Introducción a la Programación Distribuida. Aplicaciones Distribuidas

Transcripción

1 Introducción a la Programación Distribuida

2 Contenido Aplicaciones Empresariales Arquitecturas Sistemas Distribuidos Objetos Distribuidos Middleware Orientado a Mensajes XML Servicios Web J2EE Microsoft.NET.NET vs. J2EE Frameworks, Patrones y UML 2

3 Aplicaciones Empresariales Internet y Comercio Electrónico Adopción de nuevas tecnologías y nuevos requisitos de desarrollo. Rápidos cambios tecnológicos. Desafíos para un informático: Capacidad de respuesta. Productividad. Fiabilidad y disponibilidad. Seguridad. Escalabilidad. Integración con otros sistemas. Interfaces de usuario. Necesitamos una plataforma con una rica infraestructura que ofrezca diferentes posibilidades arquitectónicas favoreciendo un entorno de desarrollo rápido. 3

4 Arquitecturas Sistemas Distribuidos Arquitectura Cliente/Servidor (2 capas): Inconvenientes: Aplicación Dificultad en el mantenimiento. Cliente Mucho tráfico en la red. Escalabilidad limitada.... Base de Datos Servidor 4

5 Arquitecturas Sistemas Distribuidos Unidades funcionales de una aplicación: Presentación. Lógica de negocio. Datos. Arquitectura en 3-capas Presentación Lógica de Negocio Datos 5

6 Arquitecturas Sistemas Distribuidos Arquitectura n-capas. Ejemplo web: separar la lógica de la presentación de la interfaz de usuario.... Navegador Lógica Presentación Lógica Negocio Datos Servidor Web Arquitectura enterprise: Evolución arquitectura n-capas. Servidor de Aplicaciones En la capa de negocio tenemos objetos de negocio (componentes de servidor): compartir funcionalidad. 6

7 Objetos Distribuidos Caracterizan una arquitectura enterprise. Motivación: Trabajar con objetos distribuidos de un modo transparente. Tecnologías destacadas: CORBA: Especificación independiente de lenguaje y plataforma. Define servicios de infraestructura. RMI: simple mecanismo de llamadas remotas entre objetos Java. DCOM: Mecanismo llamadas remotas a objetos COM Sucesor:.NET Remoting. Acceso a componentes de servidor: EJB, CCM, COM+ Limitación: firewalls. 7

8 Middleware Orientado a Mensajes Motivación: Mecanismo de comunicación entre sistemas débilmente acoplados. Comunicación asíncrona. Populares en los 80 s y 90 s en los sistemas IBM (MQSeries). Integración de aplicaciones. Basados en colas de mensajes. Modelo de programación: Punto a punto. Publicación/suscripción. Problema: evolución tecnológica. Diferentes APIs de programación. JMS: API Java para acceso a servicios de mensajes. Independencia del proveedor. 8

9 XML Motivación: Intercambio de datos en internet. Requisitos: Simple. Independiente de la plataforma y del lenguaje de programación Estándar y de amplia difusión Definición de estructuras complejas Descripción, validación y transformaciones. Integración con otros sistemas. 9

10 XML vs. HTML Limitaciones de HTML: Mezcla contenido (datos) con presentación Difícil de procesar. No podemos consultar su contenido. Está predefinido, lo que limita la definición de estructuras complejas. No podemos describir, validar ni transformar documentos: No podemos consultar su información No permite distribuir la carga de procesamiento. Solución: XML 10

11 XML (extensible Markup Language) Meta-lenguaje de etiquetas derivado de SGML. No es una extensión de HTML. Permite definir lenguajes de etiquetas (HTML). Reúne los requisitos de un lenguaje de intercambio de información: Simple: al estar basado en etiquetas y legible. Independiente de la plataforma: codificación UNICODE. Estándar y amplia difusión: W3C, XML está de moda. Definición de estructuras complejas: DTD, Schemas. Validación y transformación: DTD, XSLT. Integración con otros sistemas. Facilita procesamiento lado cliente. Otras aplicaciones: Generación de vistas: HTML, WML. Configuración de aplicaciones. 11

12 XML - Ejemplo Etiqueta Raíz <?xml version= 1.0 encoding= ISO ?> <DISCO CODIGO= B000067FSG > <TITULO> Estrella de Mar </TITULO> <ARTISTA> Amaral </ARTISTA> <ESTILO> Pop </ESTILO> <REFERENCIA> <EDITORA> Virgin </EDITORA> <AÑO_EDICION> 2002 <AÑO_EDICION> </REFERENCIA> <MUSICOS> <MUSICO ROL= cantante > Amaral </MUSICO> <MUSICO ROL= guitarra > Juan Aguirre </MUSICO> </MUSICOS> </DISCO> 12 Atributo Instrucción de Procesamiento

13 XML - DTD Descripción de los documentos XML: Validación. <!ELEMENT DISCO (TITULO, ARTISTA, ESTILO?, REFERENCIA, MUSICOS)> <!ATTLIST DISCO CODIGO ID #REQUIERED> <!ATTLIST DISCO TIPO=(CD LP DVD) CD > <!ELEMENT TITULO (#PCDATA)>... <!ELEMENT REFERENCIA (EDITORA, AÑO_DISTRIBUCION) > <!ELEMENT MUSICOS (MUSICO*)>... 13

14 XML - DTD Documento XML: Válido: sigue la estructura de un DTD Dentro del fichero XML: <!DOCTYPE web-app PUBLIC "-//Sun Microsystems, Inc.//DTD Web Application 2.2//EN" " Bien formado: sigue las reglas de generación de XML. Limitaciones: No es XML. Tipado de datos muy limitado. No soporta espacios de nombres. 14

15 XML Familia de Estándares Schemas: Mismo propósito que un DTD, pero con mayor riqueza semántica. Sintaxis basada en XML. Contiene tipos predefinidos. Espacios de nombres (NameSpaces). <?xml version= 1.0 > <xsd:schema xmlns:xsd= > <xsd:element name= Disco type= DiscoTipo > <xsd:complextype name= DiscoTipo > <xsd:attribute name= codigo type= String >... <xsd:sequence> <xsd:element name= Titulo type= String > <xsd:element name= Artista type= String > <xsd:element name= Referencia type= ReferenciaTipo > 15

16 XML Familia de Estándares NameSpaces: Espacios de nombres para cualificar elementos y atributos evitando la colisión de nombres. xmlns:xsd= XSLT: Definición de reglas de transformación de documentos. XSL: Definición de hojas de estilos. XPath: Para hacer referencia a partes de un documento. /DISCO[Titulo= Estrella de Mar ], /DISCO//MUSICOS[1] XLink: Enlace documentos entre sí. XPointer: Enlace de secciones dentro de un documento. XQuery: Consultas XML. 16

17 XML - Parsers API SAX: Acceso secuencial al documento. Modelo de programación basado en eventos (callbacks). Simple y rápido: consume pocos recursos. Sólo consulta. API DOM: Construye una estructura arbórea a partir del documento. Potente, pero más costoso. Permite actualizaciones. Ideal para estructuras complejas. Numerosas implementaciones de los analizadores. API JAXP de Java. 17

18 Servicios Web Motivación: Comunicación segura entre procesos. Necesidad de exponer la lógica de negocio a través de los firewalls de una organización. Uso de tecnologías estándar: HTTP, SMTP, XML En la práctica: Modo de acceso a un servicio implementado con una tecnología diferente (ej. Java.NET) 18

19 Servicios Web - SOAP SOAP (Simple Access Protocol): Intercambio de datos en un entorno distribuido usando XML. Puede usarse para llamadas remotas (RPC). <SOAP-ENV:Envelope xmlns:soap-env=" SOAP-ENV:encodingStyle= > <SOAP-ENV:Header> <h:transaccion xmlns:h=" 43 </h:transaccion> </SOAP-ENV:Header> <SOAP-ENV:Body> <m:validarpedido xmlns:m=" <m:id>ef453</m:id> </m:validarpedido> </SOAP-ENV:Body> </SOAP-ENV:Envelope> 19

20 Servicios Web - WSDL Documento XML para describir servicios web. Operaciones que soporta. Modo de acceso: Protocolo de transporte: SOAP, HTTP, SMTP. Representación de datos. Localización. Generada a partir de las implementaciones. 20

21 WSDL - Ejemplo <message name='obtenerhoteles'> <part name='ciudad' type='xsd:string'/> </message> <message name='obtenerhotelesresponse'> <part name='result' type='typens:arrayofhotel'/> </message> <porttype name='serviciohotelporttype'> <operation name='obtenerhoteles'> <input message='wsdlns:obtenerhoteles' /> <output message='wsdlns:obtenerhotelesresponse' /> </operation> </porttype> 21

22 WSDL - Ejemplo <binding name='serviciohotelsoapbinding' type='wsdlns:serviciohotelporttype' > <soap:binding style='rpc' transport=' /> <operation name='obtenerhoteles' > <soap:operation soapaction=' /> <input> <soap:body use='encoded' namespace=' encodingstyle=' /> </input> <output> <soap:body use='encoded' namespace=' encodingstyle=' /> </output> </operation> </binding> <port name='serviciohotelsoapport' binding='wsdlns:serviciohotelsoapbinding' > <soap:address location=' /> </port> 22

23 Servicios Web - UDDI UDDI: Descripción, registro y descubrimiento de Servicios Web. Páginas blancas, páginas amarillas y páginas verdes. Registro Global: Microsoft e IBM. 23

24 Servicios Web - Conclusiones Resuelve de un modo superficial la comunicación segura entre procesos. No abarca todos los requisitos programación distribuida (CORBA). Limitaciones: Los servicios web no tienen estado. No existe un modelo global de seguridad. No disponemos de transacciones.... Con la aparición de.net es una tecnología muy utilizada para la integración tecnológica. 24

25 J2EE: Java 2 Enterprise Edition J2SE: 25

26 J2EE J2EE: Añade las capacidades necesarias a J2SE para proporcionar una plataforma Java completa, estable, segura y rápida para el desarrollo de aplicaciones enterprise. Conjunto de especificaciones y prácticas que juntas favorecen el desarrollo, despliegue y gestión de aplicaciones n-capas orientadas al servidor Desarrollo en capas basado en la idea de contenedor. Cualquier fabricante puede implementar las especificaciones. Simplifica la conectividad. 26

27 J2EE Especificaciones: Extensión de JDBC (acceso a BD). RMI sobre IIOP: EJB: Java Servlets/JSP: JMS: Java Mail: Integración CORBA Java Transaction API: Modelo de componentes de servidor para aplicaciones distribuidas. Framework para construir aplicaciones web dinámicas. Integración con los middleware orientados a mensajes Framework para desarrollar aplicaciones de correo Transacciones distribuidas. Prácticas:

28 Microsoft.NET Desarrollo en Windows anterior a.net: Modelos de componentes: COM, OLE y ActiveX. Interfaces de usuario: Microsoft Foundation Classes. Aplicaciones web con contenido dinámico: ASP. Acceso a datos y directorios: OLE DB y ODBC ADO. XML: API MSXML. Componentes distribuidos: DCOM Mensajes asíncronos: MSMQ Servidor de aplicaciones: Microsoft Transaction Server. Componentes de Servidor: COM+ 28

29 Microsoft.NET Arquitectura DNA Arquitectura DNA (Distributed InteNet Applications Architecture): Framework Microsoft.NET. 29

30 Microsoft.NET - Aportaciones Nuevo modelo de ejecución: Common Language Runtime (CLR). Máquina virtual que ejecuta código intermedio (MSIL). Orientado a Objetos, garbage collection, nuevo modelo de delegación de eventos, seguridad,... Independiente del lenguaje de programación: CLI: sistema común de tipos C#, VB.NET. Managed C++, Eiffel.NET,... Nuevo modelo de componentes: Ensamblados. Reemplazan a COM. 30

31 Microsoft.NET - Aportaciones Programación de interfaces gráficas: WinForms. Programación de interfaces web: ASP.NET, WebForms. Ejecutan código MSIL. Acceso a datos: ADO.NET Transmisión de datos en XML. Librerías para acceso a servicios de directorio. Framework acceso remoto (.NET Remoting): Sustituye a DCOM XML y Servicios Web integrados en la plataforma. Dominios de aplicación, programación orientada a aspectos (atributos),... 31

32 Microsoft.NET - Conclusiones Es un producto (framework) y no una especificación. En teoría,.net no está ligado a las plataformas Windows. CLR y el sistema de tipos estandarizados. Desarrollo centrado en una sola herramienta: Visual Studio.NET,... Deja fuera el servidor de aplicaciones: Acceso a COM+ como código no manejado. En la práctica,.net sigue ligado a Windows. 32

33 Microsoft.NET vs. J2EE.NET J2EE Propiedad Microsoft Sun y JCP-Partners Estado Producto Especificaciones y muchas implementaciones. Lenguajes Comunicación Componentes de Servidor C#, VB.NET, C++, Eiffel.NET,....NET Remoting, MSMQ y Servicios Web COM+ Java RMI/CORBA, JMS y Servicios Web Enterprise JavaBeans Soporte XML Integrado No completamente integrado 33

34 Microsoft.NET vs. J2EE.NET J2EE Páginas de Servidor ASP.NET/Web.Forms Servlet/JSP/JSF Acceso a Datos ADO.NET, librerías JDBC, JNDI, JPA Librería base Extensa System.* Extensa java.* Interfaces Windows.Forms Web.Forms Sistema Ejecución CLR JVM Interoperabilidad PInvoke JNI Swing/AWT Inter. Middleware COM/COM+ CORBA, JMS Integración Heredado Host Integration Server JCA 34

35 Frameworks, UML y Patrones Rápida evolución tecnologías software (Aprovechar la experiencia: J2EE Blueprints.) Reutilización: Patrones y Frameworks Diseño J2EE y.net Patrones: Design Patterns, Gamma et al. Pattern Oriented Software Architecture (POSA): Buschmann et al. Pattern Oriented Software Architecture 2: Patterns for Concurrent and Network Objets (POSA2), D. Schmidt et al. Frameworks: Building Application Frameworks: Object-Oriented Foundations of Framework Design, M. E. Fayad, D. Schmidt, R. Johnson. Implementing Application Frameworks: object-oriented frameworks at work, M. E. Fayad, D. Schmidt, R. Johnson Domain-Specific Application Frameworks: Frameworks experience by industry. M. E. Fayad, R. Johnson Modelado de aplicaciones web con UML: Building Web Applications with UML, J. Conallen. 35