EPU SI4 - 2008 1

Mireille Blay-Fornarino blay@essi.fr

http://www.polytech.unice.fr/~blay/ENSEIGNEMENT/AppRep/http://www.polytech.unice.fr/~pinna/Sar/AppRep/

Voir les cours qui ont servi de référence dans la bibliographie

Introduction : Applications réparties par objets

EPU SI4 - 2008 2

Objectifs

Sensibilisation au besoin d’intégration des applications logicielles réparties en contexte industriel Conception d’Architectures logicielles

Acquisition de connaissances sur les modèles existants pour les applications réparties RMI, CORBA, JNDI, JMS, Puis dans le domaine de l’internet :

SOAP & Services web, Ajax,

Bases de l’approche Intergiciel Principes directeurs, organisation, usage Fonctionnement interne (“ au coeur de …”)

EPU SI4 - 2008 3

Entreprise virtuelle : illustration

cu

tdivKgradu F ( )0

20

40

60

80

100

EstOuestNord

Est 20,4 27,4 90 20,4

Ouest 30,6 38,6 34,6 31,6

Nord 45,9 46,9 45 43,9

1er trim.

2e trim. 3e trim. 4e trim.

Mireille Blay-Fornarino

Assemblage de ressources de Stockage, Calculs, réseaux

=> B2B

EPU SI4 - 2008 4

Pourquoi utiliser des applications réparties ?

EPU SI4 - 2008 5

Les 8 erreurs conceptuelles

1. Le réseau est fiable.

2. La latence est nulle.

3. La bande passante du réseau est infinie.

4. Le réseau est sécurisé.

5. La topologie de l’application est « éternelle »

6. Il y a un seul administrateur du réseau

7. Le coût du transport est nul.

8. Le réseau est homogène.

Annick Fron

EPU SI4 - 2008 6

Propriétés à prendre en compte

Hétérogénéité Hardware Langages Ressources Contexte d’usage

Désignation/localisation Migration Mobilité Ubiquité Evolution

Mireille Blay-Fornarino

DistributionEquilibrage de chargeParallélisationDécentralisationCouplage

Prise de décision Contrôle de l’accès concurrentServeurs parallèlesDonnées réparties synchronisation de l'accès aux ressources, Gestion des transactions

EPU SI4 - 2008 7

Propriétés à prendre en compte

Sécurité authentification (certificats) sécurisation des communications (cryptage) contrôle d’accès (autorisation)

Dimensionnement croissance du nombre de clients

« duplication des serveurs », « gestion de caches » gigantesque quantité de données Grain des informations : plans de vol journalier ou pistes radar à la

seconde ?

Tolérance aux fautes site en panne ou inaccessible « redondance des serveurs » « fonctionnement en mode dégradé »

Mireille Blay-Fornarino

EPU SI4 - 2008 8

Bus logiciel ?

Principes de base de l’architecture des intergiciels

Via RMI et CORBA …

EPU SI4 - 2008 9

1. Au début était la socket

Service 1 : Hello worldUne méthode hello avec un paramètre de type chaîne et retourne une chaîne : ”hello, ” + paramètre

D’après Raphael.Marvie@lifl.fr et Sacha KrakowiakEt (cf. références en bas des pages)

EPU SI4 - 2008 10

Principe

Deux programmes écrits en deux classes Java Une pour le serveur Server.java Une pour le client Client.java

Dans chaque classe est implémenté Le code fonctionnel : manipulation des

chaînes Le code technique : construction / analyse

des messages réseau

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Architecture version « socket »

Client

Réseau

Serveur

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Modélisation des Interactions

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Côté serveur

Initialisation du réseau Instanciation d’une socket serveur

Gestion des requêtes Attente de connexion (accept) Initialisation des flux d’entrée et de sortie Evaluation des requêtes

Lecture de la requête sur le flux d’entréeCréation de la chaîne à retournerEcriture de la réponse sur le flux de sortie

EPU SI4 - 2008 14

Code serveur (i)

package step1 ;import java.io.* ;import java.net.* ;public class Server {

private ServerSocket asock ;public Server () throws Exception {

this.asock = new ServerSocket (12345) ;}

public static void main (String args[]) {Server s = new Server () ;s.run () ;

}

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Code serveur (ii)

public void run () throws Exception {while (true) {

Socket sock = this.asock.accept () ;BufferedReader in = new BufferedReader

(new InputStreamReader(sock.getInputStream ()));

DataOutputStream out =new DataOutputStream (sock.getOutputStream

());String msg = in.readLine () ;String res = "Hello, " + msg + "\n" ; // fonctionnelout.writeBytes (res) ;

}}

EPU SI4 - 2008 16

Côté client

Initialisation du réseau Instanciation d’une socket de communication

(connexion implicite)

Gestion de l’échange réseau Initialisation des flux d’entrée et de sortie Demande de service

Ecriture de la requête sur le flux de sortie Lecture de la réponse sur le flux entrée Affichage de la chaîne retournée

Fermeture de la connexion

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Code client (i)

package step1 ;import java.io.* ;import java.net.* ;public class Client {

private Socket sock ;public Client () throws Exception {

this.sock = new Socket ("localhost", 12345) ;}

public static void main (String args[]) throws Exception {Client c = new Client () ;c.run (args[0]) ;

}

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Code client (ii)

public void run (String msg) throws Exception {BufferedReader in = new BufferedReader

(new InputStreamReader(this.sock.getInputStream ()));DataOutputStream out =

new DataOutputStream (this.sock.getOutputStream ());out.writeBytes (msg + "\n") ;String res = in.readLine () ;System.out.println ("Server replied: " + res) ;this.sock.close();}

}

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Bénéfices et limitations

Bénéfices Invocation d’un service distant (hello world) Permet de réaliser des applications client / serveur

Parmi les limitations Une seule connexion cliente à la fois Un seul service ciblé Beaucoup de code très technique / peu de code

métier (40 lignes de code technique pour une ligne de code métier)

Un beau plat de spaghettis, difficilement évolutif

EPU SI4 - 2008 20

… et il y eut lesApplications à base d’objets répartis

Comparaison RMI et CORBA Applications RépartiesAM Dery & M. Blay-Fornarino

Merci à Rémi Vankeisbelck, Michel Riveill, Annick Fron, etc

EPU SI4 - 2008 21

Objectifs des objets répartis : RAPPELS1) « utiliser » un objet distant (OD), sans savoir où il se

trouve:ObjetDistant = ServiceDeNoms.recherche("monObjet");

2) invoquer des méthodes comme en local :objetDistant.nomMethode(Parametres);

3) « passer » un OD en paramètre d’appel à une méthoderesultat = objetLocal.nomMethode(objetDistant);resultat = objetDistant.nomMethode(autreObjetDistant);

4) récupérer le « résultat » d’un appel distant sous forme d’un nouvel objet qui aurait été créé sur la machine distante :ObjetDistant1 = ObjetDistant2.methode() ;

EPU SI4 - 2008 22

Des technologies

RMI (Remote Method Invocation) Système d’objets distribués performant destiné au développement

d’applications distribuées entièrement en Java

CORBA (Common Object Request Broker Architecture)Plate-forme client/serveur orientée objets qui permet de faire communiquer des applications écrites dans des langages différents (C++, Lisp, Smalltalk, Python…) et sur des plateformes (Interopérabilité Langage et Plateformes)

EPU SI4 - 2008 23

2. Bus mono-langage : RMIRemote Method Invocation

Oui oui… vous savez déjà.Mais un petit rappel… !

Remote/serialisable

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Principe

Deux programmes écrits en deux classes Java Une pour le serveur Server.java Une pour le client Client.java Mais cette fois-ci :

Des objets « Hello »Un contrat

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Squelette

ServiceServant

Architecture version « RMI »

Stub

Réseau

Client

Contrat/Interface

ServiceServant

Squelette

NommageServant

SqueletteRMISystem

http://java.sun.com/j2se/1.5.0/docs/guide/rmi/relnotes.html

Stub=Proxy/TalonSquelette = Proxy/Talon Serveur

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Architecture RMI

Client

Stub

Remote reference layer

Serveur

Skeleton

Remote reference layer

TCP/IP, Unicast

Java Remote Method Protocol (JRMP)

Pinna -2007

EPU SI4 - 2008 27

Contrat : Interface Java

import java.rmi.Remote;

public interface HelloService extends Remote {

public String hello (String msg) throws Exception ;

public HelloService getClone(String InitialMessage) throws Exception ;

}

MBF -2007

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Côté Serveur : Implémentations : Objets Remote

public class HelloServiceRemote extends UnicastRemoteObject implements HelloService {

int counter = 0; String initialMessage = "";

… private HelloServiceRemote(int count, String message) throws RemoteException

initialMessage = message;counter = count;

}

public String hello(String msg) throws Exception {counter++;return initialMessage + "Hello " + msg + " : tu es le " + counter;

} public HelloService getClone(String initialMessage) throws Exception {

return new HelloServiceRemote(this.counter,initialMessage);}

MBF -2007

EPU SI4 - 2008 29

Côté Serveur : Implémentations : Objets Sérialisable

import java.io.Serializable;

public class HelloServiceSerializable implements HelloService, Serializable {

int counter = 0;private String initialMessage = "";private HelloServiceSerializable(int count, String message) throws RemoteException {

…}protected HelloServiceSerializable() throws RemoteException {

…}

public String hello(String msg) throws Exception {…

}

public HelloService getClone(String initialMessage) throws Exception {…

}}

MBF -2007

EPU SI4 - 2008 30

Code du serveur

public class HelloServer {

public static void main(String[] args) throws RemoteException, MalformedURLException {

HelloService serializedObject = new HelloServiceSerializable();HelloService remoteObject = new HelloServiceRemote();Naming.rebind("aSerializedHello", serializedObject);Naming.rebind("aremoteHello", remoteObject);

System.out.println("Hellos bound in registry");}

}Démarrage du serveur

On lance le rmiregistryOn lance le serveur

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Côté client

public class HelloClient {public static void main(String[] args) {

HelloService objLocal = null; HelloService objRemote = null;

try {objLocal = (HelloService)

Naming.lookup("aSerializedHello");

System.out.println(objLocal.hello("Premier ")); System.out.println(objLocal.hello("deuxieme "));objLocal = (HelloService)

Naming.lookup("aSerializedHello"); System.out.println(objLocal.hello("troisieme "));

MBF -2007

EPU SI4 - 2008 32

Côté client

public class HelloClient {public static void main(String[] args) {

HelloService objLocal = null; HelloService objRemote = null;

try {objRemote = (HelloService) Naming.lookup("aremoteHello");System.out.println(objRemote.hello("Premier "));System.out.println(objRemote.hello("deuxieme "));objRemote = (HelloService)

Naming.lookup("aremoteHello"); System.out.println(objRemote.hello("troisieme "));

EPU SI4 - 2008 33

Côté client

Suite du précédent

HelloService copieObjRemote = objRemote.getClone("Remote copy : ");

System.out.println( copieObjRemote.hello("Premiere copie")); System.out.println(objRemote.hello("l'original"));

}

MBF -2007

EPU SI4 - 2008 34

Bénéfices et limitations

Bénéfices Invocation de plusieurs services distants Quasiment pas de code technique Création à distance des objets accessibles

Limitations Un seul langage Pas de persistance des références Gestion des Pool d’objets Pas d’Assemblage dynamique

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3. "Bus" multi-langages : CORBACommon Object Request Broker Architecture

Juste un premier exemple…Introduction à CORBA par comparaison

EPU SI4 - 2008 36

Spécificité Corba => ORB

la localisation d’objet la désignation des objets l’empaquetage des paramètres (marshalling) le dépaquetage des paramètres (unmarshalling) l’invocation des méthodes

De plus, il fournit des caractéristiques telles que : la gestion des exceptions l ’activation automatique et transparente des objets la liaison avec « tous » les langages de programmation un système auto-descriptif l ’interopérabilité entre les bus

I.5. OMAORB

EPU SI4 - 2008 37

Squelette

ServiceServant

Architecture version « CORBA»

Stub

orb

NommageServant

Client

Contrat/Interface IDL

ServiceServant

Squelette SqueletteCORBASystem

http://java.sun.com/j2se/1.5.0/docs/guide/rmi/relnotes.html

Stub=Proxy/TalonSquelette = Proxy/Talon Serveur

POA

Réseau

EPU SI4 - 2008 38

CORBA par comparaison

Client

Stub

Object request broker

Serveur

Skeleton

Object request broker

TCP/IP, Unicast

GIOP/IIOP

Interface IDL

EPU SI4 - 2008 39

Points communs et interopérabilité

Utilisent les sockets Des Protocoles

Un propriétaire : JRMP (Remote Method Protocol) Un protocole normalisé par l’OMG: GIOP/IIOP

Il existe des implémentations RMI basées sur le protocole RMI-IIOP

EPU SI4 - 2008 40

CO

RB

AModèle de référence OMA

Bus d’objets répartis (O.R.B.)

Licences

Transactions PersistancePropriétés ChangementsEvents

Nommage Vendeur Sécurité Relations Collections Temps Externalisation

InterrogationsCyclede vie Concurrence

Services objet communs (CORBA Services)

Workflow

DataWare IHM

Administration

Utilitaires communs

Finance

Télécom

Santé

Interfacesde domaine

Objetsapplicatifs

Spécifiques

EPU SI4 - 2008 41

Rappel processus RMI

InterfaceHelloWorld

Interface HelloWorld

Classe d’implémentationHelloWorldImpl

Utilisation du registry

Code du client

Code du serveur

EPU SI4 - 2008 42

Étapes de mise en œuvre Corba

Spécification interface IDL

Compilation interface IDL

Implantation des objets Corba

Implantation du serveur

Enregistrement du serveur

Implantation du client

Côté client

Côté serveurUtilisation du service Nommage

EPU SI4 - 2008 43

Contrat : IDL CORBA

interface HelloService{ string hello (in string msg); HelloService getClone(in string InitialMessage);};

EPU SI4 - 2008 44

Contrat IDL

Bus CORBA SqueletteIDL

StubIDL

Fournisseurd ’objets

Clientd’objets

Corba : Interface décrite avec IDLDes projections multi-langages

Objets Corba

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Compilation interface IDL vers Java

HelloService.java

_HelloServiceStub.java HelloServicePOA.java

HelloService_Impl.javaClient.java

Serveur.java

Hello.idl

HelloServiceHelper.java

HelloServiceHolder.java

HelloServiceOperations.java

jidlÀ implémenter

Généré

ServeurClient

Utile seulement si utilisation des modes in/inout dans l’idl

EPU SI4 - 2008 46

Côté Serveur : Implémentation

public class HelloServiceImpl extends HelloServicePOA{ private org.omg.CORBA.ORB orb_;

int counter = 0;String initialMessage = "";

public HelloServiceImpl(org.omg.CORBA.ORB orb) {orb_=orb;

}public HelloServiceImpl(org.omg.CORBA.ORB orb, int count, String message) {

this(orb); initialMessage = message; counter = count;}

public String hello(String msg) {counter++; return initialMessage + "Hello " + msg + " : tu es le " +

counter;}

public HelloService getClone(String InitialMessage){ return (new HelloServiceImpl(orb_,this.counter,initialMessage))._this(orb_);}

}

EPU SI4 - 2008 47

Code serveur

public class Server{ static int run(org.omg.CORBA.ORB orb, String[] args) throws org.omg.CORBA.UserException { org.omg.PortableServer.POA rootPOA = org.omg.PortableServer.POAHelper.narrow(

orb.resolve_initial_references("RootPOA")); org.omg.PortableServer.POAManager manager = rootPOA.the_POAManager();

HelloServiceImpl helloRemoteImp = new HelloServiceImpl(orb); HelloService helloRemote = helloRemoteImp._this(orb);

try { String ref = orb.object_to_string(helloRemote); String refFile = "helloRemote.ref"; FileOutputStream file = new FileOutputStream(refFile); PrintWriter out = new PrintWriter(file); out.println(ref); out.flush(); file.close();

…

EPU SI4 - 2008 48

Côté client

public class Client { static int run(org.omg.CORBA.ORB orb, String[] args) throws

org.omg.CORBA.UserException { String ref = null;

try { String refFile = "helloRemote.ref"; FileInputStream file = new FileInputStream(refFile); BufferedReader in = new BufferedReader(new InputStreamReader(file)); ref = in.readLine(); file.close();

org.omg.CORBA.Object obj = orb.string_to_object(ref); … HelloService hello = HelloServiceHelper.narrow(obj); System.out.println(hello.hello("premier")); System.out.println(hello.hello("deuxieme")); HelloService helloBis = hello.getClone("copie "); System.out.println(helloBis.hello("copie 1")); return 0;

}

EPU SI4 - 2008 49

Compilation interface IDL vers C++

Hello.idl

Compilateur idl

Client Hello_Impl

Compilateur C++ Compilateur C++

FichiersSouche

FichiersSquelette

Client(.exe)

Serveur(.exe)

Server

EPU SI4 - 2008 50

Côté Serveur : Implémentation(1)

char* Hello_impl::hello(const char* msg) throw(::CORBA::SystemException)

{ CORBA::String_var message = ::CORBA::string_dup("Hello"); message += msg; count++; message += count; return message._retn ();}

EPU SI4 - 2008 51

Côté Serveur : Implémentation(2)

::Hello_ptr Hello_impl::getClone(const char* InitialMessage) throw(::CORBA::SystemException) { Hello_impl* helloImpl = new Hello_impl(orb_, poa_); helloImpl->count = this->count; … Hello_var hello = helloImpl -> _this(); return hello._retn();

…}

EPU SI4 - 2008 52

Le programme Server

#include <OB/CORBA.h>

#include <Hello_impl.h>

#include <fstream>

using namespace std;

int run(CORBA::ORB_ptr);

int main(int argc, char* argv[])

{ int status = EXIT_SUCCESS;

CORBA::ORB_var orb;

try{orb = CORBA::ORB_init(argc, argv);status = run(orb, argc, argv);

}

EPU SI4 - 2008 53

Le programme Server … PortableServer::POA_var rootPOA = PortableServer::POA::_narrow( CORBA::Object_var(orb ->

resolve_initial_references("RootPOA")));…Hello_impl* helloImpl = new Hello_impl(orb, rootPOA); Hello_var hello = helloImpl -> _this();

CORBA::String_var s = orb -> object_to_string(hello);const char* refFile = "Hello.ref";FILE* f = fopen(refFile, "w");fputs(s.in(), f);fclose(f); …….

EPU SI4 - 2008 54

Le programme Client

#include <OB/CORBA.h>

#include <Hello.h>

#include <fstream>

using namespace std;

int run(CORBA::ORB_ptr);

int main(int argc, char* argv[])

{ int status = EXIT_SUCCESS;

CORBA::ORB_var orb;

try

{ orb = CORBA::ORB_init(argc, argv);

status = run(orb);

}

EPU SI4 - 2008 55

Le programme Client (suite)

run(CORBA::ORB_ptr orb, int /* argc */, char* argv[])

{

CORBA::Object_var obj = orb -> string_to_object("relfile:/Hello.ref");

Hello_var hello = Hello::_narrow(obj);

CORBA::String_var reply = CORBA::string_dup("");

reply = hello -> say_hello("Premier");

std::cout << reply << std::endl;

Hello_var helloCopy=hello -> getClone("copie");

reply = helloCopy -> say_hello("copie");

std::cout << reply << std::endl;

}

EPU SI4 - 2008 56

Bus logiciel : …. Communications …

MOM (Message Oriented Middleware)

ou

RPC (Remote Procedure Call)

EPU SI4 - 2008 57

Echanges de messages

JMS

Principe : Production de messages Consommation des messages Tous clients du « bus »!

EPU SI4 - 2008 58

Appel de procédure à distance

RMI,CORBA,.NET remoting, SOAP, …

Principe : Invocation d’un service (contexte d’appel) Attente bloquante* des résultats

EPU SI4 - 2008 59

Bus logiciel en résumé

Un bus logiciel repose essentiellement sur deux concepts La désignation d’un service (les références) La liaison avec un service distant (établir une connexion)

Un intergiciel (middleware) est un « programme » qui permet de faire communiquer des machines entre-elles, indépendamment de la nature du processeur, du SE, voire du langage.

EPU SI4 - 2008 60

Classes d’intergiciels

Objets répartis Java RMI, CORBA, DCOM, .NET

Composants répartis Java Beans, Enterprise Java Beans, CCM

Message-Oriented Middleware (MOM) Message Queues, Publish-Subscribe

Intégration d’applications Web Services

Coordination Accès aux données, persistance Support d’applications mobiles

EPU SI4 - 2008 61

Architecture générale d’un bus logiciel

EPU SI4 - 2008 62

Définitions d’interfaces

Partie “opérationnelle” Interface Definition Language (IDL) Pas de standard indépendant

IDL CORBA Java et C# définissent leur propre IDL WSDL …

Partie “contractuelle” Plusieurs niveaux de contrats

Sur la forme : spécification de types -> conformité syntaxique

Sur le comportement (1 méthode) : assertions -> conformité sémantique

Sur les interactions entre méthodes : synchronisation Sur les aspects non fonctionnels (performances, etc.) :

contrats de QoS

C 2003 - Sacha Krakowiak

EPU SI4 - 2008 63

L ’amorce client (stub)

Représentant local de l ’OD qui implémente ses méthodes « exportées »

Transmet l ’invocation distante à la couche inférieure Remote Reference Layer / ORB

Il réalise le pliage (« marshalling ») des arguments des méthodes distantes

Dans l ’autre sens, il réalise le dépliage (« demarshalling ») des valeurs de retour

EPU SI4 - 2008 64

L ’amorce serveur (Skeleton)

Réalise le dépliage des arguments reçus par le flux de pliage

Fait un appel à la méthode de l ’objet distant

Réalise le pliage de la valeur de retour

EPU SI4 - 2008 65

La couche des références distantes

Permet l ’obtention d ’une référence d ’objet distant à partir de la référence locale au Stub : un service d’annuaire Rmiregistry en RMI Service de nommage Naming en Corba JNDI Interface d’annuaire

EPU SI4 - 2008 66

La couche de transport

Connecte les 2 espaces d ’adressage (JVM pour Java)

Suit les connexions en cours Ecoute et répond aux invocations Construit une table des OD disponibles Réalise l ’aiguillage des invocations Sécurité ?

EPU SI4 - 2008 67

Diagramme d ’interaction

Stub Skeleton Implementation

invoke

Marshal paramSend req.

Unmarshal paramInvoke impl.

Return resultReturn return or exc.Marshal return or exc.Send reply

Unmarshal replyReturn value or exc

EPU SI4 - 2008 68

Bibliographie

École d’été sur les Intergiciels et sur la Construction d’Applications Réparties : Patrons et Canevas pour l’IntergicielSacha Krakowiak, ICAR 2003

Dis papa, c’est quoi un bus logiciel réparti ?Raphael.Marvie@lifl.frLIFL – IRCICAEquipe GOALDécembre 2003

EPU SI4 - 2008 69

Quelques livres...

Core Java Volume 2 Par Cay S. Horstmann & Gary Cornell Editions CampusPress Une référence pour les développeurs Java Bonne section sur RMI, servi de base pour ce cours

Java Distributed Computing Par Jim Farley Editions O'Reilly Tout sur les applications reparties avec Java Plus technique...

Architectures réparties en Java Par Annick Fron (2007) Edition Dunod RMI, CORBA, JMS, Sockets, SOAP, services web