Równoległość w środowisku rozproszonym Jarosław Kuchta Programowanie Współbieżne
Zagadnienia WebServices WCF RIA Równoległość rozproszona 2
WebServices WebService technologia wywołania zdalnego funkcji na oddalonych komputerach dane przekazywane przez protokół HTTP z wykorzystaniem XML. usługi zdefiniowane za pomocą języka WSDL opublikowane i wyszukane w rejestrze usług za pomocą mechanizmu UDDI wywołane zdalnie przez protokół SOAP Równoległość rozproszona 3
HTTP protokół przesyłania dokumentów hipertekstowych w sieci WWW określa sposób komunikacji między klientem a serwerem klientem jest oprogramowanie na komputerze użytkownika (najczęściej przeglądarka WWW) serwer jest oprogramowanie na komputerze oddalonym, tu serwer WWW (np. IIS, Apache) klient wysyła żądania do serwera, serwer wysyła odpowiedzi do klienta wykorzystywany jest standardowo port 80 TCP żądanie jest formułowane na podstawie URL w pasku przeglądarki, który zawiera adres serwera, nazwę zasobu (strony, usługi) na serwerze i parametry. żądania i odpowiedzi mają postać komunikatów tekstowych z rozbudowanymi nagłówkami protokół HTTP jest bezstanowy, tzn. nie zapamiętuje stanu klienta gdy potrzeba zapamiętać stan klienta, to wykorzystuje się mechanizm: ciasteczek po stronie klienta sesji po stronie serwera Równoległość rozproszona 4
Przykład URL Równoległość rozproszona 5
Przykład żądania HTTP GET / HTTP/1.1 (prośba o zwrócenie dokumentu o URI / zgodnie z protokołem HTTP 1.1) Host: host.com (wymagany w HTTP 1.1 nagłówek Host służący do rozpoznania hosta, jeśli serwer na jednym IP obsługuje kilka VirtualHostów) User-Agent: Mozilla/5.0 (X11; U; Linux i686; pl; rv:1.8.1.7) Gecko/20070914 Firefox/2.0.0.7 (nazwa aplikacji klienckiej) Accept: text/xml,application/xml,application/xhtml+xml,text/html; q=0.9,text/plain;q=0.8 (akceptowane/nieakceptowane przez klienta typy plików) Accept-Language: pl,en-us;q=0.7,en;q=0.3 (preferowany język strony) Accept-Charset: ISO-8859-2,utf-8;q=0.7,*;q=0.7 (preferowane kodowanie znaków) Keep-Alive: 300 (czas, następnego żądania w przypadku połączenia stałego) Connection: keep-alive (chęć nawiązania połączenia stałego serwerem) znak powrotu karetki i nowej linii (CRLF) Równoległość rozproszona 6
Przykład odpowiedzi HTTP HTTP/1.1 200 OK (kod odpowiedzi HTTP) Date: Thu, 20 Dec 2001 12:04:30 GMT (czas serwera) Server: Apache/2.0.50 (Unix) DAV/2 (opis aplikacji serwera) Set-Cookie: PSID=d6dd02e9957fb162d2385ca6f2829a73; path=/ (ciasteczko) Expires: Thu, 19 Nov 1981 08:52:00 GMT (czas wygaśnięcia zawartości) Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate (wykorzystanie pamięci podręcznej) Pragma: no-cache (j.w. - stara, niestandardowa metoda.) Keep-Alive: timeout=15, max=100 Connection: Keep-Alive (akceptacja połączenia stałego) Transfer-Encoding: chunked (typ kodowania zawartości stosowanej przez serwer) Content-Type: application/xhtml+xml; charset=utf-8 (MIME i strona kodowa dokumentu) znak powrotu karetki i nowej linii (CRLF) zawartość dokumentu Równoległość rozproszona 7
XML XML (Extensible Markup Language) uniwersalny język formalny przeznaczony do wymiany różnych danych w strukturalizowany sposób. standard W3C w Internecie Równoległość rozproszona 8
Przykład dokumentu XML <?xml version="1.0" encoding="utf-8"?> <ksiazka-telefoniczna kategoria="bohaterowie książek"> <!-- komentarz --> <osoba charakter="dobry"> <imie>ambroży</imie> <nazwisko>kleks</nazwisko> <telefon>123-456-789</telefon> </osoba> <osoba charakter="zły"> <imie>alojzy</imie> <nazwisko>bąbel</nazwisko> <telefon/> </osoba> </ksiazka-telefoniczna> Równoległość rozproszona 9
WSDL Web Services Description Language oparty na XML język definiowania usług sieciowych Równoległość rozproszona 10
Struktury XML w WSDL Service/Service definicja usługi jako zbioru funkcji Port/Endpoint port TCP umieszczany w URL żądania wywołania Binding/Binding sposób podłączenia (protokół i interfejs) PortType/Interface operacje, które mogą być wykonane i komunikaty wykorzystywane do wywołania Operation/Operation opis pojedynczej operacji Message/N.A. komunikat odpowiadający operacji Types/Types typy danych wykorzystywanych w usługach Równoległość rozproszona 11
Przykład WSDL (1) definicja przestrzeni nazw <?xml version="1.0" encoding="utf-8"?> <description xmlns="http://www.w3.org/ns/wsdl" xmlns:tns="http://www.tmsws.com/wsdl20sample" xmlns:whttp="http://schemas.xmlsoap.org/wsdl/http/" xmlns:wsoap="http://schemas.xmlsoap.org/wsdl/soap/" targetnamespace="http://www.tmsws.com/wsdl20sample"> <types> <xs:schema xmlns:xs="http://www.w3.org/2001/xmlschema" xmlns="http://www.tmsws.com/wsdl20sample" targetnamespace="http://www.example.com/wsdl20sample"> Równoległość rozproszona 12
Przykład WSDL (2) definicja typu żądania <xs:element name="request"> <xs:complextype> <xs:sequence> <xs:element name="header" maxoccurs="unbounded"> <xs:complextype> <xs:simplecontent> <xs:extension base="xs:string"> <xs:attribute name="name" type="xs:string" use="required"/> </xs:extension> </xs:simplecontent> </xs:complextype> </xs:element> <xs:element name="body" type="xs:anytype" minoccurs="0"/> </xs:sequence> <xs:attribute name="method" type="xs:string" use="required"/> <xs:attribute name="uri" type="xs:anyuri" use="required"/> </xs:complextype> </xs:element> Równoległość rozproszona 13
Przykład WSDL (3) definicja typu odpowiedzi <xs:element name="response"> <xs:complextype> <xs:sequence> <xs:element name="header" maxoccurs="unbounded"> <xs:complextype> <xs:simplecontent> <xs:extension base="xs:string"> <xs:attribute name="name" type="xs:string" use="required"/> </xs:extension> </xs:simplecontent> </xs:complextype> </xs:element> <xs:element name="body" type="xs:anytype" minoccurs="0"/> </xs:sequence> <xs:attribute name="status-code" type="xs:anysimpletype" use="required"/> <xs:attribute name="response-phrase" use="required"/> </xs:complextype> </xs:element> </xs:schema> </types> Równoległość rozproszona 14
Przykład WSDL (4) definicja interfejsu <interface name="restfulinterface"> <fault name="clienterror" element="tns:response"/> <fault name="servererror" element="tns:response"/> <fault name="redirection" element="tns:response"/> <operation name="get" pattern="http://www.w3.org/ns/wsdl/in-out"> <input messagelabel="in" element="tns:request"/> <output messagelabel="out" element="tns:response"/> </operation> <operation name="post" pattern="http://www.w3.org/ns/wsdl/in-out"> <input messagelabel="in" element="tns:request"/> <output messagelabel="out" element="tns:response"/> </operation> <operation name="put" pattern="http://www.w3.org/ns/wsdl/in-out"> <input messagelabel="in" element="tns:request"/> <output messagelabel="out" element="tns:response"/> </operation> <operation name="delete" pattern="http://www.w3.org/ns/wsdl/in-out"> <input messagelabel="in" element="tns:request"/> <output messagelabel="out" element="tns:response"/> </operation> </interface> Równoległość rozproszona 15
Przykład WSDL (5) definicja wiązania przez HTTP <binding name="restfulinterfacehttpbinding" interface="tns:restfulinterface" type="http://www.w3.org/ns/wsdl/http"> <operation ref="tns:get" whttp:method="get"/> <operation ref="tns:post" whttp:method="post" whttp:inputserialization="application/x-www-form-urlencoded"/> <operation ref="tns:put" whttp:method="put" whttp:inputserialization="application/x-www-form-urlencoded"/> <operation ref="tns:delete" whttp:method="delete"/> </binding> Równoległość rozproszona 16
Przykład WSDL (6) definicja wiązania SOAP <binding name="restfulinterfacesoapbinding" interface="tns:restfulinterface" type="http://www.w3.org/ns/wsdl/soap" wsoap:protocol="http://www.w3.org/2003/05/soap/bindings/http/" wsoap:mepdefault="http://www.w3.org/2003/05/soap/mep/request-response"> <operation ref="tns:get" /> <operation ref="tns:post" /> <operation ref="tns:put" /> <operation ref="tns:delete" /> </binding> Równoległość rozproszona 17
Przykład WSDL (7) definicja punktu końcowego <service name="restfulservice" interface="tns:restfulinterface"> <endpoint name="restfulservicehttpendpoint" binding="tns:restfulinterfacehttpbinding" address="http://www.example.com/rest/"/> <endpoint name="restfulservicesoapendpoint" binding="tns:restfulinterfacesoapbinding" address="http://www.example.com/soap/"/> </service> </description> Równoległość rozproszona 18
UDDI UDDI (Universal Description, Discovery and Integration) uniwersalny rejestr usług sieciowych pozwala oprogramowaniu automatycznie wykrywać i integrować usługi sieciowe w sieci Internet Równoległość rozproszona 19
SOAP SOAP (Simple Object Access Protocol) protokół zdalnego wywołania dostępu do obiektów wykorzystuje XML do kodowania wywołań wykorzystuje HTTP lub RPC do przenoszenia wywołań i odpowiedzi jest standardem W3C. Równoległość rozproszona 20
Przykład dokumentu SOAP POST /InStock HTTP/1.1 Host: www.example.org Content-Type: application/soap+xml; charset=utf-8 Content-Length: nnn <?xml version="1.0"?> <soap:envelope xmlns:soap="http://www.w3.org/2001/12/soap-envelope" soap:encodingstyle="http://www.w3.org/2001/12/soap-encoding"> <soap:body xmlns:m="http://www.example.org/stock"> <m:getstockprice> <m:stockname>ibm</m:stockname> </m:getstockprice> </soap:body> </soap:envelope> Równoległość rozproszona 21
Architektura WebService Równoległość rozproszona 22
WCF WCF (Windows Communication Foundation) następna generacja usług sieciowych współpracuje z webserwisami przez SOAP zwiększa szybkość wywołania używa binarnej prezentacji struktury danych w XML'a Równoległość rozproszona 23
WCF pojęcia podstawowe service operation procedura udostępniana przez serwis dla klienta service contract wiele operacji usługowych powiązanych w interfejs operation contract parametry i typ operacji message contract format komunikatu (np. które elementy są przekazywane przez nagłówek) fault contract definicja komunikatów przesyłanych do klienta w przypadku błędu. data contract definicja struktury danych wykorzystywanej w usługach data service klasa usługowa umożliwiająca zdalny dostęp do danych przechowywanych w bazie danych Równoległość rozproszona 24
WCF przykład usługi (interfejs) namespace MeasurementService { [ServiceContract] public interface IMeasurement { [OperationContract] double GetValue(int prober); [OperationContract] Probe GetProbe(int prober); } [DataContract] public class Probe { [DataMember] public DateTime Time { get; set; } [DataMember] public double Value { get; set;} } } Równoległość rozproszona 25
WCF przykład usługi (klasa usługowa) namespace MeasurementService { public class Measurement : IMeasurement { public double GetValue(int prober) { return prober; // tu powinno być wykonanie pomiaru } public Probe GetProbe(int prober) { Probe result = new Probe(); result.time = DateTime.Now; result.value = prober; // tutaj też powinno być wykonanie pomiaru return result; } } } Równoległość rozproszona 26
WCF Service Reference Widok klienta usługi pomiarowej Widok klasy danych Równoległość rozproszona 27
Obsługa wielu żądań równocześnie przez jeden serwer Klient1 żądanie HTTP odpowiedź HTTP Każde żądanie jest obsługiwane przez jeden wątek serwera Klient2 Serwer KlientN Niebezpieczeństwo przeciążenia serwera przy zbyt dużej ilości żądań Równoległość rozproszona 28
Zwiększenie wydajności przez farmę serwerów żądanie HTTP zapytanie DNS odpowiedź HTTP Klient1 odpowiedź DNS Serwer DNS Serwer WWW1 Klient2 Serwer WWW2 Serwer DNS dla kolejnych zapytań podaje inny kolejny fizyczny adres serwera WWW KlientN Równoległość rozproszona 29
Zwiększenie wydajności przez architekturę wielopienną żądanie HTTP Serwer WWW rozpoznaje żądania HTTP i kieruje żądania WCF do serwera aplikacji. W tym czasie może zająć się obsługą kolejnego żądania HTTP Klient1 odpowiedź HTTP żądanie WCF Klient2 Serwer WWW odpowiedź WCF obiekty danych ADO.NET Serwer aplikacji żądanie danych ADO.NET KlientN Serwer aplikacji wysyła żądania danych do serwera danych. W oczekiwaniu na dane może w innym wątku obsługiwać inne żądanie WCF Serwer danych Równoległość rozproszona 30
Architektura RIA RIA (Rich Internet Application) technologia podziału funkcjonalności między klienta a serwer. w implementacji Microsoftu oparta o WCF i Silverlight w implementacji Adobe oparta o FLASH Równoległość rozproszona 31
Podział funkcjonalności w RIA Klient Serwer Funkcje RIA na kliencie żądania RIA odpowiedzi RIA Usługi na serwerze Część funkcjonalności jest realizowana po stronie klienta, a część przez usługi po stronie serwera. Dane wspólne dla wielu klientów są pamiętane po stronie serwera, dane indywidualne po stronie klienta. Równoległość rozproszona 32