane na cechy poszczególnych języków programowania.

Dotychczas zdefiniowano odwzorowania dla C, C++, Smalltalk, ADA95, COBOL, Java, Unix Bourne shell; Perl, Eiffel, Modula-3 i inne języki - niezależnie od OMG.

OMG IDLlong, short,...anystring, wstringsequencereferencja do obiektuinterfaceoperationmodule

Przykładowe odwzorowanie IDL do C++:

C++long, short,...any classchar *, wchar_t *classwskaźnik lub obiektclassfunkcja członkowskanamespace

Obiekty CORBAsą implementowane jako obiekty języka programowania

IDL: odwzorowania językowelanguage mappings


Każda aplikacja oparta na CORBA wymaga dostępu do systemu typów zapisanychw OMG IDL oraz do odpowiednich interfejsów.

Wiele aplikacji wymaga wyłącznie wiedzy statycznej, wykorzystywanej podczas kompilacji.Specyfikacja w OMG IDL jest kompilowana lub translowana w kod specyficzny dla danegojęzyka programowania, w którym jest pisana aplikacja, zgodnie z odwzorowaniem językowym. Ten kod następnie jest wbudowany w aplikację. Zmiany w środowiskuw zakresie obiektów przetwarzanych przez tę aplikację wymagają zmiany aplikacji.

Istnieją aplikacje, dla których wiedza statyczna jest mało praktyczna. Np. aplikacje obce (np. oparte o Microsoft COM) chcą dostać się do obiektów CORBA. Ich zmiana i ponowna kompilacja po każdej zmianie specyfikacji w IDL spowodowałabytrudności. Alternatywą jest dynamiczny dostęp i wykorzystanie informacji o typie.

CORBA IR (Interface Repository) pozwala na dostęp do typów zdefiniowanych w IDLpodczas czasu wykonania. Dostęp jest hierarchiczny: np. po dostępie do modułumożna iterować po definicjach znajdujących się wewnątrz tego modułu.

Zastosowanie tego udogodnienia jest istotne dla wołań dynamicznych.

Interface Repository

Repozytorium interfejsów


Struktura repozytorium interfejsów

Repository

ModuleDef

InterfaceDef

ConstantDefExceptionDefOperationDefAttributeDef TypedefDef

Powiązane obiekty, zorganizowane tak, jak na poniższym rysunku. Każdy obiekt przechowuje informacje o odpowiednim elemencie wyrażenia IDL. Nawigacja od obiektu do obiektu - zgodnie ze strzałkami. Np. po nawigacji do InterfaceDef pewnego interfejsu można nawigować do AttributeDef zdefiniowanego w ramach tego interfejsu.


Repozytorium implementacji zawiera informację, która pozwala dla ORB zlokalizować i zaktywować implementację obiektów.

Zazwyczaj, instalacja implementacji oraz sterowanie czynnościami aktywacji obiektów i wykonania związanych z nimi metod jest wykonywana poprzez repozytorium implementacji.

Repozytorium implementacji jest podstawowe dla funkcjonowania ORB; jest onotakże miejscem przechowywania dodatkowej informacji związanej z implementacjąobiektów, np. informacji do testowania (debugging), kontroli administracyjnej,alokacji zasobów, bezpieczeństwa, itd.

Repozytorium implementacjiImplementation Repository


RepozytoriumInterfejsów

PniakiPniakiPniaki SzkieletySzkieletySzkieletyRepozytoriumImplementacji

Klient Implementacja obiektów

Instalacja implementacji

Definicje w IDL

Repozytoria interfejsów i implementacji


Object Adapters

Adapter obiektów skleja implementację obiektów CORBA z samym ORB. Taki adapter jest sam obiektem, który adoptuje interfejs innego obiektu do postaci, która jest akceptowalna dla wołającego.

Wołający Adapterobiektu Obiekt

Interfejs A Interfejs X

Wołający oczekujeinterfejsu A

Adapter obiektuadoptuje interfejs X

do interfejsu A

Obiekt zapewniainterfejs X

Adaptery obiektów


Rejestracja obiektów: OA dostarcza operacji, które pozwalają zarejestrować byty języka programowania jako implementację obiektów CORBA. Szczegóły odnośnie tego, co jest rejestrowane i jak rejestracja jest zrealizowana zależą od języka programowania.

Generacja referencji do obiektów CORBA.

Aktywacja procesu na serwerze: Jeżeli trzeba, OA startuje procesy umożliwiające aktywację obiektów.

Aktywacja obiektu: OA aktywuje obiekt, jeżeli nie jest on aktywny w momencie nadejścia zlecenia do tego obiektu.

Odblokowanie połączeń: OA współpracuje z ORB celem zmiany połączenia w sytuacji, gdy uzyskane połączenie jest na czas dłuższy zablokowane.

Wysyłanie wołań do obiektu zgodnie z jego interfejsem.

Role adapterów obiektów


CORBA definiuje BOA, Basic Object Adapter. POA, Portable Object Adapter, jest nowszą wersją BOA, w której usunięto błędy i niedoróbki BOA.Mogą być inne adaptery obiektów, specyficzne dla języka programowania.

Funkcje BOA/POA:

• Generacja i interpretacja referencji do obiektów.• Autentyfikacja subiektu, który wywołał metodę• Aktywacja i deaktywacja implementacji• Aktywacja i deaktywacja indywidualnych obiektów• Wywołanie metod poprzez szkielety

Rdzeń ORB

BOA/POASzkielet

1.Aktywacja implementacji

Implementacja obiektów

2.Rejestracja implementacji

3.Aktywacja obiektów

4. Wołanie metod

5.Dostęp do serwisów

Metody

BOA i POABasic Object Adapter, Portable Object Adapter


Zadaniem osłon jest:

- istniejących aplikacji “spadkowych” (legacy)- komercyjnych aplikacji

• Hermetyzacja aplikacji:

• Rozdzielenie aplikacji w zbiór usług, które są udostępnione z zewnątrz aplikacji• Zapewnienie dostępu do tych usług jako implementacji interfejsów CORBA.

Inne terminy: adaptery klienta (client adapters)osłony serwera (server wrapper)

Osłony przystosowują aplikacje spadkowe do interfejsów standardu CORBA.

Aplikacja spadkowa

Osłona

CORBA (ORB)

Co to są “osłony”?wrappers


Wielo-funkcyjna aplikacja spadkowa

Osłona

CORBA (ORB)

Serwer Serwer Serwer

Aplikacjaspadkowaw postaciwieluserwerów

Aplikacjamoże być logicznie podzielona;aplikacjamoże byćklientem iserwerem

Wielo-funkcyjna aplikacja spadkowa

Osłona

CORBA (ORB)

Serwer Serwer Serwer

Aplikacja

Osłona

Klient

Osłona: różne architektury


inner and outer wrapper

C ORBA

Osłonazewnętrzna

(częstookreślona

przezwymagania

zewnętrznego interfejsu,

np.charakterbiznesu)

Dostępdo danych

Dostęp do API

Emulacjaterminalu

ekranowego

Aplikacjaspadkowa

Baza danych

Kodaplikacji

Interfejsużytkownika

Osłonawewnętrzna(specyficznadla aplikacji)

Osłona wewnętrzna i zewnętrzna


Aplikacja może mieć jedną lub wiele osłon- jedną dla metody- jedną dla klasy- jedną dla grupy ściśle związanych implementacji- jedną dla aplikacji

Powody różnych decyzji:- efektywność- konieczność posiadania wspólnego kodu lub stanu- potrzeba wspólnych zasobów- pakiety komercyjne

Grupowanie implementacji w osłony


Obiekty są manipulowane poprzez metody wewnątrz implementacji obiektówObiekty są tworzone przez warstwę implementacji obiektów lub już istnieją wpewnych repozytoriach na zewnątrz CORBA.

Obiekty (np. konta, pojazdy, pracownicy, akcje) mogą być: - chwilowymi obiektami lub zmiennymi, utworzonymi w pamięci operacyjnej, - krotkami w relacyjnej bazie danych, - obiektami w obiektowej bazie danych.CORBA traktuje wszystkie takie sytuacje jednakowo.

Warstwa implementacji obiektów tworzy unikalne referencje do obiektów. CORBA tym się nie zajmuje. Sposób tworzenia referencji i jej budowa jest sprawą dostawcy ORB-u lub klienta. Każdy obiekt obsługiwany przez CORBA musi mieć referencję.

Kowalski Nowak

referencja1referencja2

Obiekty pracowników Referencje do obiektów

odsyła do

Implementacjaobiektów

Scenariusz zarządzania obiektami (1)


1. Warstwa implementacji obiektów czyni publicznymi referencje do obiektów.2. Klienci kolekcjonują i zapamiętują referencje.3. Klienci wysyłają zlecenia do obiektów używając ich referencji.

Obiekty nie są przesyłane pomiędzy klientem i serwerem poprzez mechanizmyCORBA; zamiast tego, używane i przesyłane są referencje.

1. ORB lokalizuje implementację obiektu związaną z referencją do obiektu.2. Adapter obiektu aktywuje obiekt w jego warstwie implementacyjnej.3. Adapter obiektu przekazuje zlecenie (przydziela metodę) do obiektu.

Metody znajdujące się w warstwie implementacji obiektu dokonują odpowiednichmanipulacji obiektami

ORBZnajduje właściwąimplementację

PodajZarobekPrac

Kowalski

przydziela metodę

aktywuje

Adapterobiektu



Metody wewnątrz warstwy implementacji obiektów wykonują potrzebną manipulację i zwracają rezultaty i wartości parametrów wyjściowych.

ORB zwraca te rezultaty i wartości parametrów wyjściowych z powrotem do klienta.

Klient ORB wynik 3000 PLN

PodajZarobekPrac

Kowalski

Implementacja obiektu



Z punktu widzenia klienta, obiekt jest dostępny poprzez ORB z użyciem referencjiPojedyńczy obiekt może mieć wiele referencji (nie zalecane).Porównanie referencji nie jest zdefiniowane i nie jest zalecane.Referencja może być NULLReferencja jest nieczytelna (opaque), ale można dokonać konwersji na string i spowrotemDane referencyjne (klucz relacji, Pesel, etc.) są sekwencją do 1024 bajtów.

Id interfejsu Dane referencyjne Id implementacji

Referencje do obiektu nie są tym samym co OID: - mogą nie być unikalne - OID wymaga centralnego zarządzania (rozstrzyganie unikalności), co może powodować wąskie gardła - OID nie jest wygodny dla zastosowań spadkowych

Budowa referencji(efektywnie unikalna):

Wyszukiwanie referencji - np. poprzez serwis nazwowy.

Referencje


Zalety statycznego wołania metod:

Łatwiejsze do programowania: odległa metoda jest wołana w programietak samo jak metoda lokalna, z taką samą techniką określania parametrów.Jest to naturalna forma programowania.

Skuteczna kontrola typu: jest wykonywana podczas czasu kompilacji.

Dobra wydajność: analiza składniowa, kontrola typu i wiązanie są wykonane podczas czasu kompilacji, nie muszą one być wykonywane dynamicznie.

Samo-dokumentacja: programy są czytelne i łatwo zrozumiałe.

Zalety dynamicznego wołania metod:

Elastyczność: możliwość reakcji na dynamiczne zmiany w środowisku obiektów,np. dodanie nowego interfejsu.

Generyczność: możliwość programowania aplikacji ogólnych, działających na dowolnym środowisku obiektów i interfejsów, takich jak. np. przeglądarka obiektów.

Statyczne vs. dynamiczne wołania metod


Mechanizm refleksji

Wołania dynamiczne są oparte o mechanizm określany jako refleksja. Refleksja posiada dwa aspekty:

Możliwość dynamicznego ustalenia (podczas działania programu) jego meta-danych. Np. można dynamicznie dowiedzieć się jaki jest typ danej zmiennej, mozna ustalić jakie typy lub interfejsy są obecnie zdefiniowane w systemie, itd.

Możliwość dynamicznego użycia tych informacji w programie, np. skomponowania fragmentu programu (np. w postaci stringu) i następnie wykonanie go w tym samym programie

Refleksja jest ważną cechą umożliwiającą tworzenie oprogramowania generycznego (niezależnego od konkretnej aplikacji) i oprogramowania systemowego.

Refleksja jest szeroko wykorzystywana przy tworzeniu kompilatorów języków programowania, systemów operacyjnych, systemów zarządzania bazami danych, systemów przetwarzania rozproszonego.

Najwcześniejszym językiem z refleksją jest Lisp. Pewne (ograniczone) możliwości refleksji posiada Java. Wariant refleksji został wykorzystany w dynamicznym SQL.

reflection

Standardy w zakresie systemów rozproszonych i baz danych

Documents

Transcript of Standardy w zakresie systemów rozproszonych i baz danych