5. Modelos de Sistemas Distribuidos

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1 Sistemas Distribuidos 5. Modelos de Sistemas Distribuidos Prof. María Feldgen Curso 2006 Índice Modelos Modelo Cliente-Servidor Framework CORBA Java RMI Microsoft DCOM Message-Oriented Middleware Dificultades de integración de los sistemas distribuidos anteriores. J2EE y XML en Sistemas Distribuidos Web Services FIUBA-EGRIET 2006 Sistemas Distribuidos (Prof. María Feldgen) 2 Prof. María Feldgen - Curso

2 Modelos Modelo Cliente-Servidor Sockets RPC (Remote Procedure Call). Modelo simple de documentos distribuidos WWW. Modelo de objetos distribuidos: Sun Java RMI (Remote Method Invocation) Microsoft DCOM (Distributed Component Object Model) OMG CORBA (Common Object Request Broker Architecture),. Modelo de aplicaciones distribuidas: Message-Oriented Middleware (MOM) Web Services FIUBA-EGRIET 2006 Sistemas Distribuidos (Prof. María Feldgen) 3 Software Framework: Framework Es una estructura de soporte bien definida para organizar y desarrollar otro proyecto de software. Ejemplos: Bibliotecas de código, lenguajes de scripting, Programas de soporte Apache Cocoon, Cocoa, Eclipse, Microsoft.Net Object Oriented Framework: Conjunto de clases cooperantes Ejemplos: CORBA, AWT, Swing, MFC (Microsoft Foundation Classes) FIUBA-EGRIET 2006 Sistemas Distribuidos (Prof. María Feldgen) 4 Prof. María Feldgen - Curso

3 OMG CORBA (Common Object Request Broker Architecture) Es una especificación de un sistema distribuido es un estándar abierto para múltiples industrias. Pertenece al Object Management Group (OMG), es un consorcio sin fines de lucro responsable de la producción y mantenimiento de las especificaciones de este framework CORBA difiere del modelo tradicional cliente/servidor porque Provee una solución orientada a objetos No requiere protocolos propietarios especiales Se puede usar cualquier lenguajes de programación Corre sobre cualquier sistema operativo o plataforma de hardware Información en FIUBA-EGRIET 2006 Sistemas Distribuidos (Prof. María Feldgen) 5 ORB (Object Request Broker) La arquitectura global de CORBA adhiere a un modelo de referencia definido por la OMG en 1997 consiste de 4 grupos de elementos estructurales o de arquitectura conectados y es lo que se llama el Object Request Broker (ORB) Objetos de Aplicación Facilidades verticales (del dominio) Facilidades Horizontales (propósito gral) Servicios comunes de objetos ORB (Object Request Broker) El ORB es la base de toda distribución CORBA: es la parte responsable de la comunicación entre los objetos y sus clientes, ocultando cuestiones relacionadas con la distribución y heterogeneidad. FIUBA-EGRIET 2006 Sistemas Distribuidos (Prof. María Feldgen) 6 Prof. María Feldgen - Curso

4 Modelo de Objetos Los objetos y los servicios se especifican en la CORBA IDL (Interface Definition Language) provee una sintaxis precisa para expresar métodos y parámetros. Una interfase es una colección de métodos y los objetos especifican que interfaces implementan. Está organizado como una colección de clientes y servidores de objetos: FIUBA-EGRIET 2006 Sistemas Distribuidos (Prof. María Feldgen) 7 Modelo de invocación de objetos Toda comunicación tiene lugar al invocar un objeto. Sincrónica El cliente invoca un objeto, le envía un pedido al servidor correspondiente y se bloquea hasta que recibe la respuesta Asincrónica (One way) que es un método que no devuelve respuesta Deferred synchronous request El cliente envía el mensaje al servidor y sigue sin esperar la respuesta y puede luego bloquearse hasta que llegue la respuesta Mensajes: invocación asincrónica de métodos. callback, un cliente provee un objeto que implementa una interfase conteniendo el método de callback. Estos métodos pueden ser llamados por el sistema de comunicaciones para pasar los resultados de un invocación asincrónica. modelo de polling: En este modelo el cliente ofrece una colección de operaciones para polear a su ORB por resultados. FIUBA-EGRIET 2006 Sistemas Distribuidos (Prof. María Feldgen) 8 Prof. María Feldgen - Curso

5 Ventajas de CORBA sobre el modelo cliente/servidor Independencia del sistema operativo y de los lenguajes de programación Integración de aplicaciones antiguas y actuales. Infraestructura de objetos distribuidos. Transparencia de ubicación. Transparencia de la red. (IIOP) Soporte de callback remoto. Interfase de invocación estática o dinámica. FIUBA-EGRIET 2006 Sistemas Distribuidos (Prof. María Feldgen) 9 Limitaciones Inversión inicial grande: (inversiones en entrenamiento e instalación de la arquitectura) Disponibilidad de los servicios CORBA. Escalabilidad. Sin embargo, la comunidad Internet para el desarrollo de aplicaciones Intranet y Extranet ha adoptado CORBA con IIOP y Java como sus herramientas (por ejemplo JDK 1.4 (Java development kit) de Sun ) FIUBA-EGRIET 2006 Sistemas Distribuidos (Prof. María Feldgen) 10 Prof. María Feldgen - Curso

6 Java RMI Java RMI fue desarrollado por Sun Microsystems como un mecanismo estándar para el desarrollo de aplicaciones basada en objetos Java distribuidos, sobre el ambiente Java. RMI llama a objetos Java remotos y pasándolos como argumentos o valores de retorno. Usa Java object serialization Antes de RMI, la única forma de lograr una comunicación entre procesos en la plataforma Java era: Usando las bibliotecas estándar de red de Java (java.net APIs) No resuelven en el procesamiento distribuido. FIUBA-EGRIET 2006 Sistemas Distribuidos (Prof. María Feldgen) 11 Modelo de la arquitectura JAVA RMI Cliente JAVA RMI Stub Capa de referencias remotas Servidor JAVA RMI RMI Skeleton Capa de referencias remotas JRMP JRMP: Java Remote Method Protocol (Protocolo de comunicación entre procesos) FIUBA-EGRIET 2006 Sistemas Distribuidos (Prof. María Feldgen) 12 Prof. María Feldgen - Curso

7 Modelo de comunicaciones Protocolo de comunicación entre procesos: Java Remote Method Protocol (JRMP) invocación de objetos Java viven en diferentes Java Virtual Machines (VMs) Invocación de los métodos del otro objeto en forma transparente VMs en distintas computadoras Tiene un mecanismo de recoleccion de basura Tiene un mecanismo orientado a registro (rmiregistry) provee un servicio de lookup simple no persistente Actúa como el medio entre los clientes RMI y los objetos remotos Intercepta los pedidos de los clientes y pasa los argumentos de invocación, delega los pedidos de invocacion al RMI skeleton, y finalmente pasa los valores de retorno de la ejecución del método al stub del cliente. Permite callbacks desde objetos servidores a aplicaciones cliente FIUBA-EGRIET 2006 Sistemas Distribuidos (Prof. María Feldgen) 13 Componentes de la arquitectura Cliente RMI. Stub RMI. Infraestructure RMI, consiste de 2 capas: la capa de referencias remotas (remote reference layer) la capa de transporte. RMI skeleton. Servidor RMI. FIUBA-EGRIET 2006 Sistemas Distribuidos (Prof. María Feldgen) 14 Prof. María Feldgen - Curso

8 Ventajas sobre Java Sockets No hay necesidad de diseñar un protocolo Provee un ambiente orientado a objetos para comunicación entre procesos. No se requiere codificar y decodificar mensajes para el intercambio de los datos. Permite la administracion distribuida de recursos, el uso de poder de procesamiento y carga balanceada en un modelo de aplicación Java. Puede interoperar con componentes CORBA (RMI-IIOP (RMI sobre IIOP)) FIUBA-EGRIET 2006 Sistemas Distribuidos (Prof. María Feldgen) 15 Limitaciones Se puede usar solamente sobre una plataforma Java. No provee independencia del lenguaje en su modelo distribuido como CORBA Es orientado a la conexión (fuertemente acoplado): problemas de escalabilidad No provee un soporte específico de administración de la sesión A pesar de estas limitaciones, RMI y RMI-IIOP son la base del modelo de la arquitectura J2EE dado por su gran aceptacion en el paradigma de procesamiento distribudio de Java y sus multiples facilidades. FIUBA-EGRIET 2006 Sistemas Distribuidos (Prof. María Feldgen) 16 Prof. María Feldgen - Curso

9 Microsoft DCOM Microsoft Component Object Model (COM) provee una forma para que los componentes de software de Windows se comuniquen entre si Define un estándar binario y un estándar de red Usa sistema operativo Windows. Es una evolución de OLE (Object Linking and Embedding) Es un modelo de aplicaciones distribuidas para los componentes de ActiveX. Microsoft Distributed Common Object Model (DCOM) respuesta al problema de procesamiento distribuido en una plataforma Microsoft Windows. permite que aplicaciones COM se comuniquen entre si usando un mecanismo RPC emplea al protocolo DCOM sobre la red. FIUBA-EGRIET 2006 Sistemas Distribuidos (Prof. María Feldgen) 17 Cliente Modelo de la arquitectura Microsoft DCOM Componente Servidor COM Runtime RPC COM Runtime RPC Protocolo DCOM FIUBA-EGRIET 2006 Sistemas Distribuidos (Prof. María Feldgen) 18 Prof. María Feldgen - Curso

10 Modelo de invocación de objetos Aplica los conceptos de skeleton y stub con una interfase definida que muestra como los métodos de un objeto COM pueden ser invocados remotamente sobre una red. Invocación de métodos de un objeto COM remoto igual que un objeto COM local. El stub es un Proxy para el cliente El servidor registra los objetos por medio de un registry Los clientes descubren los objetos usando un mecanismo de lookup. FIUBA-EGRIET 2006 Sistemas Distribuidos (Prof. María Feldgen) 19 Limitaciones DCOM provee soporte para procesamiento distribuido pero: Limitado al ambiente de aplicaciones Microsoft solamente. Cerrado sobre una única plataforma (Windows) Administración de estado Problemas de Escalabilidad Administración de sesión. FIUBA-EGRIET 2006 Sistemas Distribuidos (Prof. María Feldgen) 20 Prof. María Feldgen - Curso

11 Características comunes Aunque CORBA, RMI y DCOM difieren en su arquitectura básica y ambiente tienen en común: Usan un modelo de comunicación con sincronismo (request/response) que es fuertemente acoplado Se basan en protocolos de comunicación binarios Tienen una integración estricta con sus capas lógicas Escalabilidad difícil FIUBA-EGRIET 2006 Sistemas Distribuidos (Prof. María Feldgen) 21 Message-Oriented Middleware (MOM) Usa un modelo de comunicación asincrónico con bajo acople la aplicación cliente no necesita conocer los receptores de aplicación o los argumentos de sus métodos. las aplicaciones se comunican indirectamente usando una cola de mensajes: El cliente de la aplicación envía mensajes a la cola de mensajes La aplicación que recibe saca los mensajes de la cola. La aplicación que envía los mensajes puede continuar operando sin esperar por la respuesta de la aplicación. FIUBA-EGRIET 2006 Sistemas Distribuidos (Prof. María Feldgen) 22 Prof. María Feldgen - Curso

12 Arquitectura Básica (sistema de mensajería por colas) Infraestructura de mensajes Cliente Origen Broker Reglas conversión Cliente Destino Adaptador Capa de encolado Adaptador S.O. S.O. S.O. Red Las aplicaciones interactúan con la infraestructura de mensajes por medio de adaptadores, enviando y recibiendo mensajes. El despacho de mensajes es confiable y los mensajes son persistentes FIUBA-EGRIET 2006 Sistemas Distribuidos (Prof. María Feldgen) 23 Tecnologías basadas en MOM La plataforma Java provee una Java API (JMS-Java Message Service). Es parte de la especificación J2EE 1.3. MOM: SunONE Message Queue IBM MQSeries TIBCO SonicMQ Microsoft Messaging Queue (MSMQ). MOM con JMS: SunONE TIBCO IBM BEA Talarian Sonic Fiorano Spiritwave FIUBA-EGRIET 2006 Sistemas Distribuidos (Prof. María Feldgen) 24 Prof. María Feldgen - Curso

13 JMS Usa modelos de mensajes punto a punto o Publish/Subscribe (publicación-suscripción) con las siguientes características: Capacidad transaccional completa Despacho de mensajes confiable Seguridad FIUBA-EGRIET 2006 Sistemas Distribuidos (Prof. María Feldgen) 25 Publisher-Subscriber Publisher Publisher Bus mensajes y red de datos Subscriber Subscriber Subscriber Subscriber FIUBA-EGRIET 2006 Sistemas Distribuidos (Prof. María Feldgen) 26 Prof. María Feldgen - Curso

14 Limitaciones de MOM sin JMS Problemas de portabilidad (APIs nativas para comunicación con su infraestructura base) El mensaje MOM usa un formato de mensaje propietario sin adherir a ningún estándar JMS permite un forma estandarizada de comunicarse con un proveedor MOM son tener que usar una API de un producto especifico. Es un avance hacia los estándar abiertos con mayor flexibilidad para conectar diversas aplicaciones entre si. FIUBA-EGRIET 2006 Sistemas Distribuidos (Prof. María Feldgen) 27 Dificultades de integración Mantener de varias versiones de stubs/skeletons La calidad del servicio ( Quality of Service (QoS)) tiene objetivos tales como Escalabilidad, Performance y Disponibilidad La interoperabilidad de aplicaciones sobre plataformas heterogéneas No son esquemas amistosos para los firewalls y no son capaces de ser accedidos desde la Internet. Cada comunidad de desarrolladores tiende a una plataforma especifica. FIUBA-EGRIET 2006 Sistemas Distribuidos (Prof. María Feldgen) 28 Prof. María Feldgen - Curso

15 Aplicaciones comerciales sobre Web En el modelo de aplicaciones comerciales basado en Internet se basa en hacer procesamiento comercial complejo con el apoyo de servidores centralizados: La primera generación eran servidores Web páginas estáticas por medio del protocolo HTTP (HyperText Transfer Protocol) Agregado de tecnologías: server-side scripting (CGI, NSAPI e ISAPI. Aplicaciones de empresas para Internet: modelo de negocio del tipo business-to-business (B2B) que se llamo business-to-consumer (B2C). B2B B2C FIUBA-EGRIET 2006 Sistemas Distribuidos (Prof. María Feldgen) 29 J2EE (Java 2 Platform, Enterprise Edition) J2EE es una plataforma de programación para desarrollar y correr aplicaciones distribuidas, basadas en componentes que corren en un servidor de aplicación. Es parte de la plataforma Java Se considera informalmente como un lenguaje o estándard porque los productos deben respetar ciertos requerimientos. Tiene múltiples especificaciones de APIs (JDBC, client-side applets, RPC, CORBA) y define como se coordinan. Incluye Enterprise Java Beans, Servlets, JavaServer Pages y otras del tipo Web Services. FIUBA-EGRIET 2006 Sistemas Distribuidos (Prof. María Feldgen) 30 Prof. María Feldgen - Curso

16 Arquitectura J2EE Clientes Applets y Aplicaciones Internet Capa (Tier) de presentación IIOP J2EE Server Web Container HTTP Capa (Tier) de aplicación EJB Container Capa (Tier) de Integración Base de Datos SQL/JDBC Aplicaciones existentes FIUBA-EGRIET 2006 Sistemas Distribuidos (Prof. María Feldgen) 31 Arquitectura Tiene tres capas lógicas separación clara entre los componentes define roles y responsabilidades. la funcionalidad de cada capa o tier es: Capa Presentación. Contiene componentes Web sobre HTTP Administración de Sesiones Despacho de contenido independiente del dispositivo Invocación a componentes de capas de aplicación comerciales. Capa de Aplicación. (capa comercial o del negocio) procesamiento de la parte central de la lógica del negocio workflow y la automatización. Capa de Integración. conexión y comunicación con grandes Sistemas de información comerciales (Enterprise Information Systems (EIS)), aplicaciones de base de datos, aplicaciones antiguas o aplicaciones en mainframe. FIUBA-EGRIET 2006 Sistemas Distribuidos (Prof. María Feldgen) 32 Prof. María Feldgen - Curso

17 XML (extensible Markup Language) Lenguaje de marcado ampliable o extensible desarrollado por el World Wide Web Consortium (W3C). Es una versión simple de SGML. Su objetivo principal es conseguir una página web más semántica. Separa la estructura del contenido Permite el desarrollo de vocabularios modulares Se uso como estándar para el intercambio de datos entre diversas aplicaciones o software con lenguajes privados (SOAP) Al igual que el HTML, se basa en documentos de texto plano en los que se utilizan etiquetas para delimitar los elementos de un documento. FIUBA-EGRIET 2006 Sistemas Distribuidos (Prof. María Feldgen) 33 Extensible Markup Language (XML) permite definir datos portables en un formato estructurado y auto descriptivo fue adoptado por la industria como el medio de comunicación para intercambio electrónico de datos. mecanismo de intercambio de datos entre aplicaciones promueve la interoperabilidad entre aplicaciones aumenta la posibilidad de escalabilidad La combinación de la plataforma J2EE con XML ofrece un framework estándar para comunicación entre aplicaciones B2B sobre redes. Web Services FIUBA-EGRIET 2006 Sistemas Distribuidos (Prof. María Feldgen) 34 Prof. María Feldgen - Curso

18 Web Services Es una colección de protocolos y estándares que sirve para intercambiar datos entre aplicaciones. Intercambio de datos entre distintas aplicaciones de software desarrolladas en lenguajes de programación diferentes y ejecutadas sobre cualquier plataforma sobre Internet y redes en gral. La interoperabilidad se consigue mediante la adopción de estándares abiertos. Las organizaciones OASIS y W3C son los comités responsables de la arquitectura y reglamentación de los servicios Web. FIUBA-EGRIET 2006 Sistemas Distribuidos (Prof. María Feldgen) 35 Prof. María Feldgen - Curso

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