Verteilte objektorientierte Programmierung am Beispiel CORBA

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1 Verteilte objektorientierte Programmierung am Beispiel CORBA Karsten Morisse Vortrag FH Bielefeld 18. Juni 2002 Überblick 1. Verteilte Systeme 2. CORBA - Common Object Request Broker Architecture 3. Ein Beispiel 4. Zusammenfassung CORBA 1

2 Überblick 1. Verteilte Systeme 2. CORBA - Common Object Request Broker Architecture 3. Ein Beispiel 4. Zusammenfassung (1) Verteilte Systeme Warum verteilte Anwendungen? Verteilte Daten Verteilte Berechnung Verteilte Benutzer (1) Verteilte Systeme 2

3 Verteiltes System 1. Eine Menge autonomer Computer 2. Ein Kommunikationsnetzwerk zur Verbindung der Computer 3. Software, die die Komponenten zu einem Ein kommunizierenden verteiltes System besteht System aus integriert unabhängigen, über ein Netzwerk kommunizierende Rechner, wobei keine zentrale Systemsteuerung existiert und der Verteilungsaspekt für die Benutzer möglichst transparent ist Legende: (1) Verteilte Systeme Rechner Prozess SW-Komponente Kommunikation Verteilungstransparenz Ortstransparenz Zugriffstransparenz Namenstransparenz Replikationstransparenz Skalierungstransparenz Ausführungstransparenz Sprachtransparenz Nebenläufigkeitstransparenz Prozesstransparenz Leistungstransparenz (1) Verteilte Systeme Ziel: Erfüllung möglichst vieler Transparenzeigenschaften 3

4 Lokale Verteilte Anwendungen Kommunikation Fehler / Absturz Konkurr. Zugriff Entwicklung lokaler Anwendungen Lokal Schnell Gültig für alle Objekte Nur bei Multi-Threading? (1) Verteilte Systeme Verteilt Langsam Objekte sind unabhängig voneinander Netzwerk kann Objekte trennen Sicherheit Ja Nein Ja Entwicklung verteilter Anwendungen Verteilte Anwendung Anwendung A, deren Funktionalität durch eine Menge von kooperierenden Teilkomponenten (TK) realisiert wird Die TK (Service-Anbieter) sind autonome Verarbeitungseinheiten, die auf verschiedenen Rechnern ablaufen können Zugriff auf Service einer TK: Adresse Serviceanbieter Schnittstelle Bei Ausfall eines Serviceanbieters: Modifikation aller Programme, die Service nutzen :-( (1) Verteilte Systeme Verteilte Anwendung Verteiltes Rechnersystem Verteilte Anwendung Koordinations- Middleware Software Verteiltes Rechnersystem 4

5 Überblick 1. Verteilte Systeme 2. CORBA - Common Object Request Broker Architecture 3. Ein Beispiel 4. Zusammenfassung CORBA - Standard für verteilte Objektsysteme Erstellung von Anwendungen, die aus einer Menge verteilter, heterogener und miteinander kooperierender Systeme bestehen Kein Produkt, sondern Middleware-Spezifikation für Durchführung verteilter Methodenaufrufe Zahlreiche CORBA-konforme Implementationen Iona Orbix Web ( Borland Visibroker ( Objectspace Voyager ( Oracle Web Request Broker ( IBM WebSphere ( Sun JDK ( Siehe auch Programmiersprachen: Java, C++, Visual Basic,... 5

6 Spezifikationen Common Object Request Broker Architecture (CORBA / IIOP) Specification of an architecture for middleware technology called an Object Request Broker that provides interopreability among clients and servers distributed over a heterogeneous environment Corba Component Model Component Implementation Definition Language (CIDL); a Component Implementation Framework (CIF), which defines the programming model for constructing component implementations;... Common Secure Interoperability (CSIv2) Requirements of CORBA security for interoperable authentication CORBA-FTAM/FTP Interworking File management operations on underlying Network Elements regardless of the type of file management mechanism the underlying node is using Unreliable Multicast Common mechanism to deliver GIOP request and messages via multicast Telecom Wireless CORBA Architecture and interfaces to support wireless access and terminal mobility Security Domain Membership Management (SDMM) Interfaces supporting the elements within a SDMM architecture which interact via SDMM mechanisms.. Verteilte Objektsysteme Lokales Objektsystem Verteiltes Objektsystem Legende: Rechner Prozess Objekt Kommunikation 6

7 Objektkommunikation Object reference X Server Object implementation ORB (Object Request Broker) Object Request Broker (ORB) Vollständige Trennung zwischen (Objektverwendung) und Objektimplementierung Übersetzung zwischen Methodenaufruf und Methodenausführung Ortstransparenz & Sprachtransparenz Verteilt implementierter Kommunikationsservice Aktie IDL (Interface Definition Lang.) interface Aktie { Quote get_quote (); int set_quote (in Quote quote); }; Entwicklung von CORBA-Anwendungen Server Skeleton Code Implementierung Objektfunktionalität Implementierung Server Compiler Linker Server IDL-Interface Definition IDL Compiler Headerdatei Stub Code Implementierung Compiler Linker include Beziehung erzeugt/generiert 7

8 CORBA Kommunikationsarchitektur Server Interface Repository Dynamic Invocation interface 1. Stub nimmt Anfragen des s (Methodenaufrufe) entgegen 2. Stub packt Methodenaufruf und Parameter in eine Nachricht (Marshaling) 3. Nachricht wird über Netzwerk versendet Stub ORB GIOP / IIOP Dynamic Skeleton interface Server Skeleton Objektadapter ORB Implementation Repository 4. Skeleton sorgt für Entpacken (Unmarshaling) der Anfrage und gibt die Anfrage in Form eines Methodenaufrufes an die Objektimplementierung (Server) weiter 5. Erwartet eine Antwort, geht diese den umgekehrten Weg zurück. Verteilung Entwicklungsaufgaben Anwendungsprogrammierer A IDL Compiler 1 CORBA-Produkthersteller 1 IDL Stub ORB Verlauf des Aufrufes Kommunikationsnetzwerk Server Methodenaufruf Methoden- Implementation IDL Skeleton ORB Anwendungsprogrammierer B IDL Compiler 2 CORBA-Produkthersteller 2 8

9 CORBA - Architektur Common Facilities Application Objects Distr. Docs Inform. Mgmt Systems Mgmt Naming Transac. Service Object Request Broker Event Service Trader Persistence Common Object Services Security... Interface Definition Language (IDL) Deklarative Sprache zur Beschreibung von Schnittstellen Language Mappings Übersetzen IDL-Konstrukte in Konstrukte der Zielsprache (z.b. Java, C++,...) where the abstractions and concepts specified in CORBA meet the real world of implementation Aufgaben Umsetzung aller OMG IDL-Basistypen und komplexen Datentypen in die Zielsprache Bereitstellung von Referenzen auf Konstanten und Objekte Erzeugung von Zugriffsfunktionen auf Objektattribute Generierung von Stub- und Skeletoncode zur Durchführung von Funktionsaufrufen Unterstützung von Programmausnahmen Deklaration von Schnittstellenfunktionen zu Komponenten des ORB 9

10 IDL Language Mappings Mapping Basisdatentypen Java OMG IDL boolean char wchar octet string wstring short unsigned short long unsigned long long long float double Java boolean char char byte java.lang.string java.lang.string short short int int long float double IDL Language Mappings Mapping einer Struktur // IDL struct f. Adresse struct Adresse { string strvorname; string strnachname; AnschriftDetail adstrapofach; unsigned short spostleitzahl; string stdstadt; string strland; }; // Java Class f. Adresse final public class Adresse implements org.omg.corba.portable.idlentity { public String strvorname; public String strnachname; public AnschriftDetail public adstrapofach; public unsigned short spostleitzahl; public String stdstadt; public String strland; public Adresse() {} public Adresse (String _strvorname, String _strnachname, AnschriftDetail _adstrpofach, short _spostleitzahl, String _stdstadt, String _strland) { strvorname = _strvorname; strnachname = _strnachname; adstrpofach = _adstrpofach; spostleitzahl = _spostleitzahl; stdstadt = _stdstadt; strland = _strland; } } 10

11 Vorteile von CORBA Verteilungs- und Ortstransparenz Verfügbarkeit vieler vordefinierter Dienste Trennung von Schnittstelle und Implementierung Sprachtransparenz Statische und dynamische Aufrufe. Überblick 1. Verteilte Systeme 2. CORBA - Common Object Request Broker Architecture 3. Ein Beispiel 4. Zusammenfassung (3) Beispiel 11

12 Aktieninformation Server Stellt Informationen über Aktien bereit Zugriff auf Aktieninformationen (3) Beispiel SAP Preis: 123 Menge: 1000 Datum:... DC Preis: 52,1 Menge: 1500 Datum:... Aktienserver VW Preis: 59,4 Menge: 500 Datum: Objekte: Aktien Preis, Menge, Datum get_quote() Schnittstelle - aktie.idl // IDL interface für Boersentransaktionen module AktienObjekte { struct Quote { string symbol; string at_time; double price; long volume; }; // Boersennotierung // Boersenticker-Symbol. // Uhrzeit der letzten Kursaenderung. // Aktueller Preis der Aktie. // Anzahl verfuegbarer Aktien. interface Aktie { // Aktienobjekte Quote get_quote() raises(unknown); void set_quote(in Quote stock_quote); readonly attribute string description; }; exception Unknown{}; // Ausnahme für Fehlersituationen }; // end of module AktienObjecte 12

13 Files - Aktieninformation AktieServer.java Code für Server AktieImpl.java Code der Schnittstellenimplementation Aktie.java Code für Überblick 1. Verteilte Systeme 2. CORBA - Common Object Request Broker Architecture 3. Ein Beispiel 4. Zusammenfassung (4) Zusammenfassung 13

14 CORBA - Zusammenfassung Kein Produkt, sondern Middleware- Spezifikation für Durchführung verteilter Methodenaufrufe Erstellung von Anwendungen, die aus einer Menge verteilter, heterogener und miteinander kooperierender Systeme bestehen Verteilungs-, Orts- und Sprachtransparenz Verfügbarkeit vieler vordefinierter Dienste. (4) Zusammenfassung Literatur Folien Web Object Management Group Distributed Systems Group TU Wien Tutorial: Introduction to CORBA (Sun) Literatur R. Orfali, D. Harkey: /Server Programming with Java and CORBA, John Wiley, 1997 J. Hofmann, F. Jobst, R. Schabenberger: Programmieren mit COM und CORBA, Hanser-Verlag, 2001 A. Eberhart, S. Fischer: Java-Bausteine für E-Commerce- Anwendungen. 2. Aufl., Hanser-Verlag, 2001 (4) Zusammenfassung 14

15 CORBA 15