Web Application Engineering & Content Management VU 2.0

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1 Web Application Engineering & Content Management VU 2.0 Vortragsunterlagen zur Vorlesung an der Technischen Universität Wien Wintersemester 2012/2013 Univ.-Lektor Dipl.-Ing. Dr. Markus Schranz staatlich befugter und beeideter Ingenieurkonsulent für Informatik Service Architect pressetext.austria, culturall

2 Organisation An folgenden Tagen werden Veranstaltungen zum Thema Web Application Engineering & Content Management angeboten: Vorlesung von bis Mittwoch VO 17:30 19:00 Mittwoch VO 17:30 19:00 Mittwoch VO 17:30 19:00 Mittwoch VO 17:30 19:00 Mittwoch VO 17:30 19:00 Mittwoch VO 17:30 19:00 Mittwoch VO 17:30 19:00 2

3 Organisation An folgenden Tagen werden Veranstaltungen zum Thema Web Application Engineering & Content Management angeboten: Übungen von bis Dienstag LU 14:00 19:00 Donnerstag LU 12:00 17:30 Prüfung Mittwoch von Prfg 17:30 3 bis 19:45

4 VU-Übersicht Web Application Engineering Kategorisierung, Spezifika, Vorgehensmodelle, XP Web Application Management Technologien, WAS Modelle des Web Application Engineerings Architektur und Performance Web Content Management CMS Theorie, Einsatzbereich, Nutzen, Spezifika Web Commerce Sicherheitserweiterungen, moderne Technologien Web 2.0/AJAX 4

5 Agenda Web Application Engineering Realisierung von Web Applikationen Problematiken des Web Application Engineerings Dynamische Contents und adequate Technologien Modelle der Web-Umsetzung Framework-Lösungen, Web Application Server Praktisches Laborbeispiel, Mason Architekturen und Vorgehensmodelle Web Architekturen, Service Architekturen Spezielle Anwendungen, Content Management 5

6 Motivation Def.: Eine Web-Anwendung ist ein Softwaresystem, das auf Spezifikationen des World Wide Web Consortium (W3C) beruht und Web-spezifische Ressourcen wie Inhalte und Dienste bereitstellt, die über eine Benutzerschnittstelle, den Web-Browser, verwendet werden. Software-Aspekt d.h. statische Seiten alleine stellen keine Web-Anwendung dar Benutzerschnittstellen-Aspekt d.h. Web Services alleine stellen keine Web-Anwendung dar 6

7 Web Application Engineering & Content Management VU 2.0 Rückblick Web Application Engineering Theorie & Web-Applikationsspezifika in der Umsetzung Univ.-Lektor Dipl.-Ing. Dr. Markus Schranz staatlich befugter und beeideter Ingenieurkonsulent für Informatik Service Architect pressetext.austria, culturall

8 Web Application Engineering Theorie Kategorisierung von Web Applikationen Gliederung nach Historie und Komplexität Basiskonzepte und -technologien Internet, WWW Protokollspezifika Authentication, CGI Moderne Web Application Server Ansätze der Realisierung Wasserfallmodell vs. Agile Web-Entwicklung Konzeptideen aus XP Konkrete Herausforderungen bei der Realisierung 8

9 Umsetzung statischer vs. dynamischer Inhalte Umsetzung von relativ statischer Information am World Wide Web Private Homepages Kleine Informationssites (5 pages) => Einfach Page Editoren bis simple CMS Umsetzung von dynamischen Informationsangeboten CGI-Programmierung Serverseitige Interpretation => Moderne Web Application Server 9

10 Integration und Umsetzung dynamischer Inhalte Dynamische Inhalte aus Legacy Applications Eine Applikation, die relevante Informationen liefert, welche als solche in das WWW eingebunden werden soll (Lagerbestandssystem, Katalog, Bibliothekssystem, Telefonbuch, ) Moderne Datenbanken Die Organisation besitzt bereits eine Datenbank und will deren Inhalte über das Web anbinden Managementsysteme Teure Systeme, die die Steuerung eines ganzen Großbetriebes übernehmen sollen direkt über WWW erreichbar sein (SAP) Anbindung über vorhandene oder zu programmierende Schnittstellen 10

11 Integration und Umsetzung dynamischer Inhalte Lösungen haben eine 3+-tier Architecture Browser Server 11 Legacy Application

12 Web Application Engineering Modelle der Web Service Umsetzung Univ.-Lektor Dipl.-Ing. Dr. Markus Schranz staatlich befugter und beeideter Ingenieurkonsulent für Informatik Service Architect pressetext.austria, culturall

13 Realisierung Gibt es Werkzeuge, die sowohl die Umsetzung von Design, statischen Informationsseiten und die Einbindung dynamischer Inhalte unterstützen? Wie können Designvorgaben, technische Background-Anbindungen und moderne softwaretechnische Konzepte (OO) unter einen Hut gebracht werden? Konzept Jessica 13

14 JESSICA Fallbeispiel: Forschungsprojekt JESSICA Design, Implementierung und Wartung von komplexen Web Applikationen Management von Layout und Inhalten Corporate Identities Integration von statischer und dynamischer Information Integration of external data sources, DBs Isolation und Reuse der Daten Verfügbarkeit der Daten auf unterschiedlichen Medien 14

15 Title Object Description Object Date/Venue Object Così fan tutte Object 15

16 Objecte in JESSICA JESSICA beschreibt Information als abstrakte und konkrete Objekte Documente werden durch die beschriebene Kombination der Objekte erzeugt Templating Schema wird eingesetzt 16

17 Document Composition Templates werden als Vorlagen für Dokumente verwendet: 17

18 A simple code example <J:PACKAGE NAME= events > <J:OBJECT NAME= event-layout > <HTML> <HEAD><TITLE>Vienna Festival - <J:VAR NAME= eventtitle /></TITLE></HEAD> <BODY><IMG SRC= headerimage.gif > <J:VAR NAME= description > <J:OBJECT NAME= eventpage-trailer SRC= this.page-trailer /> </BODY> </HTML> </J:OBJECT> <J:OBJECT NAME= beuys SRC= this.event-layout > <J:PACKAGE> <J:OBJECT DST= this.beuys.title >Beuys</J:OBJECT> <J:OBJECT DST= this.beuys.description > </J:OBJECT> </J:PACKAGE> </J:OBJECT> </J:PACKAGE> 18

19 Der Jessica Compiler JAVA-basierter Prozessor Auflösung der Jessica Objecte Abarbeitung des geparsten Objektbaumes Iterativer Prozess Abschluss auf Basis einer Fixpunkt-Strategie Methoden des Übersetzerbaus JLex (scanner) und JavaCup (parser) im Einsatz 19

20 Processor Architecture Jessica Documents Pragma1 Jessica Processor 20 Pragma2 Hypermedia Service or XML Documents or...

21 Visualizing the object approach UML-basierter -Editor Templates sind Muster für viele Objekte (Generalisierung) Objekte enthalten andere (Aggregation) Dokument-Objecte stehen über Hyperlinks in Beziehung (Association) Objekte können mit Kommentaren versehen sein (Annotation) 21

22 Beuys in Jazz 22

23 Web Application Engineering Umsetzung komplexer Web Applikationen - WAS Univ.-Lektor Dipl.-Ing. Dr. Markus Schranz staatlich befugter und beeideter Ingenieurkonsulent für Informatik Service Architect pressetext.austria, culturall

24 Web Application Engineering Umsetzung komplexer Web-Applikationen Inhaltliches und technisches Management von WebApplikationen Funktionale Anforderungen ähnlich der allgemeinen Softwareentwicklung Charakteristika aus Web-Charakteristiken und Web- Architekturen bekannt Programmentwicklung wie SW-Projekt Konzentration of Web-Applikations-Management Einsatz moderner Konzepte und Methoden (XP,Scrum) 24

25 Web Applikationsmanagement Web Service Management Web Application Services Inhaltliche Wartung Performance und Zuverlässigkeit sind kritisch Web Content Management Redaktionssysteme, Content Management Systeme Content Syndication Applications 25

26 Web Applikationsmanagement Web Application Server Application Server [Forrester Research:] An application server is a software server product that supports thin clients with an integrated suite of distributed computing capabilities. Application servers manage client sessions, host business logic, and connect to back-end computing resources, including data, transaction, and content Web Application Server: Wenn die Server-Komponente (ausschließlich) per Web-Server aufgerufen wird. Java Application Servers, z.b.: Servlet Engines Perl Application Servers, z.b.: Mason 26

27 Web Applikationsmanagement Mason: ein PERL-basierter Web Application Server Mason Web Application Server moderne Konzepte zum technischen Web Service Management Lösungen für typische Site Development und Management Probleme Wartbarkeit, Performance, Zuverlässigkeit caching, debugging, templating, staging,... über CGI, stand-alone, aber am besten mit Apache::mod_perl 27

28 Web Applikationsmanagement Mason: ein PERL-basierter Web Application Server Basic Features Simple embedded perl syntax modulare Seiten mit Komponenten Parameter handling über normale Variable Templates (autohandler hierarchy) Objekt-orientierte Techniken eigene Methoden und Attribute per Komponente, verfügbar in den Templates und anderen Komponenten Persistente Verbindungen (DB, Cache) 28

29 Mason Perl-basierter Web Application Server 29

30 Mason Perl-basierter Web Application Server 30

31 Mason Perl-basierter Web Application Server 31

32 Web Applikationsmanagement Web Application Server Integrierte Services der WAS Datenbankanbindung Java bietet DB-Objekte und deren Schnittstellen an, PHP etwa nutzt persistente DB-Zugänge und Apache::DBI verwendet persistente DB-handles, die per abstrakten DB-Klassen in mod_perl-applications verwendet werden können (z.b. Mason) Session-Management Hier geht es darum, dass Kommunikationszustände persistent aus der Software genutzt werden können. PHP bietet $_SESSION, Mason bietet %session User Tracking und Error Handling Manche WAS bieten eine integrierte Form der Aufzeichnung aller Benutzeraktivitäten für Statistiken und Fehlerkorrekturen 32 Etc. (logging, restart mechanism, db validity checks, file rotation, sw distribution)

33 Web Applikationsmanagement Mason: ein PERL-basierter Web Application Server Server Side Caching Einzeldaten, komplexe Datenstrukturen und ganze Komponenten können gecached werden Entsprechende Steurungsparameter entscheiden, ob der Inhalt über den Webserver oder aus dem Mason Cache erzeugt generiert werden soll (individuelle Timeouts, keys, concurrency) sinnvoller Einsatz bei ressourcenintensiven Services (z.b.: Datenbank-Queries) 33

34 Web Applikationsmanagement Mason: ein PERL-basierter Web Application Server Mason Templating Mason folgt in der Ablauforganisation dem hierarchischen Aufbau der Verzeichnisse des apache Servers entsprechend der Einstellungen im config-file wird ausgehend vom document root Verzeichnis der template Baum abgearbeitet ( autohandler ) templates haben Zugriff auf Attribute und Methoden von Mason Komponenten 34

35 Web Applikationsmanagement Mason: ein PERL-basierter Web Application Server Mason Staging Bei hochverfügbaren Services ist oft eine Trennung zwischen Entwicklungs- und Produktionsebene gefragt Der Mason Application Server verbindet beide Leistungen innerhalb eines Webservers, trennt die Bereich logisch sauber voneinander Komponenten können einzeln in die StagingUmgebung kopiert werden, dort bearbeitet und nach gefallen wieder zurückkopiert werden verbundene Dokumente werden von Mason automatisch im richtigen Bereich gefunden 35

36 Web Applikationsmanagement Mason: ein PERL-basierter Web Application Server Mason Debugging und Error Handling Fehler im mason code werden detailliert berichtet und als Fehlerbericht angezeigt Alternativ kann ein default-file geschalten werden (sinnvoll für die Produktionsebene) Fehlerprotokolle werden für die Mason Objekte erstellt, nicht für die Code-Files im Webserver Verzeichnisbaum 36

37 Erarbeitung einer Mason-Anwendung Übungsbeispiel Content Management Concepts umfasst wesentliche Komponenten des Content Managements verwendet Features des WAS Mason persistente Datenbankverbindung Session handling Integration von Design & Applikationslogik (Partieller Einsatz von) MVC 37

38 Organisation Übung gestartet am Dienstag, im DSLab Zur Zeit 10 Gruppen mit 14 Teilnehmern angemeldet Vorbesprechung zeigte Übungsangabe Einführung in Mason Konfig und Handhabung Einführende Beispiele und Hinweise zu Mason in der Übungseinführung und unter 38

39 Web Application Engineering Architectural Reasoning Komponenten komplexer WA Server Strukturen und Performanz Univ.-Lektor Dipl.-Ing. Dr. Markus Schranz staatlich befugter und beeideter Ingenieurkonsulent für Informatik Service Architect pressetext.austria, culturall

40 Software-Layers/Ebenen 40

41 Das Client-Server Modell 41

42 Das Multi-Server Modell 42

43 Performance Benutzeranforderungen an die Leistungsfähigkeit eines Systems: Antwortverhalten: Benutzer verlangen schnelle und konsistente Antworten. Dazu benötigt man Wenige Komponenten Lokale Kommunikation, wo möglich Austausch kleinstmöglicher Dateneinheiten Durchsatz: Rate, mit der die Berechnungen durchgeführt werden. Die schwächste Komponente bestimmt den Durchsatz. Lastbalancierung: Verschiebung von Arbeitsteilen auf weniger belastete Komponenten. Replikation kann notwendig werden. 43

44 Caching und Replikation Wenn Caching oder Replikation eingesetzt werden, muss für viele Anwendungen sichergestellt werden, dass die Benutzer immer die aktuellste Kopie bekommen. Konsistenzproblematik Master/Slave Thematik Replikationsmanagement von Server-Software bzw. Datenbanksoftware 44

45 Verlässlichkeit Verlässlichkeit ( dependability ) umfasst Korrektheit: Das System sollte das erwartete Verhalten zeigen, was z.b. in der Spezifikation festgelegt ist. Sicherheit: Welches ist z.b. der sicherste Ablageplatz für Daten? Fehlertoleranz: beschreibt, inwieweit ein Dienst, ein System immer noch arbeitet, selbst wenn Fehler auftreten 45

46 Modernes SW-Engineering Web Engineering: Konkrete SW-Architekturen im Web Univ.-Lektor Dipl.-Ing. Dr. Markus Schranz staatlich befugter und beeideter Ingenieurkonsulent für Informatik Service Architect pressetext.austria, culturall

47 Architekturen Architekturebenen im Web Application Engineering Hardware-Architekturen (Clustering/Fail-Over) Web Server Architekturen Web Application Service Architekturen Applikationsarchitekturen (SW-Architektur) 47

48 Web Application Architectures Verschiedene Prozessabläufe im WWW Basis: Client/Server Architektur 48

49 Web Application Architectures Verbindungscharakteristiken One-time connections Persistente Verbindungen 49

50 Serverseitige Architektur Serverseitige Architektur Der Webserver ist aufgrund der antizipierten Lastverteilung als simpler, aber leistungsfähiger Dienstleister ausgelegt Ansätze Monolithisch Parallele Prozesse mit dispatcher Light-weight/heavy-weight servers Load balancing servers Monitored servers 50

51 Serverseitige Architektur Modell des Apache Webservers Folgt dem Cluster-Modell (sowohl auf einem einzelnen als auch auf mehreren Rechner) Hat intern einen modularen Aufbau 51

52 Serverseitige Architektur Ein Server-Cluster Mehrere gleichwertige Server werden von einem Frontend aus angesprochen 52

53 Serverseitige Architektur Server Clustering Das Einbinden von mehreren Hardware-Servern in ein logisches Gesamtsystem Mehrere Server können einen bestimmten Request beantworten Ein dispatcher entscheidet, welcher Server den request erhalten soll Zufälliges Aufteilen Gesteuertes Aufteilen Load balancing Membership management Round-Robin 53

54 Serverseitige Architektur - Anwendung Web Proxy Servers, Web cache servers 54

55 WAS Architektur Beispiele von WAS Architekturelementen in Mason Caches (Server Side Caching) Datenstrukturen, ganze Komponenten oder Seitenergebnisse zeitgesteuert, konkurrenzgesichert, schlüsselbasiert Stages Mehrere Services können parallel identisch aufgesetzt werden Korrekturen in der Wartungsumgebung können partiell vorgenommen werden Templates Hierarchisch werden templates abgearbeitet und auf Elemente der Hierarchiekette kann objektorientiert zugegriffen werden. 55

56 Modernes Web-Engineering Web Content Management Eine Anwendungsdomäne des Web Application Engineerings Univ.-Lektor Dipl.-Ing. Dr. Markus Schranz staatlich befugter und beeideter Ingenieurkonsulent für Informatik Service Architect pressetext.austria, culturall

57 Web Applikationsmanagement Web Service Management Web Application Services Softwaretechnische Wartung Performance und Zuverlässigkeit sind kritisch Web Content Management Redaktionssysteme, Content Management Systeme Content Syndication Applications 57

58 Web Site Wartung Wichtigster Teil des Web Service Engineering Technische Wartung Web Server Management Statistiken Page and Script Management (Web Appl. Server) Inhaltliche Wartung (CM / CMS / WCMS) Datenänderung Navigationsstrukturänderung Site-Migration Optimierung, Face-Lifting 58

59 Content Management Systeme (CMS) Begriffe und Eigenschaften Content Trennung von Struktur, Inhalt und Darstellung Content Management Erstellen und Verwalten von Inhalten Aktualität Konsistenz Content Management System Software für Content Management Schwerpunkt auf Web Content Management Systeme Typische Einsatzbereiche: Pressemitteilungen, Stellenangebote und Veranstaltungen 59

60 Professionelle CMS Online Redaktionssysteme Wie bringt man aktuell recherchierten Inhalt schnell und benutzerfreundlich ans Web Content Management Systeme Verschiedenartigste Inhalte, verschiedenste Formate sollen in eine Site gebracht und verwaltet werden 60

61 Online-Redaktionssystem Anwendung ist zeitkritisch Soft Real Time System Content Management Systems Inhalte eines Web Services werden online erstellt, korrigiert und bearbeitet Gültigkeitsdauer der Information Die Inhalte in online Systemen haben oft eine bestimmte Gültigkeitsdauer. Neue Nachrichten überschreiben alte oder verändern ihre Wertigkeit Integrität von Content, Navigation und Layout System soll die Komponenten streng trennen 61

62 Demo Open Source CMS Typo3 zeigt diskutierte Charakteristika Nähere Details unter bzw. Demo typo3 backend 62

63 Web Application Engineering Nächste Lehrveranstaltung am Konkrete Erklärungen zu CMS Konzepte des CM Erfahrungen mit Typo3 und CMS Online Demos Security im Web Encryption im Web SSL/TLS Zertifikate E-Commerce im Web 63

64 Web Application Engineering & Content Management VU 2.0 Modernes SW-Engineering im WWW - Übungsunterlagen Web Application Framework Mason: Konkrete Beispiele Univ.-Lektor Dipl.-Ing. Dr. Markus Schranz staatlich befugter und beeideter Ingenieurkonsulent für Informatik Service Architect pressetext.austria, culturall

65 Mason Handling Statische Mason-Komponente Hello World <%init> my $text = dieser Text wird nie angezeigt ; </%init> 65

66 Mason Handling Argumente in Mason-Komponenten Hello World, this page is for users that are at least <% $age %> years old. <%args> $name => undef $age => 18 </%args> <%init> my $text = test ; </%init> 66

67 Mason Handling Template hierarchie: autohandler <html> <head><title><% $mytitle %></title> <body> <& $m->call_next() &> </body> </html> <%init> my $self = $m->request_comp(); my $mytitle = $self->attr( title ); </%init> 67

68 Mason Handling Template hierarchie: autohandler <html> <head><title><% $mytitle %></title> <body> % $m->call_next(); </body> </html> <%init> my $self = $m->request_comp; My $mytitle = $self->call_method( title,%args); </%init> 68

69 Mason Handling Component attributes and methods Hello World <%attr> title => Hello World Title </%attr> <%method title> <%args> </%args> <%init> return Hello World Title ; </%init> </%method> 69

70 Mason und die *SQL-DB-Anbindung persistente Datenbankverbindung Apache::DBI, DBIx::Abstract Bearbeiten von relationalen Datenbanken Wesentliche SQL Statements SELECT INSERT DELETE UPDATE Tabellen erstellen, Indizes nutzen, Normalformen Web-Interfaces für Relationale Datenbanken 70

71 Erarbeitung einer Mason-Anwendung persistente Datenbankverbindung Session handling Applikationslogik Informationsstruktur und -modellierung Content Management Anforderungen dazu in Übung besprochen 71

72 Mason Handling Persistent Database connection Hello World <% $dbresults %> <%init> my $dbresults = ; $dbx{ test }->select({fields=> name,...,...}); while (my $tmp = $dbx{ test }->fetchrow_hashref()) { # push(@myresult,$tmp); $dbresults.= $tmp->{ name }; } </%init> Mehr dazu bei der Angabe, bei DBIx::Abstract und 72