Verteilte Systeme. Verteilte Objektorientierte Systeme II. Prof. Dr. Oliver Haase

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1 Verteilte Systeme Verteilte Objektorientierte Systeme II Prof. Dr. Oliver Haase 1

2 Überblick Verteilte Objektorientierte Systeme 1 RPC verteilte objektorientierte Architekturen Java RMI Verteilte Objektorientierte Systeme 1I CORBA 2

3 Einführung Common Object Request Broker Architecture standardisiert von der Object Management Group (OMG) Konsortium zahlreicher Firmen und Organisationen weiterer wichtiger Standard: UML sprachunabhängig, d.h. Server und Klienten können in unterschiedlichen Sprachen geschrieben sein. (De )Marshalling erlaubt verschiedene Sprachen bei Sender und Empfänger außerdem betriebssystemunabhängig CORBA ermöglicht das Entwickeln heterogener verteilter OO-Systeme 3

4 Object Management Architecture CORBA-Architektur: Object Management Architecture (OMA) Application Objects Domain Objects Object Request Broker Common Object Services Common Facilities 4

5 Object Request Broker (ORB) Herzstück der OMA vermittelt (engl: to broker) Anfragen vom Klienten zum entfernten Serverobjekt. führt Marshalling und Demarshalling durch vergleichbar mit Remote-Reference Schicht in Java RMI jeder Prozess mit CORBA-Objekten muss einen ORB besitzen ORBs kommunizieren über standardisierte Protokolle miteinander 1 Application Objects Object Request Broker Domain Objects Common Object Services Common Facilities 5

6 Common Object Services (COS) Basisdienste, die über den Methoden Transport hinausgehen für sehr viele Anwendungen interessant sind Beispiele: Naming Service Trading Service attributbasierter Namensdienst Event Service asynchrone Kommunikation Application Objects Object Request Broker Domain Objects 2 Common Object Services Common Facilities 6

7 Common Facilities Dienste, die über die COS hinausgehen komplexer, spezieller, seltener genutzt untergliedert in die Bereiche Informationsmangement Benutzerschnittstellen Systemmanagement Taskmanagement Application Objects Domain Objects Object Request Broker Common Object Services Common Facilities 3 7

8 Domain Objects noch spezieller auf Anwendungsbereich zugeschnitten, z.b. Telekommunikation, Bankwesen, Medizin vertikale Segmentierung Application Objects Domain Objects 4 Object Request Broker Common Object Services Common Facilities 8

9 Application Objects eigentliche Anwendung, verteilt auf Server und Klientobjekte kommunizieren über ORB miteinander können COS, Common Facilities und Domain Objects verwenden nicht Teil des CORBA Standards Application Objects 5 Domain Objects Object Request Broker Common Object Services Common Facilities 9

10 ORB: Methodenfernaufruf Klient Server Stub DII DSI Skeleton GIOP Objektadapter ORB ORB Klient ruft entfernte Methode am lokalen Stub auf (wird vom IDL Compiler aus Schnittstellen Spezifikation erzeugt) Stub verpackt die Parameter (Marshalling) ORB ist zuständig für Lokalisieren des Serverobjekts ( hosting ORB ist in Objektreferenz kodiert) 10

11 ORB: Methodenfernaufruf Klient Server Stub DII DSI Skeleton GIOP Objektadapter ORB ORB Server auf entferntem Rechner ORB kommuniziert mit entferntem ORB über General Inter-ORB Protocol (GIOP) GIOP bezeichnet Familie von Protokollen, konkrete Instantiierung hängt von verwendetem Transportprotokoll ab Am häufigsten: Internet Inter-ORB Protocol (IIOP), oberhalb von TCP 11

12 ORB: Methodenfernaufruf Klient Server Stub DII DSI Skeleton GIOP Objektadapter ORB ORB ORB auf Serverrechner übergibt Anfrage an Objektadapter Objektadapter startet ggf. Server Objektadapter übergibt Anfrage an Skeleton (generiert von IDL Compiler) Skeleton entpackt Parameter (Demarshalling) Server 12

13 Dynamische Methodenaufrufe dynamischer Methodenaufruf wird erst zur Laufzeit zusammengesetzt: // vereinfachter Pseudocode invoke(object, method, in_params, out_params); Vorteil: Erlaubt Methodenaufrufe, die zur Compilierzeit nicht nicht bekannt sind. 13

14 Dynamische Methodenaufrufe Klient Server Stub DII DSI Skeleton GIOP Objektadapter ORB ORB Dynamic Invocation Interface (DII) erlaubt Klienten, Server Schnittstelle dynamisch zu erfragen und entsprechende Methodenaufrufe zu konstruieren (vgl. Java Introspektion) Dynamic Skeleton Interface (DSI) nimmt solche Aufrufe serverseitig entgegen 14

15 Interface Definition Language Die Implementierung von Applikationsobjekten kann in verschiedenen Sprachen erfolgen Die Schnittstellenbeschreibung muss jedoch einheitlich erfolgen, damit jeder Nutzer weiß, wie er ein Objekt ansprechen kann; Client-Stubs und Server-Skeleton daraus erzeugt werden können. CORBA IDL (Interface Definition Language) ist eine programmiersprachenunabhängige Spezifikationssprache zu diesem Zweck. 15

16 Interface Definition Language IDL beschreibt Signaturen (Prototypen) und benötigte Datentypen, keine Implementierung! Syntax orientiert sich an C++ Methodenspezifikation in IDL C-Klient Java-Klient C++-Klient IDL Compiler C++-Server C Klienten Stub Java Klienten Stub C++ Klienten Stub generiert automatisch Netzwerk Kommunikation C++-Server Stub 16

17 IDL-Sprach-Mappings für jede unterstützte Sprache gibt es ein Mapping, derzeit: ADA, C, C++, COBOL, Java, Lisp, PL/I, Python, Smalltalk und XML. Abbildung von IDL auf Java nicht trivial, da IDL mächtiger als Java: mehr Typkonstruktoren (Strukturen, Unions, ) IDL erlaubt, den Parameter Übergabemechanismus zu spezifizieren 17

18 IDL-Syntax Modul: zusammengehörende Definitionen einer Anwendung, enthält: Datentypen (ähnlich wie in C++, d.h. Klassen, Strukturen, Enums, Unions, ) werden auf (spezielle) Java-Klassen abgebildet Schnittstellen, bestehend aus - Methoden - öffentlichen Instanzvariablen werden auf Getters/Setters abgebildet Ausnahmen 18

19 IDL-Syntax Methoden: Pro Parameter wird Übergabemechanismus spezifiziert: in, out oder inout. Problem: Java kennt nur Call-by-Value, d.h. in. Lösung: Abbildung von out- und inout-params auf Behälterklassen. 19

20 IDL-Syntax Beispiel: module QueueApp { struct Person { string firstname; string lastname; unsigned short age; }; exception EmptyQueueException { string message; }; interface Queue { boolean enqueue(in Person person); Person dequeue() raises (EmptyQueueException); boolean isempty(); }; }; 20

21 CORBA Naming Service Common Object Service zum Beziehen entfernter Objektreferenzen Naming Service ist selbst ein CORBA Objekt Für Bootstrapping gibt es 2 ORB-Operationen, die COS- Dienste liefern list_initial_references: liefert alle am lokalen ORB verfügbaren COS Dienste, u.a. Naming Service resolve_initial_references: liefert Referenz auf Dienst mit gegebenem Namen liefert Referenz auf einen Naming Context 21

22 CORBA Naming Service Naming Context kann enthalten: weitere Naming Contexts, und Name Bindings: Name Objektreferenz erlaubt Aufbau hierarchischer Namensräume pro ORBeigenem Naming Service Interoperable Naming Service (INS) erlaubt die Nutzung eines Naming Services von einem entfernten ORB aus entfernter Naming Service muss beim Start des eigenen ORBs in URL-ähnlicher Form konfiguriert werden. 22

23 CORBA aus Server-Sicht Erstellen und Starten eines CORBA Serverobjekts besteht aus folgenden Schritten: 1) Erstellen einer IDL Spezifikation 2) Implementieren des Serverobjekts 3) Erzeugen einer CORBA Referenz 4) Starten des Serverobjekts 23

24 1) Erstellen einer IDL-Spezifikation Zum Beispiel in einer Datei hello.idl wie folgt: module HelloApp { interface Hello { string sayhello(in string name); }; }; Durch Aufruf von $idlj -fserver hello.idl erzeugt der Java-SDK-eigene IDL-Java-Compiler die serverseitigen Generate (z.b. Server-Skeleton) 24

25 2) Implementieren des Server-Objekts Implementierung HelloImpl muss den generierten portablen Objektadapter HelloPOA erweitern: class HelloImpl extends HelloPOA { public String sayhello(string name) { return (name.equals( ))? Hello! : Hello, + name +! ; } } Beachte: Strings sind Basistyp in IDL kein null Werte möglich! 25

26 3) Erzeugen einer CORBA-Referenz ORB initialisieren dabei zu verwendende ORB-Implementierung angeben Referenz auf Root POA besorgen Root POA aktivieren Referenz auf Naming Service (Naming Context) besorgen Serverobjekt instantiieren, CORBA-Referenz erzeugen CORBA-Referenz an Naming Service binden ORB starten hält den Server-Prozess am Leben 26

27 3) Erzeugen einer CORBA-Referenz class HelloServer { public static void main(string args []) throws Exception { ORB orb = ORB.init(args, null); POA rootpoa = POAHelper.narrow( orb.resolve_initial_references( RootPOA )); rootpoa.thepoamanager().activate(); NamingContextExt nameservice = NamingContextExtHelper.narrow( orb.resolve_initial_references( NameService )); org.omg.corba.object ref = rootpoa.servant_to_reference( new HelloImpl()); Hello server = HelloHelper.narrow(ref); nameservice.rebind(nameservice.to_name( HelloServer ), server); orb.run(); } } 27

28 4) Starten des Serverobjekts Starten des Naming Service $tnameserv -ORBInitialPort 1050 horcht defaultmäßig auf Port 900 darf auf Unix-System nur von Systemapplikation verwendet werden Starten des Serverapplikationsobjekts $java HelloServer -ORBInitialPort

29 CORBA aus Client-Sicht Durch Aufruf von $idlj -fclient hello.idl erzeugt der Java-SDK-eigene IDL-Java-Compiler die clientseitigen Generate (z.b. Client-Stub) Umgang mit CORBA besteht auf Client-Seite aus drei Schritten: 1) Beschaffen einer entfernten Referenz 2) Aufruf entfernter Servermethoden 3) Starten des Klientenapplikationsobjekts 29

30 Schritte 1) & 2) class HelloClient { public static void main(string args []) throws Exception { ORB orb = ORB.init(args, null); NamingContextExt nameservice = NamingContextExtHelper.narrow( orb.resolve_initial_references( NameService )); Hello server = HelloHelper.narrow( nameservice.resolve_str( HelloServer )); String name = JOptionPane.showInputDialog( Who do you want to greet? ); if (name == null) { name = ; } System.out.println(server.sayHello(name)); } } 30

31 3) Starten des Clientobjekts Analog zum Starten des Clientapplikationsobjekts $java HelloClient -ORBInitialPort

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