Mircosoft DotNot. Verteilte Anwendungen the microsoft (cc) way. Verteilte Anwendungen (04/05) T.S. (JD)

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1 Mircosoft DotNot Verteilte Anwendungen the microsoft (cc) way 1

2 Die DotNet-Plattform Microsofts zukünftige Plattform für die Erstellung (verteilter) Anwendungen Zusammenfassung bestehender und zukünftiger Produkte in eine Architektur Sehr starke Anleihen bei Java/J2EE Ziel: Software Dienstleistung, Erstellung von Webservices 1996 Internet 1. Gen IE/IIS 1997 Internet 2.Gen Internet 3. Gen. WinDNA 1992 Client/Server.NET Win32 1. Generation Statische Seiten , Basisinformationen IE/IIS 2. Generation Dynamische Seiten Personalisierung, E-Commerce Windows DNA 3. Generation Nutzung von Diensten Web Services Microsoft.NET Die Geschichte der Computernetzwerke nach Microsoft [SIC!] 2

3 Bestandteile der DotNet-Plattform DotNet-Framework und Tools Klassenbibliothek CLR ASP.Net Entwicklungstools Building Block Services (Foundation Services) Gesamtheit der DotNet-Webservices (Passport etc.) Enterprise Server Infrastruktur gesammelte herkömmliche M$-Produkte DotNet Device Software (Mobile Devices) Endgeräte-Anbindung insbesondere Mobile Endgeräte WinCE 3

4 DotNet-Framework VB C++ C# JScript J# Common Language Specification ASP.NET Web Forms Web Services Mobile Internet Toolkit ADO.NET and XML XML Windows Forms Klassenbibliothek ( Base Class Library ) Visual Studio.NET Common Language Runtime Betriebssystem 4

5 DotNet-Framework Ziele Mehrsprachigkeit C#, C++, VB.NET Offenlegung von DotNet (CLR und CTS) ermöglicht Anbieten weiterer Programmiersprachen durch Dritte * Einfache Entwicklung Common Type System Für alle einheitliches Objektmodell Gemeinsame Wurzel: Object Vererbung zwischen unterschiedlichen Sprachen Verteiltes Garbage Collection Einfache Installation Selbsbeschreibende Komponenten Stabile Ausführung * Offenlegung ermöglicht theoretisch weiterhin Plattformunabhängigkeit, allerdings ist Base Class Library nicht frei und muss dementsprechend von go-mono, Portable.NET etc. reengineert werden. 5

6 Sprachintegration Unterschiedliche Sprachen unterschiedliche Typsysteme DotNet: einheitliches Typsystem (CTS), um Integrationsschicht (XDR) zu vermeiden Einheitliche Aufrufkonventionen Alle zu verwendenden Sprachen werden an DotNet angepasst Compiler erzeugen Bytecode (hier: MS Intermediate Language) ermöglicht Vererbung von Klassen anderer Sprachen sehr gut dekompilierbar! (daher neuer Markt: Obfuscation Engines ) Ausführung der Zwischensprache in Common Language Runtime (wie JRE) managed Code Nutzung der Dienste der Laufzeitumgebung JIT-Kompilierung nur der jeweils benötigten Methoden! ( schnell!) Nur noch durch VisualC++ Maschinen-Code erstellbar unmanaged Code (Verwendung von RT-Diensten nicht möglich) 6

7 DotNet Sprachintegration Quellcode VB C# C++ Compiler Compiler Compiler MSIL Assembly Assembly Assembly CLR JIT Compiler Maschinencode Managed Code Managed Code CLR Managed Code Unmanaged Code CLR Dienste Betriebssystem 7

8 Methodenaufruf (JIT) Klasse A Methode 1 (ASM) Methode 2 (IL) Methode 3 (IL) Methode 4 (IL) (1) Methodenaufruf Klasse B Methode 1 (ASM) Methode 2 (IL) JIT Compiler (2) IL-Code durch nativen Code ersetzen Nach Zimmermann /.NET/ 8

9 Common Type System Einheitliches Typsystem für alle Sprachen Einheitliche Repräsentation, Einheitliche Größe eines Datentyps Keine Konvertierung notwendig Keine externe Beschreibung Zwei unterschiedliche Typklassen (analog Java): a) Werttypen (value types) enthalten einen eigenen Wert Primitive Datentypen (analog: int, char etc.) Plus (zu Java): Stack-Typen (enum, struct) b) Referenztypen (reference types) Eigentliche Objekte (enthalten Referenz auf Objekt) Können Wert null annehmen Komplexe Datentypen (analog: Integer, String etc.) 9

10 Objektmodell Object Typen im Namensraum System Value Type Enum Type String Array Exception Delegate Boolean Byte Char Currency DateTime Decimal Double Guid Int16 Int32 Int64 SByte Single TimeSpan TypedRef. UInt16 UInt32 UInt64 Void reference types 10

11 Verteilte Anwendungen mit DotNet Remoting RPC/RMI-Mechanismus bei DotNet wird als Remoting * bezeichnet Remoting-Framework stellt übliche VA-Dienste bereit: Activation Lifecycle Services ( lifetime support * ) Zugriff auf Sockets ( channels * ) Verteiltes Garbage Collection Etc. Kommunikationsarten: Zwischen DotNet-Komponenten, ohne SOAP: Binäres Protokoll über TCP-Socket DotNet-Komponenten mit bel. anderen: SOAP über HTTP-Verbindung Verbindungen zwischen Komponenten heißen bei DotNet Channel * Stubs/Skeletons werden aufgeteilt in Proxy-Objekte und an Channel gebundene Formatter * * Bei diesen Begriffen handelt es sich um M$- Wortschöpfungen deren Gebrauch sicherlich bald Lizenrechtliche folgen haben wird. 11

12 3 Arten entfernter Objekte Serveraktivierte Objekte/Well known-objekte (.EXEs) Single Call-Objekte Ein Objekt pro Anfrage atomare Anfragen aka stateless session beans Singleton Objekte Mit Conversational State dauerhaft oder Lease based Lifetime ( Lebensdauermanager) Sind einzigartig (singleton) existieren nur einmal pro VM Sinnvoll für komplexe Objekte, deren Instanziierung teuer ist Ähnlich entity beans (ohne Persistenz, keine Lastverteilung) Beide: Anmeldung im BS bei Serverstart durch Server Clientaktivierte Objekte (.DLLs) Aktivierung bei vorliegendem Request Generierung von clientseitigen Proxies aus ObjRef Lease based Lifetime 12

13 Entfernte Zugriffe Austausch von Daten innerhalb einer Application Domain : Alle Objekte (reference types) Passed by reference Alle einfachen Datentypen (value types) passed by value Austausch über Grenzen der Application Domain hinweg immer by value Entfernt zugreifbare Objekte müssen das [serializable] Attribut tragen oder das Interface ISerializable implementieren Lokale, nicht serialisierbare Objekte sind außerhalb der Application Domain nicht zugreifbar und daher nonremotable * * Siehe vorhergehende Folie 13

14 Remote Objects Abgeleitet von MarshalByRefObject Übertragung eines Proxy-Objekts zum Client bei Request Alle Aufrufe finden am Proxy-Objekt statt und sehen lokal aus Proxy-Objekt marshallt / serialisiert Parameter und kommuniziert mit Peer Abgeleitet von MarshalByValue Übertragung einer vollständigen Kopie des Objektes und Nutzung auf Clientseite 14

15 Proxy Objekte Transparent Proxy vs. Real Proxy 1. Bei Aktivierung eines Remote Objects legt CLR auf Clientseite zunächst einen Transparent Proxy an, dessen Methoden Client aufruft 2. Bei Aufruf einer Methode des Remote Objekt am Transparent Proxy wird durch CLR überprüft, ob Remote Objekt lokal vorliegt oder entfernt ist a) Liegt Remote Objekt lokal vor werden simple lokale Methodenrufe durchgeführt d) Ist Remote Objekt entfernt werden 5) Parameter in ObjRef gemarshallt, 6) In IMessage-Objekt verpackt, 7) Ein RealProxy generiert, 8) An diesen das IMessage-Objekt übergeben und von diesem die Kommunikation übernommen Beispiel: Die Bankanwendung 15

16 Transparent und Real Proxy Client Server Server Transparent Proxy lokal vorhanden? Transparent Proxy IMessage Real Proxy Real Proxy 16

17 Channel Channel transportieren Messages Setzen auf verschiedenen Schichten auf Benötigen Formatter fürs Kodieren der Nachrichten unterschiedliche Arten: HTTP-Channel Transportieren SOAP-Nachrichten für Kommunikation im Internet gedacht (SOAP, Port 80, Firewalls! ) Nur Simplex oder Request-Response Paare, keine permanente Verbindung TCP-Channel entsprechen permanenter Socket-Verbindung nur zwischen DotNet-Komponenten möglich schnelle Kommunikation für LAN-Bereich gedacht 17

18 Channel-Kommunikation Client Server Windows/Unix/Linux/ Großrechner mit WSDL.NET-Anwendungen HTTP SOAP Firewall HTTP SOAP Remoting- Objekt Client.NET-Anwendungen TCP Binär Server Remoting- Objekt 18

19 COM-Integration Nutzung von COM-Komponenten durch.net-anwendungen über Runtime Callable Wrapper (Wrapper für die COM-Komponente) Nutzung von.net-komponenten durch COM-Anwendungen über COM Callable Wrapper (Wrapper für die DotNet-Komponente) Client Server Client Server.NET- Client RCW DCOM COM- Objekt.NET- Remoteobjekt COM- Client DCOM CCW 19

20 Kommunikationsszenarien Client Server Nutzlast Protokoll.NET-Komponente.NET-Komponente SOAP/XML HTTP.NET-Komponente.NET-Komponente Binär (nur lokal!) TCP Verwaltet/nicht verwaltet.net-webdienst SOAP/XML HTTP.NET-Komponente Nicht verwaltete herkömmliche COM- Komponente NDR (Network Data Representation, Netzwerkdatendarstellung) über RCW DCOM Nicht verwaltete herkömmliche COM-Komponente.NET-Komponente NDR über CCW DCOM 20

21 Beispiel: Die Bankanwendung Remote Object Bank Schlichte Implementierung einer veränderlichen Klassenvariablen Hat Methoden: einzahlen(double betrag), abheben(double betrag) und get_kontostand() Hostinganwendung (Server) Binden des Remote Objects an CLR Bereitstellen der Channels Aktivierung des Remote Objects als Singleton Client Einfacher Zugriff auf Remote Object Keine Schnittstellendefinition (CTS...) 21

22 Das Remote Object: Die Bank using System; using System.Runtime.Remoting; using System.Runtime.Remoting.Channels; using System.Runtime.Remoting.Channels.Tcp; namespace BankBeispiel{ public class BankServer : MarshalByRefObject //von MarshalByRefObject ableiten { double kontostand; public BankServer(){ kontostand = 0.0; } public bool einzahlen (double betrag){ [...] } public bool abheben (double betrag){ [...] } public double get_kontostand(){ [...] } } } 22

23 Server using System; using System.Runtime.Remoting; using System.Runtime.Remoting.Channels; using System.Runtime.Remoting.Channels.Tcp; namespace BankBeispiel { public class Server { public static int Main(string [] args) { TcpChannel chan = new TcpChannel(8085); // Channel-Objekt erstellen und registrieren ChannelServices.RegisterChannel(chan); // Objekt registrieren (Port binden) } } } RemotingConfiguration.RegisterWellKnownServiceType(Type.GetType( BankBeispiel.BankServer,bank"), "Bank", WellKnownObjectMode.Singleton); System.Console.WriteLine("<ENTER> zum Beenden..."); System.Console.ReadLine(); return 0; 23

24 Client using System; using System.Runtime.Remoting; using System.Runtime.Remoting.Channels; using System.Runtime.Remoting.Channels.Tcp; namespace BankBeispiel{ public class Client{ public static int Main(string [] args){ if (args.length == 1){ TcpChannel chan = new TcpChannel(); // Channel-Objekt anlegen ChannelServices.RegisterChannel(chan); // Channel registrieren BankServer bank = (BankServer)Activator.GetObject(typeof(BankBeispiel. BankServer), "tcp://" + args[0] + ":8085/Bank"); // Remoteobjekt referenzieren } } } bank.einzahlen (Convert.ToDouble(Console.ReadLine())); bank.abheben (Convert.ToDouble(Console.ReadLine())); Console.WriteLine ("Aktueller Kontostand: " + bank.get_kontostand()); 24