Einordnung von Middleware

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1 Middleware-Technologien SS 2004 Prof. Dr. Stefan Böttcher Universität Paderborn Datenbanken und Informationssysteme 2 - SS Middleware - Prof. Dr. Stefan Böttcher Folie 1 Einordnung von Middleware??? Client Netzwerk Server Applikation (Such-)Dienste, Web-Shop,... Kataloge, Dienste, Mall, Bank,... Software Web-Browser, Applet,... Middleware, Internet,... Web-Server, Datenbank-S.,... Hardware PC, Laptop, Handy,... Festnetz, Funknetz,... Unix-Rechner,... Datenbanken und Informationssysteme 2 - SS Middleware - Prof. Dr. Stefan Böttcher Folie 2 Prof. Dr. Stefan Böttcher 1

2 IT- und TK-Infrastruktur??? Client Netzwerk Server Applikation (Such-)Dienste, Web-Shop,... Kataloge, Dienste, Mall, Bank,... Software Web-Browser, Applet,... Internet,..., Middleware Web-Server,..., Application-Server Hardware PC, Laptop, Handy,... Festnetz, Funknetz,... Unix-Rechner,... Datenbanken und Informationssysteme 2 - SS Middleware - Prof. Dr. Stefan Böttcher Folie 3 Multi-Tier-Middleware-Architektur Benutzeransicht Eingabe Datenbank Präsentation (View) Middleware Business- Logik DB-Zugr. Programm Client Server Datenbanken und Informationssysteme 2 - SS Middleware - Prof. Dr. Stefan Böttcher Folie 4 Prof. Dr. Stefan Böttcher 2

3 Überblick: Middleware-Technologie Client Middleware Server Java-Remote Methode Invocation (RMI) Enterprise Java Beans (EJB) Common Object Request Broker Architecture (CORBA) Simple Object Access Protocol (SOAP) Sprachen auf Client und Server können verschieden sein Datenbanken und Informationssysteme 2 - SS Middleware - Prof. Dr. Stefan Böttcher Folie 5 Überblick: Middleware-Technologie Client Middleware Server Java Java-RMI Java oder EJB JNI JNI alle Sprachen alle Sprachen Datenbanken und Informationssysteme 2 - SS Middleware - Prof. Dr. Stefan Böttcher Folie 6 Prof. Dr. Stefan Böttcher 3

4 Überblick: Middleware-Technologie Client Middleware Server alle alle Sprachen CORBA Sprachen Datenbanken und Informationssysteme 2 - SS Middleware - Prof. Dr. Stefan Böttcher Folie 7 Überblick: Middleware-Technologie Client Middleware Server viele Sprachen viele Sprachen XML SOAP XML Datenbanken und Informationssysteme 2 - SS Middleware - Prof. Dr. Stefan Böttcher Folie 8 Prof. Dr. Stefan Böttcher 4

5 Software zur Vernetzung Internet-Technologien Web-Client Web-Server Dokumentsprachen Datenbankkopplung Andere Middleware ( CORBA, Java-RMI, SOAP, EJB,... ) Client-Technologie Server-Technologie... (unterschiedliche weitere T.) Datenbanken und Informationssysteme 2 - SS Middleware - Prof. Dr. Stefan Böttcher Folie 9 Überblick über Middleware? Client Middleware Server Middleware = womit Client und Server kommunizieren Java-RMI : Java CORBA : Java, C++,... (alle Sprachen) SOAP : XML & Java, XML & Datenbanken und Informationssysteme 2 - SS Middleware - Prof. Dr. Stefan Böttcher Folie 10 Prof. Dr. Stefan Böttcher 5

6 RMI und Datenbank-Kopplung Java Remote Methode Invocation (RMI) Applets JDBC Connection Pooling Datenbanken und Informationssysteme 2 - SS Middleware - Prof. Dr. Stefan Böttcher Folie 11 RMI und Objektserialisierung RMI: Aufruf von Methoden in entfernt definierten Klassen RMI-Server RMI-Client RMI-Verbindung Registrierung via rmiregistry RMI-Compiler erzeugt aus Klassen Stubs und Skeleton-Klassen Binden der Objekte, dann Aufruf wie bei lokalen Objekten Serialisierung: Objekte werden als Datenstrom übertragen Datenbanken und Informationssysteme 2 - SS Middleware - Prof. Dr. Stefan Böttcher Folie 12 Prof. Dr. Stefan Böttcher 6

7 import java.rmi.*; RMI-Code (Client) Entfernter Server (Typ=interface) public class Bank { public interface RemoteBank extends Remote { public String conc(string s1, String s2) throws RemoteException ; // interface für Server // was Server bietet public static void main(string[] args) { try { // Suche Server mit Name "bankname" RemoteBank bank = // Serverobjekt (RemoteBank) Naming.lookup("rmi:// /bankname"); String ret = bank.conc(args[0], args[1]); // Aufruf an Serverobjekt System.out.println(ret) ; // Fange und zeige RMI-Exceptions catch (Exception e) { System.out.println(e); // main Datenbanken und Informationssysteme 2 - SS Middleware - Prof. Dr. Stefan Böttcher Folie 13 IP Servicename import java.rmi.*; import java.rmi.server.*; import Bank.*; RMI-Code (Server) // lade das Interface für RemoteBank public class RemoteBankServer extends UnicastRemoteObject implements RemoteBank { public RemoteBankServer() throws RemoteException { super(); // Implementierung der Remote-Methode conc aus Interface RemoteBank public synchronized String conc (String s1, String s2) throws RemoteException { System.out.println( s1 + " :: " + s2 ) ; return s1+s2 ; public static void main(string[] args) { try { RemoteBankServer bank = new RemoteBankServer(); // erzeugt Serverobjekt Naming.rebind("bankname", bank); // sein Name ist "bankname" System.out.println("bankname ist bereit."); catch (Exception e) { System.err.println(e); Datenbanken und Informationssysteme 2 - SS Middleware - Prof. Dr. Stefan Böttcher Folie 14 Prof. Dr. Stefan Böttcher 7

8 RMI: Arbeitsweise / Codegenerierung 1. Alle Java-Programme übersetzen: javac *.java 2. Das Server-Programm vorübersetzen mit rmic rmic RemoteBankServer erzeugt Code zum Datentransfer über das Netz 3. Einen Registrierungsprozeß für rmi-server starten Fenster1: rmiregistry 4. Das Server-Programm starten Fenster2: java RemoteBankServer 5. Das Client-Programm starten Fenster3 (evtl. auf einem anderen Rechner): java Bank ab xy Datenbanken und Informationssysteme 2 - SS Middleware - Prof. Dr. Stefan Böttcher Folie 15 Eingabe 3-Tier-Architecktur mit RMI Produktdatenbank HTML- Seite Browser Applet RMI Business- Logik (Java) RMI DB-Zugr. Programm Client Application-Server DB-Server + Session-Konzept erlaubt zwischenzeitliche Interaktion + Last zwischen Client und Applicationserver frei verteilbar + in der Regel geringere Serverlast (verteilt auf 2 Server) +/- Client muß Java-fähige Browser nutzen - Server müssen Java-fähige Schnittstelle bieten (Java/Corba) Datenbanken und Informationssysteme 2 - SS Middleware - Prof. Dr. Stefan Böttcher Folie 16 Prof. Dr. Stefan Böttcher 8

9 RMI: Übung 1. Kopieren Sie die RMI-Programme (z.b. vom Dozentenrechner) in ein Verzeichnis auf Ihrem Rechner und ändern Sie Bank.java so, daß die IP Ihres Rechners eingetragen ist. 2. Alle Java-Programme übersetzen: > javac *.java 3. Das Server-Programm vorübersetzen mit rmic > rmic RemoteBankServer erzeugt Code zum Datentransfer über das Netz 4. Einen Registrierungsprozeß für rmi-server starten Fenster1: > rmiregistry 5. Das Server-Programm starten Fenster2: > java RemoteBankServer 6. Das Client-Programm starten Fenster3 (evtl. auf anderem Rechner): > java Bank ab xy Datenbanken und Informationssysteme 2 - SS Middleware - Prof. Dr. Stefan Böttcher Folie 17 Applet-Parameter lesen In der HTML-Datei: <Applet code= applet4.class width= 400 height= 200 > < Param name= filiale value= Frankfurt am Main > </Applet> Nutzung in applet4.java: String filialort = ; try { filialort = getparameter( filiale ) ; catch ( Exception e ) { Datenbanken und Informationssysteme 2 - SS Middleware - Prof. Dr. Stefan Böttcher Folie 18 Prof. Dr. Stefan Böttcher 9

10 Applet-Parameter lesen (2) import java.awt.*; import java.applet.*; public class applet4 extends Applet { String ausgabe ; String filialort = " " ; Label l = new Label ("Ihr Wohnort: ") ; TextField tf = new TextField("",15) ; TextArea anzeige = new TextArea("",6,50); public void init() // wird 1x beim starten gerufen { try { filialort = getparameter("filiale") ; tf.settext( filialort ) ; catch (Exception e) { this.add( l ) ; this.add( tf ) ; this.add( anzeige ) ; public void paint (Graphics g) // bei jedem Neuzeichnen { ausgabe = "\nkaufen Sie am besten in unserer Filiale\n" + tf.gettext() ; anzeige.settext(ausgabe); // in die TextArea schreiben Datenbanken und Informationssysteme 2 - SS Middleware - Prof. Dr. Stefan Böttcher Folie 19 Applet-Beispiel : alter import java.awt.*; import java.applet.* ; public class alter extends Applet { Label label = new Label("Ihr Alter bitte:") ; TextField tf = new TextField( 50", 3) ; TextArea ta = new TextArea("",4,70) ; public void init() { this.add(label) ; this.add(tf) ; this.add(ta) ; public void paint (Graphics g) { rechne() ; public void rechne () // aufgerufen von paint, also beim neu zeichnen { String ausgabe ; String salter = tf.gettext() ; try { // wandle String salter in int alter um : int alter = Integer.valueOf( salter ).intvalue() ; int gebjahr = alter ; ausgabe = "Sie sind " + gebjahr + " oder " + (gebjahr-1) + " geboren."; catch (Exception e) { ausgabe = "Zahl erwartet" ; ta.settext(ausgabe); //den Ausgabestring in die TextArea schreiben Datenbanken und Informationssysteme 2 - SS Middleware - Prof. Dr. Stefan Böttcher Folie 20 Prof. Dr. Stefan Böttcher 10

11 Ereignisbehandlung in Applets ActionListener.ActionPerformed wird aufgerufen, wenn Knopf1 gedrückt wird oder bei Return im Textfeld. import java.awt.* ; import java.awt.event.* ; public class alter extends Applet { //... Button knopf1 = new Button( Button knopf1 ) ; TextField tf = new TextField ( TextField tfio ) ; public void init() { //... ActionListener gedrückt = new ActionListener() { public void actionperformed (ActionEvent e) { rechne() ; ; // das soll geschehen knopf1.addactionlistener(gedrückt); // wenn knopf1 gedrückt tf.addactionlistener(gedrückt); // oder bei Return in tfio Datenbanken und Informationssysteme 2 - SS Middleware - Prof. Dr. Stefan Böttcher Folie 21 Java-Archive Zusammenfassung mehrere übersetzter Java-.class-Files Erzeugen mit: C:\java> jar cf sammlung.jar *.class [evtl. weitere Dateien] Jar-File verwenden im Applet-Tag: <Applet archive= sammlung.jar code= applet1.class width= 400 height= 200 > </Applet> applet1.class wird gestartet in sammlung.jar werden alle benötigten Klassen gesucht Datenbanken und Informationssysteme 2 - SS Middleware - Prof. Dr. Stefan Böttcher Folie 22 Prof. Dr. Stefan Böttcher 11

12 Was ist und was bietet JDBC Paket von Java-Klassen zum DB-Zugriff mit SQL vom Ziel-DBMS unabhängige API Standard seit Java 1.1 Java-Programm JDBC: API Treibermanager Treiber Zieldatenbanksystem Datenbanken und Informationssysteme 2 - SS Middleware - Prof. Dr. Stefan Böttcher Folie 23 Java-Interfaces von JDBC SQLDriver : Treiber für ein Ziel-DBMS oder ODBC SQLDriverManager : registriert Treiber Connection : Für Verbindungen Statement : für Statement-Objekt, z.b. Query ResultSet : für Ergebnismenge Die Klassen zu diesen Interfaces werden von DB-Herstellern implementiert JDBC-ODBC-Brücke wird von SUN mitgeliefert Datenbanken und Informationssysteme 2 - SS Middleware - Prof. Dr. Stefan Böttcher Folie 24 Prof. Dr. Stefan Böttcher 12

13 Datenbankzugriffe mit JDBC Treiber laden Class c = Class.forName("sun.jdbc.odbc.JdbcOdbcDriver"); Verbindung herstellen con = DriverManager.getConnection("jdbc:odbc:odbc2access"); Statement-Objekte definieren Statement stmt = con.createstatement() ; Datenbank zugreifen, z.b. einfügen stmt.executeupdate( insert into Liefert values( IBM, pc500, 2500,6) ); Statement und Verbindung zum DBMS schließen stmt.close( ) ; con.close( ) ; Datenbanken und Informationssysteme 2 - SS Middleware - Prof. Dr. Stefan Böttcher Folie 25 Datenbank-Anfragen mit JDBC Class c = Class.forName("sun.jdbc.odbc.JdbcOdbcDriver"); con = DriverManager.getConnection("jdbc:odbc:odbc2access"); Statement stmt = con.createstatement() ; Datenbankanfrage stellen ResultSet rsliefert = stmt.executequery( select * from Liefert where Teil = pc500 ); while ( rsliefert.next( ) ) // hole nächstes Tupel aus Result-Set { ausgabe += rsliefert.getstring( "Lieferant" ) ; // ggf. weitere Spalten ausgeben stmt.close( ) ; con.close( ) ; Datenbanken und Informationssysteme 2 - SS Middleware - Prof. Dr. Stefan Böttcher Folie 26 Prof. Dr. Stefan Böttcher 13

14 Zugriff auf Unix-Datenbanken Treiber laden Class c = Class.forName( com.sybase.jdbc.sybdriver"); Verbindung herstellen con = DriverManager.getConnection("userid", "password", "jdbc:sybase:tds:beethoven.uni-paderborn.de:4100/kunden"); Internetadresse Port Datenbank Alles weitere wie für Access: Statement-Objekt definieren, Datenbank zugreifen, Statement und Verbindung zum DBMS schließen Datenbanken und Informationssysteme 2 - SS Middleware - Prof. Dr. Stefan Böttcher Folie CORBA Einführung IDL Java-Binding Name-Service Datenbanken und Informationssysteme 2 - SS Middleware - Prof. Dr. Stefan Böttcher Folie 28 Prof. Dr. Stefan Böttcher 14

15 Überblick über Middleware? Client Middleware Server Middleware = womit Client und Server kommunizieren Java-RMI : Java CORBA : Java, C++,... (alle Sprachen) SOAP : XML & Java, XML & Datenbanken und Informationssysteme 2 - SS Middleware - Prof. Dr. Stefan Böttcher Folie 29 Heterogene verteilte Anwendungen Vorführung Bezahlung Verkauf Auslieferung Katalog 1 Katalog n Versand Datenbanken und Informationssysteme 2 - SS Middleware - Prof. Dr. Stefan Böttcher Folie 30 Prof. Dr. Stefan Böttcher 15

16 Common Object Request Broker Architecture (CORBA) CORBA- Anwendung BOA/POA C / Java /... unter Windows /... LapTop Client / Server Anwendungskommunikation Homogene Anwendungsebene Implementierungsdetails verborgen CORBA- Anwendung BOA/POA C++ / Fortran / Cobol /... unter Unix/... Unix-Rechner, Großrechner Server / Client Datenbanken und Informationssysteme 2 - SS Middleware - Prof. Dr. Stefan Böttcher Folie 31 Verteilte Anwendungen und Dienste in Corba Anwendung Teil 1 (Server/Client) Anwendung Teil 2 (Client/Server) Object Request Broker (ORB) Namensdienst (CosNaming) Transaktionen (OTS) Security Datenbanken und Informationssysteme 2 - SS Middleware - Prof. Dr. Stefan Böttcher Folie 32 Prof. Dr. Stefan Böttcher 16

17 Ziele und Konzepte von CORBA Portabilität Interoperabilität Objektorientierung Verteilungstransparenz Sprachtransparenz Integration von Alt-Code - auf andere Plattformen - Plattformübergreifende Programme - wie OOP, jedoch verteilt - entfernte Objekte über ORB - verschiedene Sprachen integrierbar ( C, C++, Cobol, Fortran, Java,...) - trennt Interface und Implementierung Datenbanken und Informationssysteme 2 - SS Middleware - Prof. Dr. Stefan Böttcher Folie 33 Begriffe aus CORBA CORBA-Objekt Request Client Server Objektreferenz - besitzt eine Objektreferenz und ist dadurch lokalisierbar vom ORB, besitzt Interface, seine Methoden können aufgerufen werden - Aufruf einer Methode für ein Objektes incl. (ggf.) Rückgabe des Ergebnisses - ruft Methode für ein Objekt auf - Programm, in dem das Objekt lebt, das den Methodenaufruf erhält - Nummer, die ein Objekt eindeutig identifiziert Datenbanken und Informationssysteme 2 - SS Middleware - Prof. Dr. Stefan Böttcher Folie 34 Prof. Dr. Stefan Böttcher 17

18 Interface Definition Language (IDL) module Bank { interface Konto { readonly attribute float kontostand; float einzahlen(in float betrag);... beschreibt Dienst / Interface ( Was wird geboten ) aus IDL werden Skeletons und Stubs für verschiedene Implementierungssprachen und Aufrufsprachen generiert Datenbanken und Informationssysteme 2 - SS Middleware - Prof. Dr. Stefan Böttcher Folie 35 Grundidee: Aufrufe über Proxies CORBA-Client bzw. RMI-Client Client-Aufruf:... = Obj1.einzahlen(50); CORBA-Server Bzw. RMI- Server Server-Anwendung: Obj1 float einzahlen(...) {... Client-Stub:....einzahlen(50); Server-Skeleton:....einzahlen(50); Object Request Broker (ORB) bzw. RMI-Verbindung Datenbanken und Informationssysteme 2 - SS Middleware - Prof. Dr. Stefan Böttcher Folie 36 Prof. Dr. Stefan Böttcher 18

19 Rückgabewerte über Proxies CORBA-Client Client-Aufruf:... = Obj1.einzahlen(50); CORBA-Server Server-Anwendung: Obj1 float einzahlen(...) {... Client-Stub:....einzahlen(50); Server-Skeleton:....einzahlen(50); Object Request Broker (ORB) Datenbanken und Informationssysteme 2 - SS Middleware - Prof. Dr. Stefan Böttcher Folie 37 Objektreferenzen identifizieren Objekt eindeutig können null sein oder auf nicht-existente Objekte zeigen sind typisiert verbergen die Objekt-Lokation unterstützen spätes Binden können persistent sein sind interoperabel Datenbanken und Informationssysteme 2 - SS Middleware - Prof. Dr. Stefan Böttcher Folie 38 Prof. Dr. Stefan Böttcher 19

20 Web-Anbindung von Altanwendungen Browser HTML-Seite Applet OA,Stub,... Web-Aufruf Implementierungsdetails verborgen Object Request Broker (ORB) Web-Server (http) Altanwendung (Cobol,...) OA,Skeleton,... Client CORBA-Server Datenbanken und Informationssysteme 2 - SS Middleware - Prof. Dr. Stefan Böttcher Folie 39 Interoperabilität Jede CORBA-Implementierung unterstützt IIOP ( Internet Inter-ORB Protocol ), d.h. sie kann IOR ( interoperable Objektreferenzen ) erzeugen Datenbanken und Informationssysteme 2 - SS Middleware - Prof. Dr. Stefan Böttcher Folie 40 Prof. Dr. Stefan Böttcher 20

21 Interface Definition Language (IDL) module Bank { interface Konto { readonly attribute long kontonummer; readonly attribute float kontostand; float einzahlen(in float betrag); beschreibt Dienste / Interfaces ( Was wird geboten ) aus IDL werden Skeletons und Stubs für verschiedene Implementierungssprachen und Aufrufsprachen generiert Datenbanken und Informationssysteme 2 - SS Middleware - Prof. Dr. Stefan Böttcher Folie 41 Java Binding (Abbildung IDL Java) package Bank; // Java public interface Konto { extends KontoOperations public interface KontoOperations { int kontonummer (); float kontostand (); float abheben (float betrag);... module Bank { IDL interface Konto { readonly attribute long kontonummer; readonly attribute float kontostand; float einzahlen(in float betrag); Datenbanken und Informationssysteme 2 - SS Middleware - Prof. Dr. Stefan Böttcher Folie 42 Prof. Dr. Stefan Böttcher 21

22 idlj generiert Interfaces und Code BankClient einzahlen(50); Uses ObjRef of interface Konto class _KontoStub CORBA-Client interface Konto { > idlj Bank.idl Object Request Broker (ORB) Altcode class KontoImpl einzahlen(int b){... extends class _KontoImplBase interface Konto BankServer CORBA-Server Datenbanken und Informationssysteme 2 - SS Middleware - Prof. Dr. Stefan Böttcher Folie 43 implements uses Object of Verteilte Dienste laufen lassen 3. BankClient einzahlen(50); interface Konto class _KontoStub Object Request Broker (ORB) Namensdienst ( > tnameserv ) class KontoImpl einzahlen(int b){... class _KontoImplBase interface Konto BankServer 2. Suchen (resolve) 1. Anmelden (bind) Datenbanken und Informationssysteme 2 - SS Middleware - Prof. Dr. Stefan Böttcher Folie 44 Prof. Dr. Stefan Böttcher 22

23 IDL Abbildung IDL Java Java Bezeicher abc, new Bezeicher abc, _new Modul module M1 {... ; Paket package M1; Basistypen long, float, string int, float, java.lang.string interface I {... ; public interface IOperations{ public interface I extends IOperations,... readonly attribute long a ; public int a() ; attribute long a ; public void a(int x) ; zusätzlich long f1(in long x) raises (Ex); public int f1(int x) throws Ex ; f2(inout float y) ; public void f2(floatholder y) ; Nutzung in Java: FloatHolder h = new FloatHolder(); h. value = 77 ; f2( h ) ; System.out.println( h. value ) ; Datenbanken und Informationssysteme 2 - SS Middleware - Prof. Dr. Stefan Böttcher Folie 45 Namensauflösung Serverobjekte haben Objektreferenzen (IOR) Wie findet der Client ein Serverobjekt? Client sucht Dienste über Namen Ł Namensauflösung (über initial service CosNaming) heute Standard IOR über Fremdkanal zum Client schicken (Webserver, Mail,... ) erfordert mehrere Kommunikationswege Ł umständlich Bind Variante Ł Zugriff über CosNaming wird verborgen ( z.b. Visibroker ) Datenbanken und Informationssysteme 2 - SS Middleware - Prof. Dr. Stefan Böttcher Folie 46 Prof. Dr. Stefan Böttcher 23

24 Namensauflösung mit Namensdienst Namensdienst : initaler Service Ł Client erfährt IOR bei ORB-Initialisierung Namensraum : hierarchisch (ähnlich Unix-Dateisystem) jeder Name wird gebunden und gesucht in einem Kontext (~Verzeichnis) Pfadaufbau zum Namen beginnt beim Root-Kontext Server: Namen binden an (bind) und lösen von (resolve) Diensten ( Dienste (=Objekte) leben unabhängig von ihren Namen weiter ) Client: Über Namen mit Namensdienst Objektreferenz suchen Datenbanken und Informationssysteme 2 - SS Middleware - Prof. Dr. Stefan Böttcher Folie 47 Dynamisches Einbinden von Code Interface Repository ( IR ) speichert interfaces kann dynamisch neue Interfaces hnzufügen Dynamic Invocation Interface ( DII ) erlaubt die Konstruktion von Requests für Interfaces, die zur Compilezeit noch nicht bekannt sind Dynamic Skeleton Interface ( DSI ) erlaubt die Behandlung von zur Compilezeit unbekannten Operationen Datenbanken und Informationssysteme 2 - SS Middleware - Prof. Dr. Stefan Böttcher Folie 48 Prof. Dr. Stefan Böttcher 24

25 Überblick: ORB-Schnittstellen Client Server ORB Interface Statische Stubs Dynamic Invocation Interface ORB Interface Statische Skeletons Dynamic Skeleton Interface ORB Kern (Client) ORB Kern (Server) Netzwerk Datenbanken und Informationssysteme 2 - SS Middleware - Prof. Dr. Stefan Böttcher Folie 49 Prof. Dr. Stefan Böttcher 25