Introducción al middleware

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1 Intrducción al middleware Intrducción Temari Intrducción Web Services Middleware basad en Mensajes Prtales y mashups Enterprise Service Bus (ESB) INCO - Facultad de Ingeniería Mntevide, Uruguay 2

2 Intrducción Qué es el middleware? Es el pegament (glue) que ayuda a la cnexión entre prgramas ( bases de dats). Más frmalmente: Es el sft-sistema que permite las interaccines a nivel de aplicación entre prgramas en un ambiente distribuid. Pr sft-sistema (system sftware) se entiende el sftware psicinad entre una aplicación y un sistema de menr nivel (S.Op, DBMS, Servici Red). Un ambiente cmputacinal se dice distribuid cuand sus prgramas BDs están ubicads en ds más cmputadres. INCO - Facultad de Ingeniería Mntevide, Uruguay 3 Intrducción Para qué usar middleware? Dadas ds aplicacines que se quieren cnectar, se usa para reslver la cmunicación entre ls prcess. Si las aplicacines se cnectan directamente a sft de red, entnces n se necesita middleware. Si n hay middleware se cmplica el desarrll de aplicacines: Se debe prgramar móduls de baj nivel. Este desarrll se repite para cada aplicación a cnectar. El sft de middleware permite realizar esta cnexión a través de interfases de alt nivel, que permiten, pr ej., ver un prcedimient remt cm si fuera lcal. INCO - Facultad de Ingeniería Mntevide, Uruguay 4

3 Intrducción Escenaris de us: Cliente/Servidr en la misma máquina. Se usa en sistemas de un cmputadr, pr ej. pequeñas ficinas, en casa, en prtables. C/S a pequeña escala. Aplicación clásica en una LAN cn un únic servidr. Es la frma predminante de C/S. C/S a gran escala. Esquema multiservidr, que dan imagen de un únic sistema. C/S altamente distribuid. Cada máquina es cliente y servidr, y negcia cn las tras máquinas mediante agentes. INCO - Facultad de Ingeniería Mntevide, Uruguay 5 Intrducción Esquema de cnexión sin middleware. Ls prgramas deben reslver la cnexión usand medis de baj nivel, cercans al. Prgrama Prgrama INCO - Facultad de Ingeniería Mntevide, Uruguay 6

4 Intrducción Esquema de cnexión cn middleware. La capa de Middleware permite prgramar la cmunicación mediante herramientas de alt nivel. Pr ejempl: prcedimients, mensajes, acces a bjets. Prgrama Middleware Prgrama Middleware INCO - Facultad de Ingeniería Mntevide, Uruguay 7 Intrducción: Arquitectura (1) Aplicación en Arquitectura +3 niveles. Cliente Cliente Cliente Cliente Cliente Servidr WEB Servidr Aplicacines TPM? Servidr Aplicacines? Servidr Aplicacines TPM? Servidr Aplicacines RMI Cnexión a DBMS Servidr DBMS Servidr DBMS Cnexión a DBMS INCO - Facultad de Ingeniería Mntevide, Uruguay 8

5 Intrducción: Tips Middl. (1) Cmunican 2 sistemas: Drivers a DBMSs. Acces a DBMS desde un prgrama u tr DBMS. Remte Prcedure Call (RPC, RMI, Remting). Invcación a prcedimients remts cm si fueran lcales al prgrama. Web Services. Invcación a prcedimients a través de HTTP. Cmunican múltiples sistemas: Message Oriented Middleware (MOM). Enví de mensajes entre aplicacines. Object Request Brkers (ORB). Invcación a prcedimients y prpiedades de bjets. INCO - Facultad de Ingeniería Mntevide, Uruguay 9 Intrducción: Tips Middl. (2) Cmunican múltiples sistemas: Intregratin brkers: Cmunican n aplicacines en base a mensajes. El Integratin brker centraliza las cmunicacines: Recibe mensajes de las aplicacines. Aplica reglas para determinar a qué aplicacines deben enviarse. Enterprise Service Bus: Implementa mecanisms de cmunicación: Basad en invcacines (de tip RMI, Remting, WS). Basad en mensajes. Sn la evlución de ls ORBs e Integratin Brkers. INCO - Facultad de Ingeniería Mntevide, Uruguay 10

6 Intrducción: Arquitectura (2) Aplicación en Arquitectura +3 niveles. Cliente Cliente Cliente Cliente Cliente Servidr WEB Servidr Aplicacines TPM ESB Servidr Aplicacines MOM Servidr Aplicacines TPM Servidr Aplicacines RPC Cnexión a DBMS Servidr DBMS Servidr DBMS Cnexión a DBMS INCO - Facultad de Ingeniería Mntevide, Uruguay 11 Intrducción: Tips Middl. (3) Prtal servers. Integrar aplicacines (mdularizadas) que se ejecutan en Prtales. Java: Servidres JSR 168 y JSR 286: prtlets. Micrsft: Sharepint: webparts. Sn integrables a través del prtcl WSRP: Web Service fr Remte Prtal. Mashup servers. Integran aplicacines hetergeneas. Pr ejempl: Mapas, prtlets/webparts, , etc. INCO - Facultad de Ingeniería Mntevide, Uruguay 12

7 Intrd.: características (1) Ls middleware se caracterizan pr implementar la interacción entre las aplicacines de diferentes frmas: Interacción sincrónica: Cuand una aplicación es invcada pr tra, se ejecuta inmediatamente. Interacción (sincrónica) blqueante: Cuand una aplicación invca a tra, la primera queda esperand la respuesta de la segunda. Interacción (sincrónica) n-blqueante: cm sería? INCO - Facultad de Ingeniería Mntevide, Uruguay 13 Intrd.: características (2) Interacción asíncrna: Una aplicación invca tra per n espera su ejecución inmediata. Se implementa en base a mensajes. Asegurand cnsistencia en ls dats: Transaccinalidad (2PC). Cnsistencia en ambiente debilmente acplad. Mensajes persistentes. INCO - Facultad de Ingeniería Mntevide, Uruguay 14

8 Evlución Middleware Semantic Management f Middleware. Ramesh Jain. Amit Sheth. Springer INCO - Facultad de Ingeniería Mntevide, Uruguay 15 Basic Middleware Características: Resuelven la cmunicación entre 2 prgramas. Cubre de las capas 5 a la 7 del stack OSI. Ejempls: RPC, MOM, Data Middleware. Prgrama Cmm Middleware Applicatin Presentatin Sessin Transprt Netwrk Link SQL Physical API Prgrama Cmm Middleware INCO - Facultad de Ingeniería Mntevide, Uruguay 16

9 RPC: Remte Prcedure Call Escnde la red, invcand prcedimients. Cliente invca a una función del servidr remt y se blquea hasta tener el resultad. Se pasan parámetrs de la frma nrmal. Cmpnentes: Aplicacines: cliente y servidr se prgraman cm lcales. Stub: Empaqueta, cnvierte... Lenguaje IDL (Interface Definitin Language). Cmpiladr IDL genera Stubs (C y S), que se linkeditan al prg. Runtime: En cliente invca el RPC y se blquea. En servidr, recibe invcacines (priridades, seguridad... ) INCO - Facultad de Ingeniería Mntevide, Uruguay 17 RPC cliente servidr Ejecuta aplicación, llama a función. Sigue la ejecución. aplicación aplicación Ejecuta función. Envía resultad Empaqueta, cnvierte. Llama al runtime. Desempaqueta, cnvierte. 2 stub 9 7 stub 4 Desempaqueta, cnvierte. Empaqueta, cnvierte. Invca RPC. Se blquea. Recibe resultad. runtime 8 runtime Recibe RPC. Levanta servici. Envía resultad. 3 INCO - Facultad de Ingeniería Mntevide, Uruguay 18

10 RPC Cnsideracines: Cnversión de dats: XDR: External Data Representatin (canónica). NDR: Netwrk Data Representatin (en C en S). Seguridad: autenticación, encriptación, Tlerancia a falls: reintents, semántica de sól una vez. Servici de directri: Cliente puede invcar a un servidr cncid (hard-cded) preguntar quien crre el servici (binding). Runtime en servidr: Según el servidr, se pdría pririzar llamads, cntrlar seguridad, manejar threads, cntrlar acces a recurss cmpartids. INCO - Facultad de Ingeniería Mntevide, Uruguay 19 Asynchrnus Middleware Permiten activar un prces sin que el invcadr quede blquead Facilita la integración de aplicacines en cntexts de acplamient débil. Basad en envi de mensajes. Pr es se les cnce cm Message Oriented Middleware (MOM). INCO - Facultad de Ingeniería Mntevide, Uruguay 20

11 MOM: Message Oriented Middleware Cmunicación usand clas de mensajes: Aplicacines sól pnen y sacan mensajes de clas. N se cnectan. C y S pueden crrer en diferentes tiemps. N necesariamente se requiere respuesta. cla1 Cnsideracines: cla2 Se pueden implementar esquemas 1-N N-1 Muchs clientes, varias instancias del servidr. Clas pueden estar en disc en memria. Pueden ser FIFO, pr priridades, balance de carga... INCO - Facultad de Ingeniería Mntevide, Uruguay 21 RPC vs. MOM RPC: Síncrn: Se requiere una cnexión. Cliente se blquea. Respuesta inmediata. Se asegura tiemp de respuesta. Ideal para aplicacines que sincrnizar accines. Ejempl: Aplicacines interactivas, transaccines. MOM: Asíncrn: Clente y servidr peran en diferentes tiemps. Respuesta (eventualmente) lenta. N se asegura ttalmente un tiemp de respuesta. Ideal para infrmar, para aplicacines pc cnectadas. INCO - Facultad de Ingeniería Mntevide, Uruguay 22

12 Data Middleware Características: Cnectan prgramas cn DBMS DBMSs entre si a través de un API, cn us pcinal de lenguaje de cnsulta. Fuertemente asciads a tecnlgías de DBMS. Incluyen un cmpnente cliente y tr servidr. Ejempls: ODBC, OLEDB, JDBC Prgrama Middleware DBMS (cli) SQL API DBMS Middleware DBMS (srv) INCO - Facultad de Ingeniería Mntevide, Uruguay 23 SQL Middleware Objetiv ideal: Diferentes DBMS, que dan la ilusión de ser un únic sistema: sistema federad. Diferentes clientes accediend al sistema federad. Prblema: SQL n es tan estandar: SQL ( 86), SQL2 ( 92), SQL3 ( 99). Cada vendedr tiene sus prpias extensines (dialects). Diferencias en: APIs (Applicatin Prgramming Interface). Driver: Runtime que acepta llamadas, frmatea mensajes (FAP: Frmat and Prtcls) y maneja el intercambi. Stacks. Sól alguns usan transp standard: sckets, named pipes INCO - Facultad de Ingeniería Mntevide, Uruguay 24

13 JDBC 2 niveles 3 niveles JDBC Driver Manager Driver Driver JDBC Driver Manager Driver Driver INCO - Facultad de Ingeniería Mntevide, Uruguay 25 Platfrm Middleware Características: Permiten la cmunicación entre prgramas a través de mecanisms de mayr nivel que ls trs Basic Middleware. Cmbinan técnicas de ls Basic Middleware. Prgrama Prgrama Platfrm Middleware Prgrama Platfrm Middleware INCO - Facultad de Ingeniería Mntevide, Uruguay 26

14 Platfrm Middleware Además prveen funcines tales cm: Gestión de memria y prcess del S. Op. Carga de prgramas, inici y fin, pasaje de mensajes. A veces balance de carga y gestión de transaccines. Ejempls: Applicatin Servers y ORBs (CORBA, JEE,.NET.) TPM (Tuxed, CICS, Encina ) Integratin Brkers (IBM MQSeries, MS Biztalk). Enterprise Service Bus. INCO - Facultad de Ingeniería Mntevide, Uruguay 27 ORBs: Object Request Brker Permiten: Prgramar ensambland cmpnentes (building blcks). Empaquetads cm piezas de códig indep y autcntenidas. N está asciad a un prgrama, lenguaje implementación. Accedids pr invcacines a métds. Interfase bien definida (IDL: Interface Definitin Language). Prtabilidad e Interperabilidad: Transparentes al lenguaje, cmpiladr, ubicación, s. perativ. Se imprtan dentr de paletas tlbars. Puede ser invcad a través de espacis de direccines, redes, lenguajes, sist perativs y herramientas. INCO - Facultad de Ingeniería Mntevide, Uruguay 28

15 ORB: Object Request Brker Es un bus de cmunicación entre bjets: Permite hacer/recibir requerimients en frma transparente: Objets lcales remts. Funcinamient: Objet cliente invca un métd en un bjet remt. ORB: Lcaliza una instancia del bjet servidr. Invca el métd. Retrna el resultad al cliente. Applic Applic Applic ORB INCO - Facultad de Ingeniería Mntevide, Uruguay 29 ORB: Object Request Brker Funcinalidades: Cntrl de transaccines y blque: Integridad td nada. Lcks para serializar acces a recurss. Persistencia. Relacinamient: Relacines dinámicas permanentes cn trs cmpnentes. Aut-teste: Crrer prgramas de diagnóstic para determinar prblemas. Aut-instalación: Instalarse y registrarse cn S.O y/ registry. Des-instalarse. INCO - Facultad de Ingeniería Mntevide, Uruguay 30

16 Prcesamient de Transaccines Flat transactins: td nada Prblemas cn: Validacines / anulacines parciales: Interacción cn humans: Presentación de pcines en pantalla, usuari debe elegir. Cuánt tiemp quedan ls lcks? Transaccines grandes: Se debe pder guardar cntext, para lueg retmar. Operacines masivas: Actualizacines de millnes de registrs. Y si falla? Operacines en grandes redes internet: N sirve tenerlas sincrnizadas en el cmmit. INCO - Facultad de Ingeniería Mntevide, Uruguay 31 Mnitres Transaccinales Objetiv: Es un sistema especializad en la creación, ejecución y manej de aplicacines de prcesamient de transaccines. Características: s transaccinales tienen: Muchas transaccines pequeñas. Muchs usuaris cncurrentes. Crdinan las transaccines cn: Subsistemas ACID lcales. Manejadres de recurss. aplicación DBMS aplicación TPM DBMS DBMS, manejadres de clas, bjets persistentes, transprte de mensajes. aplicación INCO - Facultad de Ingeniería Mntevide, Uruguay 32

17 Mnitres Transaccinales OTM: Object Transactin Mnitrs Cmbinan ORBs cn mnitres de transaccines. Maneja cntenedres que crren ls cmpnentes que brindan ls servicis. Maneja bjets lgrand: transaccinalidad, rbustez, persistencia, seguridad, perfrmance. Carga un cnjunt de bjets (pl), distribuye la carga, prvee tlerancia a falls, y crdina transaccines multi-cmpnentes. INCO - Facultad de Ingeniería Mntevide, Uruguay 33 Mnitres Transaccinales TPM OTM INCO - Facultad de Ingeniería Mntevide, Uruguay 34

18 Servidres de Aplicacines Cntext: Arquitecturas en múltiples capas: Cliente: interface usuari. Servidr Web: Acces HTTP, interface usuari. Servidr de Aplicacines: Lógica del negci. Lógica de ls dats. Gestión de Transaccines. Acces a la BD. Balance de carga en cnfiguracines paralelas. Servidr de Base de Dats: almacenamient. INCO - Facultad de Ingeniería Mntevide, Uruguay 35 Servidres de Aplicacines Cubren: Nivel Servidr de Aplicacines. Casi segur: Gestión de Transaccines. Web Server. Grandes familias: JEE: Prpuesta de Java. COM/DCOM/COM+.NET: Prpuestas de MS INCO - Facultad de Ingeniería Mntevide, Uruguay 36

19 Gateways Características: Realizan la traducción entre 2 más prtcls. Existen gateways para: DBMS, MOM. Platfrm Midd: Crba COM,.NET JEE. Prgrama Prgrama Middleware A Gateway Middleware A Gateway Middleware B Prt. B Mid A Mid B Prt. B INCO - Facultad de Ingeniería Mntevide, Uruguay 37 Platfrm Middleware Middleware que permite integrar aplicacines a escala empresarial. Prvee al mens: Capacidad para integrar aplicacines: Syncrónica y asincrónicamente En equips distribuids. Cntrl de transaccines. Incluye: Applicatin Servers. Integratin Brkers. Enterprise Service Bus. INCO - Facultad de Ingeniería Mntevide, Uruguay 38

20 Integratin Brker Características: Sn intermediaris que facilitan la interacción entre prgramas. Principalmente rientads a mensajes. Prveen ds funcines de interés: Transfrmatin: Transfrma mensajes cntenids de archivs. Transfrma mdels de dats de diferentes aplicacines a un mdel cmún. Flw autmatin (r flw cntrl): Sn tratamients inteligentes de flujs, pr ejempl: rute inteligente y/ basad en cntenids. INCO - Facultad de Ingeniería Mntevide, Uruguay 39 Integratin Brker Características: También pueden frecer: Business prcess management (p.ej, wrkflw) Interpretan reglas de negci y respnden a events de negci y excepcines. Ayudan a autmatizar tareas. Message warehusing. Administrative mnitring. Alguns requieren un MOM en especial (ej. IBM MQSeries),trs tienen interfases a una gran variedad de prducts. INCO - Facultad de Ingeniería Mntevide, Uruguay 40

21 Integratin Brkers Arquitec. Hub & Spke : Altamente centralizada. Centrada en el HUB (message brker) es una pieza mnlítica de sftware. Realiza las peracines de transfrmación y rute de mensejes. Estas funcinalidades n puede ser cnectadas a tr HUB. Ests servicis sn prpietaris. Ls Spkes sn aplicacines a integrar. La excesiva centralización cmplica la escalabilidad. INCO - Facultad de Ingeniería Mntevide, Uruguay 41 ESB Arquitectura de BUS. Incluye prcess que ejecutan las funcinalidades tales cm rute, transfrmacines, transaccines, etc. Ests servicis sn cnectables a trs ESB. Varis ESB pueden cnectarse y hacer visibles ls servicis publicads: favrece la escalabilidad. Están basads en estándares y/ facilitan la interperabilidad entre aplicacines. Pr ejempl: Web Services. INCO - Facultad de Ingeniería Mntevide, Uruguay 42

22 ESB, SOA, Applic. Server y events ESB cm Bus de Servicis: Fuertemente asciads a la implementación de arquitecturas rientadas a servicis. Las aplicacines a integrar se publican cm freciend y/ cnsumiend servicis. ESB interactuand cn Applic. Servers Se cnstruyern pensand en integrar aplicacines ejecutándse en Applic. Servers. Las funcinalidades asíncrnas: Basadas en clas de mensajes. Incluyen gestión de events para la suscripción (a mensajes publicads en clas canales) INCO - Facultad de Ingeniería Mntevide, Uruguay 43 ESB vs. Integratin Brkers Ls ESB resultan más abierts y escalables. También más interperables cn trs prducts. Las ventajas se deben en gran parte: La histria y evlución de ls prducts. Ls ESB surgiern psterirmente a ls Integratin Brkers, y crrigiern muchas de sus defects. Varis ESB se basan en Integratin Brkers: Biztalk Server de Micrsft. Prducts de IBM WebSphere. INCO - Facultad de Ingeniería Mntevide, Uruguay 44

23 Middleware para User interactin Las aplicacines que interactuan cn el usuari también deben integrarse: Cn ls prcess de back-end, que implementan funcinalidades de negci. Cn trs aplicacines que implementan interacción cn el usuari. Cn servicis utilitaris: Pr ejempl: mapas, gestión de vides, etc. Cm hacer psible esta integración? INCO - Facultad de Ingeniería Mntevide, Uruguay 45 User interactin Middleware Mdularización de aplicacines. Las aplicacines que implementan la User Interactin deben implementarse basadas en cmpnentes: Estandarización de prtcls. Estas cmpnentes deben pder interperar entre si l más psible. Orientación a servicis. La interacción entre ests cmpnentes y ls trs externs debe seguir ls misms mdels que cn ls trs middleware. INCO - Facultad de Ingeniería Mntevide, Uruguay 46

24 User interactin Middleware Prtales (Prtal Servers). Sn servidres de: prtlets en platafrma Java. webparts en platafrma Micrsft (Sharepint). La interacción entre ells es psible: Dentr de la misma platafrma. Utilizand WSRP (Web Service fr Remte Prtal) en platafrmas diferentes. Se integran cn las Platfrm Middleware. INCO - Facultad de Ingeniería Mntevide, Uruguay 47 User Interactin Middleware Mashup. Apuntan a facilitar el desarrll de aplicacines que cmbinan multiples funcinalidades cn User Interactin. Pr ej: Mapas + prtlets + + chat + vides. Mens estandarizad que ls Prtal Server. Cmpatibles cn ls Prtal Servers. Tratan de ser más livians que ls Prtal Servers. INCO - Facultad de Ingeniería Mntevide, Uruguay 48

25 En este curs INCO - Facultad de Ingeniería Mntevide, Uruguay 49

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