Organisatorisches. 1. Übung zur Vorlesung "Einführung in Verteilte Systeme" Inhalt. Termine. Wintersemester 2005/06. Thema: Web Services.

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1 1. Übung zur Vorlesung "Einführung in Verteilte Systeme" Wintersemester 2005/06 Thema: Web Services Ulf Rerrer Institut für Informatik Universität Paderborn Übungsgruppenleiter: Ulf Rerrer F2.104 Tel Kerstin Voß F0.404 Tel Organisatorisches 3 Projekte Je 1 Aufgabenzettel Je 1 Vortrag und eine Rechnerübung pro Gruppe Abgabe in 2er Teams Lösungen sind in der Rechnerübung zu präsentieren/abzugeben Zeit in der Übung reicht wahrscheinlich nicht aus, um die Aufgaben zu lösen, daher: Vorarbeit notwendig! Durch erfolgreiches Abgeben der Aufgabenzettel ist ein Bonus in der Klausur möglich (je 1/3 Note) Bonuspunkte im Studinfo U. Rerrer Übung zu Verteilte Systeme 2 Termine Inhalt Datum Gruppe 1 Gruppe 3 Gruppe 2 Gruppe 4 Gruppe 5 Ü V 8.11 V Ü Ü Ü Ü 5.12 V F F1Pool 1113 F1Pool 1113 F F1Pool 1113 F F1Pool 1113 F1Pool 1416 Kommunikation Verteilter Systeme Middleware Verteilter Systeme Anfrage/Antwort Protokolle Beispiel HTTP 6.12 V F Ü2 Ü Ü Ü Ü Ü 9.1 V 10.1 V 16.1 Ü 17.1 Ü F1Pool 1113 F1Pool 1113 F F1Pool 1113 F1Pool 1113 F1Pool 1113 F1Pool 1113 F F1Pool 1416 Web Services Grundlagen von Web Services Einführung in SOAP Beispiel Apache Axis 23.1 Ü 24.1 Ü F1Pool 1113 F1Pool 1113 F1Pool 1416 Tipps zur Übung 30.1 V Klausurvorbereitung (F ) 31.1 V Klausurvorbereitung (F ) U. Rerrer Übung zu Verteilte Systeme 3 U. Rerrer Übung zu Verteilte Systeme 4

2 Realisierung Verteilter Systeme Kommunikationsschichten Rechner A Rechner B Verteilte Anwendung Rechner C In der Realität laufen die einzelnen Teile einer verteilten Anwendung auf verschiedenen Rechnern (in der ISO/OSI Applikationsschicht). Sie kommunizieren mit Hilfe der angebotenen Dienste von niedrigeren Schichten (ISO/OSI: Transportschicht). Sicht des Programmierers: Middleware Rechner A Kommunikation (realisiert durch Middleware) Rechner B Verteilte Anwendung Verteilte Anwendung Lokales BS Lokales BS Lokales BS Middleware (Transportschicht) Netzwerk Lokales BS Lokales BS Verteilte Systeme werden oft erst in Applikationsschichten definiert und benutzen vorhandene Dienste und Anwendungen. Netzwerk U. Rerrer Übung zu Verteilte Systeme 5 U. Rerrer Übung zu Verteilte Systeme 6 Internetprotokolle Frage: In welcher Sprache kommuniziert eine Anwendung? Antwort: Protokolle Internetprotokolle werden durch Request for Comments (RFC) definiert basieren auf UDP und TCP/IP benutzen PortKonzept: ermöglicht Multiplexing (mehrere Verbindungen zu einem Rechner) Paar aus Rechnername und Port heißt Socket Beispiel: DNSName und Port stargate.upb.de:80 oder IPAdresse und Port :80 Beispiele in dieser Übung: HTTP (FTP, SMTP oder NNTP eigneten sich genau so gut) HTTP Sinn und Zweck HTTP = Hypertext Transfer Protocol RFC 1945: "The Hypertext Transfer Protocol (HTTP) is an applicationlevel protocol with the lightness and speed necessary for distributed, collaborative, hypermedia information systems." Funktionalität geht über einfaches Suchen und Finden eines Informationssystems hinaus: HTTP bietet eine beliebig erweiterbare Menge an Methoden benutzt zur Referenzierung die Uniform Resource Identifier (URI) Generisches Protokoll, was zur Kommunikation zwischen user agents und Proxies/Gateways dient (SMTP, NNTP, FTP, Gopher, ) U. Rerrer Übung zu Verteilte Systeme 7 U. Rerrer Übung zu Verteilte Systeme 8

3 HTTP Eigenschaften Austausch von Nachrichten, Methoden, Ergebnissen, Darstellungsregeln (Marshalling): Zeichensatz, Datenformate, Satz von HTTPMethoden (GET, PUT, POST, ), die auf Ressourcen anwendbar sind Authentifizierung von Benutzern Anforderungen/Antworten werden als ASCIITexte verpackt, Ressourcen können als Bytefolgen dargestellt/komprimiert werden Ressourcenbeschreibung durch MIMETypes (Multipurpose Internet Mail Extensions), z.b. text/plain, image/gif, image/jpg, Persistente Verbindungen (seit HTTP/1.1) Eine Verbindung bleibt für eine ganze Reihe von Aufträgen bestehen Kann von Client und Server nach Versenden einer Nachricht geschlossen werden Server schließen die Verbindung, wenn längere Zeit kein Transfer Bei Kollision (Auftrag gerade gesendet, Verbindung geschlossen): Analyse der Situation und ggf. Wiederholung des ges. Prozesses U. Rerrer Übung zu Verteilte Systeme 9 HTTP Kommunikation Beispielanfrage in einem Browser: CLIENT Anfrage (Request) Antwort (Reponse) SERVER Kommunikationsablauf nach dem HTTPProtokoll: 1. Öffnen einer TCP/IP Verbindung zum Webserver 2. Senden des Requests an den Server 3. Empfangen der Response vom Server (normalerweise inklusive der gewünschten Daten vom Webserver) 4. Schließen der Verbindung (ab HTTP/1.1 ist dies optional) U. Rerrer Übung zu Verteilte Systeme 10 HTTP Syntax Request Syntax: requestline = method SP requesturi SP httpversion CRLF Request Methoden: ab HTTP/1.0: ab HTTP/1.1: GET Ressource anfordern OPTIONS Optionen des Server erfragen HEAD Header anfordern PUT Ressource auf Server ablegen POST Daten senden DELETE Ressource löschen TRACE Kommando zurückschicken lassen Response Syntax: statusline = httpversion SP statuscode SP reason CRLF ResponseKategorien: 1xx: Informational Request bekommen und es geht weiter 2xx: Success Aktion bekommen, verstanden und akzeptiert 3xx: Redirection Weitere Aktionen werden vorgenommen 4xx: Client Error Fehlerhafter Syntax oder unerfüllbar 5xx: Server Error Server kann Request nicht erfüllen U. Rerrer Übung zu Verteilte Systeme 11 Kommunikationsbeispiel Telnet eignet sich zum Ausprobieren einer HTTP Kommunikation im RFC 1945 sind die Syntaxregeln für HTTP spezifiziert einfach selber ausprobieren (siehe VS1Übung von WS 04/05) urerrer@quark:~>telnet 80 Trying Connected to Escape character is '^]'. HEAD /home/index.html HTTP/1.1 Host: HTTP/ OK Date: Mon, 18 Oct :19:33 GMT Server: Apache XPoweredBy: PHP/4.3.8 ContentType: text/html; charset=iso88591 U. Rerrer Übung zu Verteilte Systeme 12

4 HTTP und Web Services Web Service = Dienst im Netz, der über StandardProtokolle erreicht und genutzt werden kann Einsatzzweck Automatisierung von plattform und unternehmensübergreifenden Vorgängen, z.b. Abbildung einer Buchungskette von Flugtickets, Hotelzimmer, Mietwagen, auf mehrere Web shops Vorteile gegenüber speziellen entfernten Anwendungen Robuste Infrastruktur von Web Servern bereits vorhanden Kommunikation über Port 80, der in den meisten Firewalls bereits freigegeben ist Reduzierter Administrationsaufwand Geregeltes und transparentes Nebeneinander von manueller Abfrage der Web Seiten und Einsatz als Web Services Definition Web Services "A Web service is a software system identified by a URI, whose public interfaces and bindings are described using XML. Its definition can be discovered by other software systems. These systems may then interact with the Web service in a manner prescribed by its definition, using XMLbased messages conveyed by Internet protocols." [W3C] U. Rerrer Übung zu Verteilte Systeme 13 U. Rerrer Übung zu Verteilte Systeme 14 SOAP Problem bei der Interaktion mit Web Services Inhalte müssen für alle beteiligten Partner verständlich sein Interpretationsmöglichkeiten mitliefern interpretierbare Metainfo. in den mitgelieferten Daten XML SOAP = Web Service Aufrufe mit Datenpaketen im XML Format formerly: Simple Object Access Protocol SOAP übermittelt strukturierte Informationen über HTTP an WSs Keine Aufrufsemantiken, lediglich Darstellungsregeln (Marshalling) und Verpackung der Daten (Envelope) SOAP Nachrichten sind Textdateien, die über die bestehende Netzinfrastruktur wie HTTP oder SMTP versendet werden SOAP definiert Wie ein Aufruf mit Endpunkt, Methodenname und Parametern in XML zu übersetzen ist Wie das Ergebnis nach XML zu überführen ist In welchem Format die Daten übers Netzwerk übertragen werden SOAP Bestandteile HTTP Post SOAP Envelope SOAP Head SOAP Body U. Rerrer Übung zu Verteilte Systeme 15 U. Rerrer Übung zu Verteilte Systeme 16

5 SOAP Envelope Umschlag in Analogie zum Briefumschlag, Container für Anfrage und Antwort Enthält optionale Angaben zur Codierung (Attribut encodingstyle). Kann auch für Header oder BodyElemente genutzt werden. Beispiel eines SOAPEnvelopes: <SOAPENV:Envelope xmlns:soapenv=" xmlns:soapenc=" xmlns:xsi=" xmlns:xsd=" <SOAPENV:Header> </SOAPENV:Header> <SOAPENV:Body> </SOAPENV:Body> </SOAPENV:Envelope> U. Rerrer Übung zu Verteilte Systeme 17 SOAP Header Optional, aber qualifizierter Namensraum erforderlich Kann anwendungsspezifische MetaDaten enthalten, die bspw. zur Authentifizierung oder für Transaktionen dienen Attribute: actor (bestimmt den Endpunkt bei Weiterleitungen) mustunderstand (Elemente, die vom Empfänger verstanden werden müssen) Beispiel eines SOAPBodys: <SOAPENV:Header> <t:transaction xmlns:t="someuri" SOAPENV:actor="otheruri" SOAPENV:mustUnderstand="1"> 5 </t:transaction> </SOAPENV:Header> U. Rerrer Übung zu Verteilte Systeme 18 SOAP Body Erforderlich Qualifizierter Namensraum möglich, aber nicht erforderlich Enthält die eigentlichen Nachrichten für den Endpunkt Beispiel eines SOAPBodys: <SOAPENV:Body> <m:dogooglesearch xmlns:m="urn:googlesearch" <SOAPENV:encodingStyle= <key xsi:type="xsd:string">abcd</key> <maxresults xsi:type="xsd:int">10</maxresults> <filter xsi:type="xsd:boolean">1</filter> </m:dogooglesearch> </SOAPENV:Body> SOAP Fehlermeldungen Mitteilungen über Fehler bei der Bearbeitung Stehen im SOAPBody Elemente: faultcode (obligatorisch) faultstring (obligatorisch) faultactor (obligatorisch, sofern die Nachricht nicht direkt vom Actor kommt) detail (für Fehler bei der Verarbeitung der Nachricht im Body der Anfrage obligatorisch) Fehlermeldungen zu Headern dürfen nur in den Headern stehen es ist nur eine Fehlermeldung im Body erlaubt U. Rerrer Übung zu Verteilte Systeme 19 U. Rerrer Übung zu Verteilte Systeme 20

6 SOAP Attachements Binärdaten müssen in XML codiert werden Alternative sind auch Attachements möglich Dafür kann MIME (Multipurpose Internet Mail Extension) bzw. MultipartMIME genutzt werden Über multipart/related und ContendID lässt sich das Hauptdokument identifizieren Dadurch kann bspw. XHTML zusammen mit Bildern übertragen werden, die dann aus den Attachements geladen werden. Apache Axis Axis (Apache extensible Interaction System) Axis ist ein Open Source Web Service Toolkit für Java Instant Deployment (JWS = Java Web Service) schnelle Ausführung hohe Flexibilität volle SOAP Unterstützung einfache Programmierung JAXRPC Unterstützung (Java API for XMLbased RPC) Automatische WSDL Generation WSDL2Java und Java2WSDL Tools aktuelle Version (5. Okt. 2005): 1.3 U. Rerrer Übung zu Verteilte Systeme 21 U. Rerrer Übung zu Verteilte Systeme 22 Axis Beispiel: Service (add.jws) Beispiel Web Service zum Addieren zweier Integer Zahlen add.jws enthält nur eine Klasse und eine Methode keine Imports für den Web Service an sich notwendig "Deployment" durch Verschieben in das $TOMCAT/webapps/axis Verzeichnis und Umbenennung in *.jws Beispiel eines Axis Web Services (add.jws): public class add { public int calc (int a, int b) { return a+b; } //calc } //class U. Rerrer Übung zu Verteilte Systeme 23 Axis Beispiel: Client (Adder.java) import org.apache.axis.client.call; import org.apache.axis.client.service; import javax.xml.namespace.qname; public class Adder { public static void main(string [] args){ try { String endpoint = " Service service = new Service(); Call call = (Call)service.createCall(); call.settargetendpointaddress(new java.net.url(endpoint)); call.setoperationname( new QName(" int ret = ((Integer) call.invoke( new Object[]{new Integer(4), new Integer(7)})).intValue(); System.out.println("4 + 7 ist " + ret); } catch (Exception e){ System.err.println(e.toString()); } //catch } //try } //class U. Rerrer Übung zu Verteilte Systeme 24

7 Tipps zur Übung Ziel der Übung: Web Services mit Java entwickeln, sowie SOAP und Axis näher kennen lernen. Übungszettel genau durchlesen, er enthält viele Hinweise! Erste Aufgabe beschreibt die Einrichtung der Axis Entwicklungsumgebung auf einem LinuxPoolrechner Treffpunkt für die nächste Übung: F1RechnerPool Aufgaben müssen live vorgeführt werden Der Sourcecode ist während der Demo zu erläutern U. Rerrer Übung zu Verteilte Systeme 25