Einführung: Verteilte Systeme - Remote Method Invocation -

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1 Einführung: Verteilte Systeme - - Prof. Dr. Michael Cebulla 11. Dezember 2014 Fachhochschule Schmalkalden Wintersemester 2014/15 1 / 43 M. Cebulla Verteilte Systeme

2 Gliederung 1 2 Architektur RMI Kommunikation / 43 M. Cebulla Verteilte Systeme

3 Outline 1 2 Architektur RMI Kommunikation / 43 M. Cebulla Verteilte Systeme

4 RPC 4 / 43 M. Cebulla Verteilte Systeme

5 Remote Object Schnittstellen 5 / 43 M. Cebulla Verteilte Systeme

6 Was ist CORBA 6 / 43 M. Cebulla Verteilte Systeme

7 Einsatzgebiete CORBA 7 / 43 M. Cebulla Verteilte Systeme

8 Outline Architektur RMI Kommunikation 1 2 Architektur RMI Kommunikation / 43 M. Cebulla Verteilte Systeme

9 Java Distributed Objects Architektur RMI Kommunikation OO-Client/Server Objektorientierte Version der Client/Server-Programmierung Auf dem Server werden verteilte Objekte gehalten, die über Referenzen dem Client zugänglich sind Der Client erhält Referenzen zu diesen Objekten und ruft Methoden auf ihnen auf Die RMI-Infrastruktur übernimmt die Kommunikation 9 / 43 M. Cebulla Verteilte Systeme

10 Typische Aufgaben Architektur RMI Kommunikation Lokalisierung von remote Objects. Referenzen für remote Objects können z.b. aus der RMI-Registry bezogen werden. Kommunikation mit remote Objects. Die Details der Kommunikation werden durch RMI erledigt. Für den Programmierer sieht die Kommunikation wie ein normaler Methodenaufruf aus. Klassendefinitionen laden für Objekte, die versendet werden. 10 / 43 M. Cebulla Verteilte Systeme

11 Dynamisches Laden von Code Architektur RMI Kommunikation Klassen, die auf einer Java VM nicht bekannt sind, können nachgeladen werden (auch remote) Auf diese Weise können neue Typen und Funktionen dynamisch in eine bestehende Applikation geladen werden. 11 / 43 M. Cebulla Verteilte Systeme

12 Architektur RMI Kommunikation Remote Interface, Object, and Methods Eine verteilte RMI-Applikation besteht aus Interfaces und Klassen. Interfaces deklarieren Methoden. Klassen implementieren diese Methoden Remote Object Ein Remote Object implementiert ein Remote-Interface, das durch zwei Eigenschaften charakterisiert ist: Ein remote Interface wird vom Interface java.rmi.remote abgeleitet Jede Methode des Interfaces deklariert java.rmi.remoteexception. 12 / 43 M. Cebulla Verteilte Systeme

13 RMI-Architektur Architektur RMI Kommunikation 13 / 43 M. Cebulla Verteilte Systeme

14 Architektur RMI Kommunikation Entfernte Methodenaufrufe zwischen Objekten auf verschiedenen Rechnern. Alle Kommunikationsteilnehmer sind Objekte Auch Parameterübergabe per Objektreferenz möglich 14 / 43 M. Cebulla Verteilte Systeme

15 RMI-Architektur Architektur RMI Kommunikation Stub-Skeleton-Schicht realisiert Schnittstelle des Serverobjekts auf beiden Seiten Client übergibt Aufruf an Client-Stub. Stub übernimmt Marshalling der Daten und gibt Aufuf an Remote-Reference-Schicht zur Übertragung. Server-Skeleton nimmt Aufruf an, führt Demarshalling der Daten durch und übergibt Aufruf an Server-Objekt. Remote-Reference-Schicht (in JVM integriert). Eine Bibliothek, die anhand von Objektreferenzen Serverobjekte lokalisiert und die Aufrufe weiterleitet. 15 / 43 M. Cebulla Verteilte Systeme

16 Architektur RMI Kommunikation Kommunikationsablauf: RMI-Registry Zur Durchführung eines entfernten Aufrufs wird eine Objektreferenz benötigt Die Referenz (URL) enthält den Namen des Rechners, auf dem das Objekt liegt, die Portnummer des Servers und einen Objektidentifikator des Serverobjektes. Die RMI Registry steht als Namensdienst zur Verfügung 16 / 43 M. Cebulla Verteilte Systeme

17 Outline 1 2 Architektur RMI Kommunikation / 43 M. Cebulla Verteilte Systeme

18 Vorgehensweise: RMI- Entwurf und Realisierung der Komponenten Kompilierung Netzwerkfähigkeit der Klassen sicherstellen Anwendung starten 18 / 43 M. Cebulla Verteilte Systeme

19 Entwurf und Implementierung Definition der Remote Interfaces: Welche Methoden sollen remote aufgerufen werden? Welche Objekte sollen übergeben werden? Implementierung der Remote Objects. Implementierung der Clients. 19 / 43 M. Cebulla Verteilte Systeme

20 RMI-Programmierung Methoden des RMI-Serverobjekts in einer Schnittstellenbschreibung definiert. RMI ist Java-spezifisch; deshalb kann auch die Schnittstelle in Java definiert werden Geringere Komplexität als z.b. CORBA Unterstützung von Call-by-Value-Semantik für den entferten Methodenaufruf: beliebige komplexe Objektstruktruen können serialisiert, über das Netz übertragen und auf der Empfängerseite wiederhergestellt werden. 20 / 43 M. Cebulla Verteilte Systeme

21 Schritte in der RMI-Programmierung Remote Interfaces definieren. Remote Objekte implementieren Clients implementieren. 21 / 43 M. Cebulla Verteilte Systeme

22 Remote Interface Das einfachste Interface für ein Remote-Objekt Definiert die Methoden, die remote aufzurufen sind. Erweitert das java.rmi.remote interface Jede Methode muss eine java.rmi.remoteexception (oder eine Oberklasse) im throw-statement deklarieren 22 / 43 M. Cebulla Verteilte Systeme

23 Remote Objekt Implementierung: Klasse implementiert mindestens ein Remote Interface Definiert einen Konstruktor für das Remote Objekt 23 / 43 M. Cebulla Verteilte Systeme

24 Remote Server Server-Klasse: Erzeugt eine Instanz des Remote-Objekts Bindet die Instanz an einen Namen in der rmiregistry Nachdem das Objekt bei der Registry registriert ist: können remote-referenzen erzeugt werden können Methoden remote aufgerufen werden 24 / 43 M. Cebulla Verteilte Systeme

25 Remote Client Client: Remote Referenz erzeugen Methode aufrufen 25 / 43 M. Cebulla Verteilte Systeme

26 Outline 1 2 Architektur RMI Kommunikation / 43 M. Cebulla Verteilte Systeme

27 Merkmale: Compute Engine ein remote Object auf dem Server stellt Rechenleistung zur Verfügung Client liefern Tasks Die Tasks können dynamisch definiert werden, solange sie ein bestimmtes Interface implementieren Die Tasks werden auf dem Server ausgeführt - die Ergebnisse werden an den Client zurückgesendet 27 / 43 M. Cebulla Verteilte Systeme

28 RMI-Server Der Server-Code besteht aus einem Interface und einer Klasse Das Interface definiert die Methoden, die vom Client aus aufgerufen werden können Die Klasse stellt die Implementierung dar 28 / 43 M. Cebulla Verteilte Systeme

29 RMI-Server II: Interface Remote Interface: package compute; import java.rmi.remote; import java.rmi.remoteexception; public interface Compute extends Remote { <T> T executetask(task<t> t) throws RemoteException; } Das Server-Interface bietet eine Methode executetask(), die es gestattet Tasks an den Server zu übertragen Die Methode executetask() ist remote, d.h. von einer anderen JVM aufzurufen Das Client-Interface Task beschreibt, wie die Aufgaben abzuarbeiten sind 29 / 43 M. Cebulla Verteilte Systeme

30 RMI-Client: Task-Interface package compute; public interface Task<T> { T execute(); } Task-Interface execute() ist keine Remote-Methode Das Task-Interface besitzt eine Typ-Parameter T, der das Ergebnis der Berechnung repräsentiert. Bislang unbekannte Klassen können verarbeitet werden, solange sie das Interface Task implemntieren. 30 / 43 M. Cebulla Verteilte Systeme

31 Die Klasse ComputeEngine Deklariert das implementierte Remote-Interface Definiert eine lokalen Konstruktor Bietet eine Implementierung für jede Remote-Methode 31 / 43 M. Cebulla Verteilte Systeme

32 Objekte übergeben RMI benutzt Serialization, um Objekt by value zu übergeben Ein Objekt ist serialisierbar, wenn seine Klasse das Interface java.io.serializable implementiert - als muss auch die Klasse Task dieses Interface implementieren Argumente oder Rückgabewerte von it remote-methoden können lokale Objekt, remote-objekte oder primitive Datentypen sein. Lokale Objekt müssen java.io.seriazable implementieren Remote-Objekte werden by reference übergeben: Alle Änderungen am Objekt sind im Originalobjekt sichtbar Lokale Objekte werden by value, als Kopie übergeben. 32 / 43 M. Cebulla Verteilte Systeme

33 Die Klasse ComputeEngine II Der SecurityManager ermöglicht den Download von Klassen, die nicht im eigenen Class-Path liegen Die exportobject-methode publiziert einen Stub, der für remote-clientes zur Verfügung steht. Der Stub ist vom Typ des implementierten Interfaces (also Compute). Das remote-objekt wird mit einem Namen an die Registry gebunden 33 / 43 M. Cebulla Verteilte Systeme

34 RMI-Registry Die Registry ist ein spezieller Typ von remote-objekt Sie wird dazu genutzt, Referenzen auf remote-objekte zu erhalten Typischerweise wird nur das erste remote-objekt auf diese Weise erhalten - die weiteren sind i.d.r. als Rückgabewert von Methoden erhältlich 34 / 43 M. Cebulla Verteilte Systeme

35 Der Client-Code Auch Client-seitig wird ein Security-Server benötigt, um Klassen herunterzuladen 35 / 43 M. Cebulla Verteilte Systeme

36 Client-Code II Die Klasse ComputePi beschreibt einen Client für den Server Sie muss eine Referenz auf das Compute-Objekt erhalten, ein Task-Objekt erzeugen und dann die Ausführung der Task veranlassen Die betreffende Registry wird angesprochen, und der Compute-Server wird durch den Namen angesprochen. 36 / 43 M. Cebulla Verteilte Systeme

37 Der Client-Code II Die Task wird durch ein Pi-Objekt dargestellt Die gewünschte Präzision wird durch den Parameter dargestellt 37 / 43 M. Cebulla Verteilte Systeme

38 Outline 1 2 Architektur RMI Kommunikation / 43 M. Cebulla Verteilte Systeme

39 Policy-Files 39 / 43 M. Cebulla Verteilte Systeme

40 JVM-Options 40 / 43 M. Cebulla Verteilte Systeme

41 RMI-Registry 41 / 43 M. Cebulla Verteilte Systeme

42 Outline 1 2 Architektur RMI Kommunikation / 43 M. Cebulla Verteilte Systeme

43 RMI ist eine objektorientierte Technologie zur Erstellung von Client/Server-Systemen Sie steht damit in der Tradition von RPC und CORBA RMI ist Java-spezifisch RMI weist wesentliche Merkmale von SOA auf 43 / 43 M. Cebulla Verteilte Systeme