Middleware: Evolución en el desarrollo de aplicaciones distribuidas. Contenido

Transcripción

1 Middleware: Evolución en el desarrollo de aplicaciones distribuidas 1 Contenido Introducción Middleware Introducción Evolución en el desarrollo de aplicaciones distribuidas Servicios Web 2

2 Introducción 3 Middleware Software de conectividad que consiste en un conjunto de servicios que permiten interactuar a múltiples procesos que se ejecutan en distintas máquinas a través de una red. Ocultan la heterogeneidad y proveen de un modelo de programación conveniente para los desarrolladores de aplicaciones. La organización IETF (Internet Engineering Task Force) en mayo de 1997 lo definió como sigue: Un Middleware puede ser visto como un conjunto de servicios y funciones reutilizables, expandibles, que son comúnmente utilizadas por muchas aplicaciones para funcionar bien dentro de un ambiente interconectado. 4

3 Middleware El lugar donde normalmente ubicamos a los Midllewares, así como el tipo de servicios que éstos ofrecen, varía según la perspectiva de quien los utiliza. Por ejemplo: los desarrolladores de aplicaciones distribuidas suelen ubicar al Middleware como la capa de software que se encuentra justo debajo de la interfaz de programación de aplicaciones (API por sus siglas en inglés). los especialistas de redes de interconexión se refieren al Middleware como todo aquello que se encuentra por encima de IP. los que trabajan con aplicaciones, herramientas y mecanismos que se encuentran entre estos dos extremos, clasifican a los Middlewares como: Middlewares específicos de la aplicación (alto nivel); Middlewares medios o los que se consideran genéricos, y Middlewares específicos de los recursos (bajo nivel). 5 Middleware Lo anterior refleja que los Middlewares se extienden más allá de la red y pueden abarcar recursos para procesamiento, almacenamiento y cualquier otro elemento que esté conectado a la red. No todos los Middleware son iguales. Ejemplos: CORBA y Sockets TCP/IP. Mientras que los Sockets no ofrecen control de tipos ni homogeneización de arquitecturas, CORBA, DCOM, etc., ofrecen estas posibilidades. En la actualidad se cuenta con muchos productos y estándares Middlewares que dan soporte a los sistemas orientados a objetos: DCOM (Distributed Component Object Model ) CORBA (Common Object Request Broker Architecture) Java RMI Web Services (XML) RM-ODP (Modelos de referencia para procesamiento distribuido abierto del ISO/ITU-T) 6

4 Middleware Resumen de características Independiza el servicio de su implantación, del sistema operativo y de los protocolos de comunicaciones. Permite la convivencia de distintos servicios en un mismo sistema. Permite la transparencia en el sistema. En general pueden ser vistos como Abstracción de programación Infraestructura 7 Genealogía del Middleware 8

5 Middlewares Servicios Web DCOM CORBA RMI RPC Sockets Evolución Aplicaciones Distribuidas Tiempo 9 Evolución de Aplicaciones Distribuidas Sockets Aplicación Presentación Sesión Transporte Red Enlace Física Aplicación Presentación Sesión Transporte Red Enlace Física Constituye la interfaz de programación de la capa de transporte Es un mecanismo de comunicación bidireccional El más ampliamente usado Nacieron con la familia de protocolos TCP/IP Existe prácticamente en cualquier plataforma de computación 10

6 Evolución de Aplicaciones Distribuidas Remote Procedure Call (RPC) Creado por Bireel & Nelson en 1984 Permiten a los programas llamar procedimientos localizados en otras máquinas Un proceso X en una máquina A, puede llamar a un procedimiento localizado en una máquina B Información puede llevarse del proceso invocador al invocado dentro de los parámetros Ningún mensaje u operación de E/S es visible para el programador 11 Evolución de Aplicaciones Distribuidas Modo de operación Rutina Llamante Main(){ Argumentos some code;... call rpc(a,b,c);... más código; Stub } Cliente Petición Proceso Cliente Red Resultados send((x=a, y=b), rpc) receive(c=z, rpc) Respuesta Argumentos Petición Rutina Llamada Procedure rpc(x,y,z){ código Stub que usa x,y;... Servidor return(z=result); } Respuesta Red Resultados Proceso Servidor receive(x,y,invocador) send(z,invocador) 12

7 Evolución de Aplicaciones Distribuidas REMOTE METHOD INVOCATION (RMI) Permite la invocación remota de métodos en objetos que residen en diferentes máquinas virtuales Permite la invocación de métodos remotos por Applets Integra el Modelo de Objetos Distribuidos al lenguaje Java de modo natural, preservando en lo posible la semántica de objetos en Java Permite la distinción entre objetos locales y remotos Permite diferentes semánticas en las referencias a objetos remotos: no persistentes (vivas), persistentes, de activación lenta Facilita el desarrollo de aplicaciones distribuidas 13 Evolución de Aplicaciones Distribuidas Modelo de Objetos Distribuidos Petición Invocación remota Invocación local C Invocación local E Un objeto remoto es aquel capaz de recibir RMIs (B, F) Invocación remota A B Invocación local D F Respuesta Objeto Remoto Interfaz Remota Datos Una interfaz remota especifica los métodos que pueden ser invocados remotamente m1 m2 m3 Implementación de métodos m4 m5 m6 14

8 Evolución de Aplicaciones Distribuidas Common Object Request Broker Architecture (CORBA) En 1989 se conforma el Grupo de Administración de Objetos (OMG - Object Management Group) para coordinar las especificaciones para cómputo distribuido independiente de plataforma y lenguaje CORBA es una solución basada en un modelo abierto propuesto por OMG Se basa en el protocolo Internet InterORB (IIOP) de comunicación entre ORB Object Request Broker (ORB) son los gestores de mensajes entre las distintas capas del sistema 15 Evolución de Aplicaciones Distribuidas Arquitectura de CORBA CORBA proporciona una infraestructura de comunicaciones para la colaboración entre objetos heterogéneos distribuidos Cliente Implementación del Objeto Repositorio de Interfaces (IR) Invocación Dinámica de Interfaces (DII) IDL Stubs Interface ORB Invocación Dinámica Skeleton (DSI) IDL Skeleton Adaptador de Objetos CORBA simplifica la interoperabilidad entre aplicaciones, así como también proporciona las bases para la colaboración entre objetos distribuidos 16 ORB

9 Evolución de Aplicaciones Distribuidas Procesamiento de definiciones IDL para generar Stubs Definiciones IDL Precompilador Skeletons Código de Implementación Repositorio de Interfaces Compilador Stubs del Cliente Skeletons del Servidor Implementación del Objeto Repositorio de Implementación Stubs del Cliente Stubs del Cliente 17 Evolución de Aplicaciones Distribuidas CORBA Ventajas Ventajas: Clientes y servidores pueden estar escritos en cualquier lenguaje gracias al alto grado de abstracción del lenguaje de definición de interface (Interface Definition Language,IDL) Alto rendimiento Inconvenientes: Escribir aplicaciones distribuidas con CORBA no es trivial. La especificación CORBA es muy pesada y los fabricantes han implementado un subconjunto. Problemas de compatibilidad entre los ORB s. 18

10 Evolución de Aplicaciones Distribuidas DISTRIBUTED COMPONENT OBJECT MODEL (DCOM) DCOM permite llamadas a los objetos remotos Soporta interfaces múltiples escritas en un lenguaje IDL similar a C++ El protocolo de intercambio de información es el Object Remote Procedure Call (ORPC) Ventajas: DCOM permite el uso de varios lenguajes de programación DCOM soporta recolección distribuida de basura Inconvenientes: Muy ligado a los sistemas operativos de Microsoft, aunque existen implementaciones para Unix, y Apple Macintosh 19 Servicios Web 20

11 Antecedente: Aplicaciones Web 21 Servicios Web Definiciones Componente de software reutilizable y distribuido que ofrece una funcionalidad concreta, independiente tanto del lenguaje de programación en que está implementado como de la plataforma de ejecución Aplicaciones self-contained que pueden ser descritas, publicadas, localizadas e invocadas sobre la Internet (o cualquier otra red) 22

12 Servicios Web Arquitectura Orientada a Servicios (SOA) Descripción del servicio Proveedor de Servicios Invocar Publicar Registro de Servicios Localizar Solicitante del Servicio Descripción del servicio 23 Web Services: Invocación básica (I) 2.- El servicio K en el servidor A Servidor UDDI 1.- Qué servicio Web puede hacer X? 3.- Cómo te invoco servicio K? 4.- Revisa esto: WSDL Servidor A 5.- Invoca operación X < SOAP > 6.- Resultado de la operación X < SOAP > Cliente 24

13 Web Services: Invocación básica (II) Servidor Contenedor de Web Services Implementación del Servicio 4 3 Stub Servidor 2 5 Stub Cliente 6 1 Aplicación Cliente Cliente WSDL int operacionx(int a, int b) int operaciony(int c, int d) 25 Microsoft.NET Plataformas de Desarrollo para Servicios Web 26

14 Java 2EE Plataformas de Desarrollo para Servicios Web 27 Hacia dónde d vamos? Ubiquitous Computing Grid Computing 28

15 Ubiquitous Computing 29 Hacia dónde d vamos? Ubiquitous Computing Esta propuesta se ha posicionado como la tercera generación o paradigma en la computación 1a. Generación : Una computadora, muchas personas 2a. Generación : Una computadora, una persona 3a. Generación : Muchas computadoras, una persona El Ubiquitous computing nos lleva al incremento en el uso de sistemas de cómputo a través del ambiente físico, haciéndolos disponibles y a la vez invisibles al usuario. 30

16 Generaciones: Mainframes PCs Computación Ubicua 31 Hacia dónde d vamos? Ubiquitous Computing La computación ubicua se caracteriza por dos atributos principales: Ubicuidad. Donde las interacciones son dirigidas hacia múltiples interfaces en lugar de una sola computadora Transparencia. Donde la tecnología esta tan incorporada en nuestra vida que es invisible para nosotros 32

17 Aplicaciones Numerosas aplicaciones soportadas a través de Internet se enriquecen y amplían sus servicios; e-commerce, e-banking, e-education, e-goverment, e-business. Ejemplos: El aumento de la potencia de las agendas digitales personales permitirá que se conviertan en asistentes personales, manejadas mediante la voz, no sólo gestionarán nuestra agenda, si no que se convertirán, gracias a numerosos sensores (biométricos, de localización, etc.), en vigilantes de nuestra salud, guías turísticos, consejeros financieros, localizadores. Los espacios inteligentes son otro campo de aplicación de la computación ubicua; viviendas, salas de reuniones, consultas médicas, centros de educación y entrenamiento, centros de mando militar, gabinetes de crisis, todo tipo de vehículos, etc. Dispondrán de acceso a todo tipo de información, facilitarán el trabajo distribuido y colaborativo con otros individuos en la misma sala o de forma remota, identificará a los usuarios y sus acciones, realizarán sumarios de las actividades y deliberaciones llevadas a cabo, etc. 33 Aplicaciones AUTOMÓVIL DISPOSITIVOS DE MÚLTIPLE PROPÓSITOS INTERFACES OPERACIONES CONCURRENTES COMPUTADORAS (BUS LOCAL E INTERNET) WIRELESS CORTO ALCANCE (LLAVES) Y ÁREA AMPLIA (CELULAR) SISTEMAS DE SEGURIDAD FUNCIONES PERSONALIZADAS (NO PC) 34

18 Aplicaciones LUGAR MÓVIL DE TRABAJO CONVERSIÓN DE OFICINAS TRADICIONALES LAPTOP PDA IMPRESORAS FAX TECNOLOGÍA WIRELESS 35 Aplicaciones HOGAR TELÉFONOS MÓVILES COMPUTADORAS APARATOS DE ENTRETENIMIENTO CONTROL DE PUERTAS Y VENTANAS SISTEMAS DE AIRE ACONDICIONADO Y CALEFACCIÓN DISPOSITIVOS DOMÉSTICOS SISTEMAS DE SEGURIDAD TRANSMISIÓN DE INFORMACIÓN VÍA LÍNEAS DE POTENCIA Y WIRELESS 36

19 Aplicaciones COMUNICACIONES PERSONALES TELÉFONOS MÓVILES Y TRADICIONALES LOCALIZADORES FAX COMPUTADORAS VIDEO GRABADORAS CONSOLAS DE JUEGOS CÁMARAS DIGITALES GRABADORES DE MÚSICA Y VIDEO TECNOLOGÍAS GPRS (GENERAL PACKET RADIO SERVICE) Y UMTS (UNIVERSAL MOBILE TELECOMMUNICATIONS SYSTEM) 37 Aplicaciones SISTEMAS DE LOCALIZACIÓN GPS (Global Positioning System) GSM (Global System for Mobile Communications) 38

20 Grid Computing 39 Grid Computing Hacia dónde d vamos? Un grid es una colección de máquinas, algunas veces referidas como nodos, recursos, miembros, donadores, clientes, hosts, motores, y muchos otros términos. Todos contribuyen a que cualquier combinación de recursos en el grid se visualicen como un todo. Algunos recursos pueden ser usados por todos los usuarios del grid mientras que otros pueden tener restricciones específicas 40

21 41 Hacia dónde d vamos? Grid Computing El grid virtualiza recursos heterogeneos dispersos geográficamente 42

22 Hacia dónde d vamos? Tipos de Recursos en un Grid Procesamiento Almacenamiento Comunicaciones Software y licencias Equipo especial Capacidades Arquitecturas Políticas 43 Hacia dónde d vamos? Grid Computing El recurso más común son los ciclos de cómputo proporcionados por los procesadores de las máquinas en el Grid. Formas principales de procesamiento en un Grid 1. Ejecutar una aplicación existente en una máquina disponible en el Grid en lugar de hacerlo localmente 2. Ejecutar una aplicación diseñada para dividir su trabajo de tal forma que las partes separadas puedan ejecutarse en paralelo en diferentes procesadores 3. Ejecutar una aplicación que necesita ser ejecutada muchas veces en muchas máquinas en el Grid 44

23 Hacia dónde d vamos? Grid Computing El segundo recurso más común usado en un Grid es el almacenamiento de datos. Un grid proporciona una vista integrada de almacenamiento de datos en ocasiones llamada data grid Cada máquina en el Grid usualmente proporciona alguna cantidad de almacenamiento para el uso del Grid, aunque temporalmente Tipos de almacenamiento proporcionados por el Grid Memoria unida al procesador (Memoria de acceso rápido pero volátil) Almacenamiento secundario (Medios de almacenamiento permanentes) 45 Conclusiones Unos de los grandes retos de la computación distribuida ha sido la interoperabilidad entre equipos (Corba, Web Services) y su escalabilidad. Cuando las aplicaciones crecen es deseable aprovechar la capacidad de cómputo que se tienen en muchas máquinas que viven en el ocio (grid computing). Los dispositivos inalámbricos pueden tener la capacidad de movilidad, lo que da pie a aplicaciones que desean interactuar según el contexto donde están sin problemas de comunicación (computación ubicua). Conforme avanzan las tecnologías de comunicaciones y miniaturización surgen nuevos nichos de oportunidad para los sistemas distribuidos tanto a gran escala como ubicuos, lo que confirma que es un área de la informática que se mantiene en constante evolución.. 46