Architekturen für verteilte Internetdienste

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1 1 Überblick Architekturen für verteilte Internetdienste Übung 8: JXTA -to- Systeme Was ist -to- Klassifikation JXTA Architektur Grundkonzepte Protokolle Literatur 2 -to- Systeme 2 -to- Systeme Was ist ein -to- System? Netzwerk mit gleichberechtigten Rechnern Rechner stellen Dienste zur Verfügung und nutzen Dienste ist gleichzeitig Client und Server Klassifikation Hybride P2P-Systeme Zentrale Systemkomponente (Serverfunktion) Napster, ICQ, Skype Ziele Skalierbarkeit Fehlertoleranz Nutzung verteilter Resourcen Balancierte Netzlast Super-P2P-Systeme Zweistufige Struktur Gut angebundene s werden zu Super-s P2P-Interaktion nur zwischen Super-s z.b. KaZaA (FastTrack Protokoll) 8.1 Reine P2P Systeme Keine zentrale Komponente Unstrukturierte Systeme (z.b. Gnutella, Pastry) Strukturierte Systeme (basieren auf verteilten Hashtabellen, z.b. Chord) 8.2

2 3 JXTA 3 JXTA JXTA = juxtapose (nebeneinanderstellen) Entwickelt von SUN Microsystems Ziel: Generische Platform für -to- Anwendungen Interoperabilität Platformunabhängigkeit Allgegenwärtigkeit (Ubiquitous Computing) Spezifiziert eine Reihe von offenen Protokollen Auffinden von s Selbstorganisation in Gruppen ( Groups) Anbieten und Finden von Diensten P2P-Kommunikation Monitoring [aus Project JXTA Technology Datasheet] 8.3 (Interoperable) Implementierung für J2SE J2ME Perl Python Ruby SmallTalk JXTA Architektur 3.1 JXTA Architektur Architektur JXTA Core Minimale Basisfunktionalität für P2P: Suche, Datenübertragung, Erzeugung von s und Groups, Sicherheit JXTA Services Weniger wichtige Dienste (aber wünschenswert) u.a. Suche über Indizes, Authentisierung, Public Key Infrastructure Architektur JXTA Applications JXTA Services JXTA Community Applications JXTA Community Services Sun JXTA Services Sun Applications JXTA Shell Commands JXTA Applications Anwendungen z.b. P2P Instant Messaging, Filesharing, etc. JXTA Core Group Pipes Monitoring Security Any on the Web

3 Beliebiger Netzwerkknoten, der die JXTA-Protokolle implementiert Besitzt eine eindeutige ID (URN, z.b. urn:jxta:uuid baf6) Publikation von Netzwerkschnittstellen (Kommunikationsendpunkte) Zugehörigkeit zu einer Group Verschiedene Arten Simple / Edge (Dienstnehmender Knoten) Rendezvous ( Treffpunkt für s ) Router / Relay (Vermittler, falls NAT/Firewall) Konfiguration eines s java -DJXTA_HOME=${HOME jxtaapplication Konfigurationsdialog beim ersten Starten [aus JXTA for J2ME] Group Gruppe von s mit eindeutiger ID Jede Gruppe kann eigene Mitglieds-Policy haben (open vs. protected) s können zu mehreren Groups gehören Default: Net Group Warum Groups? Sichere Umgebung Einteilung des Netzwerks in Anwendungsbereiche Einschränkung des Monitoring Net Group Basisdienste der Group: Discovery Service, Membership Service, Access Service, Pipe Service, Resolver Service, Monitoring Service Group A Group B Beitreten einer Group Group platform = GroupFactory.newPlatform(); Platform bietet Funktionalität andere Groups zu finden/erzeugen

4 Beitreten einer Group über die Net Group Group netgroup = null; try { netgroup = GroupFactory.newNetGroup(); catch (GroupException e) { // exception handling Group-Schnittstelle public ID getid(); public String getname(); public GroupID getgroupid(); public String getgroupname(); Netzwerk-Dienste s kooperieren um Netzwerk-Dienste... Zu veröffentlichen Aufzufinden Und zu erbringen Zwei Arten von Diensten Services Group Services Vorinstallierte Dienste vs. dynamisches Laden (Module!) public Group getparentgroup(); public Group newgroup(...); public DiscoveryService getdiscoveryservice(); // Module Abstraktion für eigentliche Implementierung (Code) Java-Klasse, JAR, DLL, Skript,... Abstraktion beinhaltet Module Class Publiziert Existenz der Funktionalität Module Specification Zugriffsinformationen Module Implementation Tatsächliche Implementierungen interface net.jxta.platform.module { public void init (...); public int startapp(string[] args); public void stopapp(); Pipes Virtuelle Kommunikationskanäle Werden von s genutzt, um Nachrichten zu verschicken Asynchron Unidirektional Unterstützen die Übertragung beliebiger Objekte Binärdaten, Java-Objekte, Daten-Strings Input-Pipe: Empfängerseite Output-Pipe: Senderseite Laden der Module über Methode loadmodule() von Group 8.13 [aus JXTA Programmer s Guide] 8.14

5 Pipes Erzeugung der Input- und OutputPipes durch den PipeService Pipes (Beispiel) InputPipe (Server) public InputPipe createinputpipe (...); public OutputPipe createoutputpipe (...); Methoden InputPipe public Message waitformessage() throws InterruptedException; public Message poll(int timeout) throws InterruptedException; public void close(); InputPipe pipein = pipe.createinputpipe(pipeadv, this); public void pipemsgevent(pipemsgevent event) { Message msg = event.getmessage();... OutputPipe (Client) Methoden OutputPipe pipe.createoutputpipe(pipeadv, this); public boolean send(message msg) throws IOException; public void close(); public boolean isclosed(); 8.15 public void outputpipeevent(outputpipeevent event) { OutputPipe op = event.getoutputpipe(); Message msg =...; op.send(msg); op.close(); 8.16 Bidirektionale, zuverlässige Kommunikationskanäle Bibliothek für Zuverlässigkeit Nachrichten-Sequenzierung Zusicherung der Auslieferung JxtaSocket, JxtaServerSocket Unterklasse von java.net.socket, java.net.serversocket Baut auf Pipes und der Bibliothek für Zuverlässigkeit auf Stream-basierte Schnittstelle (Socket) JxtaBiDiPipe, JxtaServerPipe Wie JxtaSocket, JxtaServerSocket Zusätzlich Bidirektionalität Nachrichtenbasierte Schnittstelle 8.17 Beispiel einer bidirektionalen, zuverlässigen Pipe Server (JxtaServerPipe) serverpipe = new JxtaServerPipe(netGroup, pipeadv); while(true){ JxtaBiDiPipe bipipe = serverpipe.accept(); if (bipipe!= null ) { pipe.sendmessage((message)msg); Client (JxtaBiDiPipe) pipe = new JxtaBiDiPipe(); pipe.setreliable(true); pipe.connect(netgroup,null,pipeadv,180000,this); this.waituntilcompleted(); public void pipemsgevent(pipemsgevent event) {

6 Nachrichten Message-Objekte: Basis-Einheiten, die zwischen s ausgetauscht werden net.jxta.endpoint.message Senden über Pipe PipeService: Erzeugen/Senden/Empfangen von Nachrichten Nachricht besteht aus Geordnete Sequenz von benamten und getypten Inhalten Menge von <Name,Wert>-Paaren JXTA-Protokolle: Konvertierung Nachrichten von/zu nativen Datenstrukturen Repräsentiert durch Binärdaten/XML Message msg = new Message(); Date date = new Date(System.currentTimeMillis()); StringMessageElement sme = new StringMessageElement( "DATE", date.tostring(), null); msg.addmessageelement(null, sme); 8.19 Advertisements Alle JXTA Entitäten werden durch ein Advertisement repräsentiert Sprachneutrale Metadatenstrukturen (XML) Resourcen werden durch Advertisements publiziert Suche: Suchen nach dem jeweiligen Advertisement Advertisement hat bestimmte Gültigkeitsdauer Arten Advertisement, Group Advertisement, Pipe Advertisement, Module Class Advertisement, Module Spec Advertisement, Module Impl Advertisement, Rendezvous Advertisement, Info Advertisement 8.20 Advertisement (Beispiel eines Pipe Advertisements) <?xml version="1.0"?> <!DOCTYPE jxta:pipeadvertisement> <jxta:pipeadvertisement xmlns:jxta=" <Id>urn:jxta:uuid-6229EA46...0DADC1A176B69B731504</Id> <Type>JxtaUnicast</Type> <Name>TestPipe</Name> </jxta:pipeadvertisement> Erzeugung von Advertisements AdvertisementFactory PipeAdvertisement pa = (PipeAdvertisment) AdvertisementFactory.newAdvertisement( PipeAdvertisement.getAdvertisementType() ); 8.21 Discovery Service Veröffentlichung/Suche von Advertisements public void publish (...); public void remotepublish (...); public Enumeration getlocaladvertisements (...); public int getremoteadvertisements (...); Beispiel: discovery = netgroup.getdiscoveryservice(); discovery.adddiscoverylistener(this); discovery.getremoteadvertisements(null,discoveryservice.peer, null, null, 5); public void discoveryevent(discoveryevent ev) { DiscoveryResponseMsg res = ev.getresponse(); Enumeration enum = res.getadvertisements();

7 3.3 Netzwerkarchitektur IDs Organisation Entitäten müssen eindeutig identifizierbar sein Edge s, Rendezvous s, Relay s s, Groups, Pipes, Inhalte, Modul Klassen, Modul Spezifikationen Verwendung von Uniform Resource Names (URN) Reservierte IDs für NULL ID Net Group ID Erzeugung durch IDFactory public static GroupID newgroupid(); public static GroupID newgroupid(string idformat); public static GroupID newgroupid(byte[] seed); public static PipeID newpipeid(groupid groupid); Shared Resource Distributed Index (SRDI) Spezifikation in JXTA 2.0 Effizientere Suchanfragen Rendezvous s indizieren Advertisements der bekannten Edge s Suchanfragen implizieren nur Kommunikation zwischen Rendezvous s Beispiel-Anfrage: Beispiel (Ezeugung einer Pipe-ID) PipeID id= IDFactory.newPipeID(netPGroup.getGroupID()); 8.23 [aus JXTA Programmer s Guide] 8.24 Asynchrone Protokolle Query-Response Modell JXTA s müssen nicht alle Protokolle implementieren Java Referenz-Implementierung implementiert alle Protokolle Zugriff über API (z.b. Auffinden von s) Standard Service s Discovery Pipe Binding Information Rendezvous Discovery Publikation von Ressourcen mittels Advertisements Suche nach Ressourcen Möglichkeit eigenes Protokoll zu implementieren Standard-Java Binding IP Multicast im Subnetz Rendezvous s Core Specification s Endpoint Routing Resolver

8 Information Informationen über Status anderer s Uptime, Zustand, etc. Erlaubt Überwachung anderer s Ping-Nachricht mit Info Antwort Entweder Rückgabe Advertisement Oder Rückgabe Alive und Uptime Resolver Protokoll Senden beliebiger Anfragen an andere s Möglichkeiten Senden an Senden an alle s einer Group (Rendezvous Protokoll) Discovery und Information Protokoll bauen darauf auf Spezifische Anfragen Pipe Binding Aufbau virtueller Kommunikationskanäle (Pipe) Virtuelle Verbindung kann auf beliebige physikalische Verbindungen abgebildet sein Anfrage-Nachricht von einem Endpunkt, zur Suche des anderen Endpunkts Antwort von jedem, der an diese Pipe gebunden ist Endpoint Routing Auffinden von Wegen zu anderen s RouteResolverQuery Request Rückgabe einer Hop-Liste, falls Relay den Weg kennt

9 3.5 Literatur Rendezvous Protokol Verbreiten von Nachrichten in einer Group Einfaches Protokoll s können Dienst konnektieren s können Verbreitung der Nachricht beeinflussen (TTL, loopback, etc.) Wird von Resolver und Pipe Binding genutzt Tutorials JXTA v2.3.x: Java Programmer s Guide JXTA for J2ME Project JXTA Technology Datasheet Performance E. Halepovic, R. Deters, B.Traversat: JXTA Messaging: Analysis of Feature- Performance Tradeoffs and Implications for System Design. DOA 2005, LNCS 3761, pp , Aufgaben Beispiele im JXTA Programmer s Guide zumindest anschauen und verstehen Projekt online Literatur lesen, googeln, spielen,