14 Ereignisbasierte Systeme!

Transkript

1 Klaus-Peter Löhr! 14 Ereignisbasierte Systeme! 14.1 Das Beobachter-Muster!!4! 14.2 Gruppenkommunikation!!10! 14.3 Ereignisdienste!!!20! 14.4 Event Routing!!!26!! Zusammenfassung!!!31!! WS 13/14 ALP 5 - Ereignisbasierte Systeme 1

2 Zur Erinnerung (2.6): Ereignisquelle benachrichtigt Interessenten über Ereignisse. Quelle meldet Ereignisse, kennt nicht die Interessenten. Interessent kennt die für ihn relevanten Ereignisse... und muss sich für deren Empfang registrieren. Interessent kann wieder Quelle anderer Ereignisse sein. In der Realität erheblich komplexere Varianten. WS 13/14 ALP 5 - Ereignisbasierte Systeme 2

3 Typische Anwendungsbereiche: Informationsdienste Börsenticker Verteilte Auktionen Überwachung technischer Einrichtungen: Produktionsanlagen Stromnetz Kommunikationsnetze (Achtung - Systeme wie RSS arbeiten anders: hier geht die Initiative zur Informationsbeschaffung vom Empfänger aus.) WS 13/14 ALP 5 - Ereignisbasierte Systeme 3

4 objektorientiert, sequentiell! 14.1 Das Beobachter-Muster! (observer pattern) WS 13/14 ALP 5 - Ereignisbasierte Systeme 4

5 Benachrichtigung (event notification) (Objektaufruf notify).. Observers/Beobachter Subjects/Informationsquellen register/anmelden unregister/abmelden (Objektaufrufe) WS 13/14 ALP 5 - Ereignisbasierte Systeme 5

6 Typische Anwendung - GUI-Programmierung:! class MyActionListener implements ActionListener {!...! textfield.addactionlistener(this);!!!...!!!!...! public void actionperformed(actionevent e) {... }! }!! WS 13/14 ALP 5 - Ereignisbasierte Systeme 6

7 Typische Anwendung - GUI-Programmierung:!ConcreteObserver!!!Observer! class MyActionListener implements ActionListener {!...! textfield.addactionlistener(this);!!!...!!!register!...! public void actionperformed(actionevent e) {... }! }!!Subject!notify!!!!( Listener, Event Handler for Callback )! WS 13/14 ALP 5 - Ereignisbasierte Systeme 7

8 Bemerkung: Hier gibt es verborgene Nichtsequentialität: ein unsichtbarer Thread bedient in einer Main Loop die Event Queue und ruft zu gegebener Zeit den Event Handler auf. Man spricht auch von Event-Driven Program. Achtung: es handelt sich nicht um ein verteiltes Programm: weder im Code noch in der Implementierung wird mit Nachrichten operiert. WS 13/14 ALP 5 - Ereignisbasierte Systeme 8

9 Verteilte Version des Beobachter-Musters: Die Benachrichtigung (event notification) erfolgt durch gepufferten Nachrichtenversand zwischen Prozessen. è ereignisbasiertes System WS 13/14 ALP 5 - Ereignisbasierte Systeme 9

10 14.2 Gruppenkommunikation! Benachrichtigung (event notification) über ein Ereignis durch einen Herausgeber (publisher) geht an mehrere Abonnenten (subscribers). Gruppenkommunikation: Konzentrierung auf drei Aspekte: Verwaltung der Abonnenten Nachrichten-Pufferung Dienstqualität WS 13/14 ALP 5 - Ereignisbasierte Systeme 10

11 Operationen für die Verwaltung der Abonnenten: anmelden abmelden Beobachter-Muster: register!unregister!!!!addlistener!removelistener! Benannte Gruppe: join!!leave Ereignis-Dienst: subscribe!unsubscribe!! WS 13/14 ALP 5 - Ereignisbasierte Systeme 11

12 Beispiel 1 für Gruppenkommunikation: UDP Multicast: Gruppenname: IP-Adresse im Bereich Verwaltung: multicastsocket.joingroup (ip) (Java)!!!multicastsocket.leaveGroup(ip)! Komunikation: multicastsocket.receive(datagram)!!!socket.send(datagramwithipandport)!!!nachricht geht an alle Stationen, auf denen ein entsprechendes joingroup gemacht wurde, und dort an den mit dem Port verbundenen Prozess. Offene Gruppe Sender muss nicht Mitglied sein WS 13/14 ALP 5 - Ereignisbasierte Systeme 12

13 Verteilte Implementierung: Lokalnetz-Hardware, IP Multicast und Internet Group Management Protocol (IGMP) Pufferung: bei den Teilnehmern - nur aktuelle Teilnehmer erhalten die Nachricht! (wie bei Instant Messaging ) Qualität: verlustbehaftet; kausal und total geordnet nur im Lokalnetz, sonst keine Ordnungsgarantien WS 13/14 ALP 5 - Ereignisbasierte Systeme 13

14 Beispiel 2 für Gruppenkommunikation: JGroups: Gruppenname: mnemonischer Name (für ein cluster ) Verwaltung: channel.connect("chatcluster") (Java)! channel.disconnect()! Komunikation: channel.setreceiver(receiver) für Callback!!mit receive(message msg){... event handling...}!!!channel.send(msg)!!!nachricht geht an alle Prozesse, die sich bei ChatCluster angemeldet haben. Geschlossene Gruppe Sender muss Mitglied sein. WS 13/14 ALP 5 - Ereignisbasierte Systeme 14

15 Verteilte Implementierung: reliable multicast - nichttrivialer verteilter Algorithmus, auf IP Multicast aufbauend Pufferung: minimal bei den Empfängern (Callback) - nur aktuelle Teilnehmer erhalten die Nachricht! (Instant Messaging) Qualität: verlustfrei; reihenfolgetreu und total geordnet! WS 13/14 ALP 5 - Ereignisbasierte Systeme 15

16 Beispiel 3 für Gruppenkommunikation: JMS (Java Message System) Gruppenname: mnemonischer Name für ein Thema (topic), an dem die Teilnehmer interessiert sind Verwaltung: topic = (Topic)jndiContext.lookup(topicName);!!subscriber =....createsubscriber(topic);!!publisher =....createpublisher (topic);!!topicconnection.start();!!topicconnection.close();!! Komunikation: subscriber.setmessagelistener(listener);!!!!!!! publisher.publish(message);!!für Callback!!Offene Gruppe.! WS 13/14 ALP 5 - Ereignisbasierte Systeme 16

17 Implementierung: zentraler Server J2EE Server (auch mehrere kooperierend) betreut mehrere Gruppen/Themen Pufferung: beim Server. Dauerhafte Abonnements (durable subscriptions): Abonnent richtet benanntes Abonnement ein und meldet sich ab. Nach erneuter Anmeldung kann er das Abonnement wieder nutzen. Zwischenzeitlich versendete Nachrichten gehen nicht verloren. ( S. 18) Qualität: verlustfrei, reihenfolgetreu; auch transaktional für mehrere Nachrichten. WS 13/14 ALP 5 - Ereignisbasierte Systeme 17

18 non-durable vs. durable subscriptions WS 13/14 ALP 5 - Ereignisbasierte Systeme 18

19 Anmerkungen: JMS ist ein typisches Beispiel für Message-Oriented Middleware: Sender/Empfänger kennen einander nicht: räumliche Entkoppelung Sender/Empfänger existieren unabhängig voneinander: zeitliche Entkoppelung Transaktionale Sicherungen Solche Systeme unterstützen auch einfache Nachrichten-Schlangen (missverständlich Point-to-Point-Kommunikation genannt); Operationen send/receive. Wer übernimmt die Initiative für die Nachrichtenauslieferung? Push mode: der Sender über einen Listener (kein Puffern) Pull mode: der Empfänger mittels receive-operation WS 13/14 ALP 5 - Ereignisbasierte Systeme 19

20 14.3 Ereignisdienste! (event services, publish/subscribe systems) Benachrichtigung mittels Gruppenkommunikation bedeutet: Gruppe ó Thema (topic, subject) Für publish/subscribe größere Flexibilität erforderlich, z.b. herausgeben abonnieren mit Filter Aktuelle Börsenkurse Kurs der XY-Aktie Pegelstand liegt bei 6,70 Pegel übersteigt 7,00 WS 13/14 ALP 5 - Ereignisbasierte Systeme 20

21 (vgl. 14.1, Bild S. 4) kündigen Ereignisdienst veröffentlichen abonnieren benachrichtigen Herausgeber Abonnenten Ereignisdienst praktiziert Filterung der Nachrichten WS 13/14 ALP 5 - Ereignisbasierte Systeme 21

22 Themenbasierte Filterung Einfache Themen: Ereignis-Dienst fungiert wie Verwalter mehrerer Gruppen (z.b. wie einfaches JMS, S. 16). Themen-Hierarchie: Abonnent für Thema X erhält alle Nachrichten zu X und zu allen Unterthemen von X. Vorteil: einfach zu realisieren Nachteil: geringe Flexibilität (Typbasierte Filterung: Typhierarchie Typsicherheit) WS 13/14 ALP 5 - Ereignisbasierte Systeme 22

23 Inhaltsbasierte Filterung Über Attribute von Ereignissen kann der Abonnent die relevanten Ereignisse charakterisieren, z.b. subscribe("nystockmarket", "Exxon<90 & Chevron<110")! subscribe("pegelelbe", "Pirna>800")! Vorteil: sehr flexibel Nachteil: aufwendiger zu realisieren Weitere Filtertechniken... (Ontologien, Ortsabhängigkeit, XML) WS 13/14 ALP 5 - Ereignisbasierte Systeme 23

24 ! Inhaltsbasierte Filterung wird bereits von JMS unterstützt: Ein Herausgeber für ein Thema alerts : TextMessage message = session.createtextmessage();! message.settext("beware of virus ");! message.setstringproperty("subject", "Virus");! publisher =....createpublisher (alerts);! publisher.publish(message);!! Ein Abonnent für das Thema alerts : String selector = "(Subject='Virus' OR Subject='Worm')"; subscriber = session.createsubscriber(alerts, selector); subscriber.setmessagelistener(new AlertListener);! Syntax von Selektoren: Teil der Syntax von SQL92 für bedingte Ausdrücke WS 13/14 ALP 5 - Ereignisbasierte Systeme 24

25 Weitere Systeme: CORBA Notification Service docs.oracle.com/cd/e13203_01/tuxedo/tux80/notify/evnt_api.htm IBM WebSphere MQ (früher MQSeries ) publib.boulder.ibm.com/infocenter/wmqv7/v7r0/index.jsp? topic=%2fcom.ibm.mq.mqovervw.doc%2fmq50040_.htm Oracle Streams Advanced Queueing (AQ) docs.oracle.com/cd/e11882_01/server.112/e11013/toc.htm MS Notification Services technet.microsoft.com/en-us/library/ms170337(v=sql.90).aspx... WS 13/14 ALP 5 - Ereignisbasierte Systeme 25

26 14.4 Event Routing! Komplexe Ereignisdienste sind i.a. im Netz verteilt realisiert: Virtuelles Netz (overlay network) im realen Internet Wegfindung der Nachrichten: Event Routing Herausforderungen: zielgerichtete Verteilung der Nachrichten an die jeweiligen Abonnenten, ohne das gesamte Netz zu fluten. Änderungen im virtuellen Netz Änderungen im realen Netz (Mobilität!) WS 13/14 ALP 5 - Ereignisbasierte Systeme 26

27 Matching Event routing Event flooding Subscription flooding Rendezvous Filter-based Blind gossip Informed gossip Flooding Selective diffusion Gossiping Overlay infrastructures Broker overlay P2P structured overlay P2P unstructured overlay Network protocols TCP/IP IP Multicast SOAP b/g WS 13/14 ALP 5 - Ereignisbasierte Systeme 27

28 Mit Ereignissen fluten x>30 x=22 x=167 x<18 AND x>10 x=30 OR x>200 x>10 x>40 x<5 x<>30 x=30 Event routing WS 13/14 ALP 5 - Ereignisbasierte Systeme 28

29 x>30 IP x x<>30 IP y x<5 IP z x>40 IP w x>10 IP xyz x=22 Mit Abonnements fluten (falls Abonnements eher statisch) x>30 x=167 x<18 AND x>10 x=30 OR x>200 x>10 x>40 x<5 x<>30 x=30 Event routing WS 13/14 ALP 5 - Ereignisbasierte Systeme 29

30 Gefilterte Wegfindung a x>=30 OR (x<18 AND x>10) b x>=30 OR (x<18 AND x>10) 3 ANY 5 ANY ANY x>30 e ANY x=22 x=167 5 x>10 OR x<5 x<18 AND x>10 6 x>10 8 x<5 9 ANY 3 x>=30 OR (x<18 AND x>10) d ANY 9 x>10 OR x<5 f - x=30 OR x>200 x>40 x=30 x>10 7 x>10 5 ANY x<5 x<>30 WS 13/14 ALP 5 - Ereignisbasierte Systeme 30

31 Zusammenfassung! Ereignisbasierte Interaktion: mehrere Instanzen (Objekte, Prozesse,...) erhalten die gleiche Nachricht. Dem Nachrichten-Produzenten ist es i.d.r. egal, was die Empfänger mit den Nachrichten machen. Das Beobachter-Muster ist die elementare sequentielle Version der ereignisbasierten Interaktion. Gruppenkommunikation ist die verteilte Version, verteilt implementiert (Multicast) oder über zentralen Server. WS 13/14 ALP 5 - Ereignisbasierte Systeme 31

32 Ereignisdienst (event service, publish/subscribe service) verwendet zentralen Server (oder entsprechenden Verbund), insbesondere zur Filterung von Benachrichtigungen. Geschicktes Event Routing sorgt dafür, dass Nachrichten nur dorthin weitervermittelt werden, wo Abonnenten darauf warten. WS 13/14 ALP 5 - Ereignisbasierte Systeme 32

33 Quellen! Multicast: tldp.org/howto/multicast-howto.html download.java.net/jdk7/archive/b123/docs/api/java/net/ Jgroups: MulticastSocket.html JMS: docs.oracle.com/javaee/6/tutorial/doc/bncdq.html docs.oracle.com/javaee/1.3/jms/tutorial/1_3_1-fcs/ doc/jms_tutorialtoc.html A. Carzaniga et al.: A Routing Scheme for Content-Based Networking. Proc. IEEE INFOCOM G. Mühl: Publish/Subscribe-Systeme. Vorlesungsfolien A.M. Hinze, A. Buchmann: Principles and Applications of Distributed Event-Based Systems. IGI Global WS 13/14 ALP 5 - Ereignisbasierte Systeme 33