CORBA

1. CORBA Γ. Ρήγας Ιατρική Πληροφορική Διδάσκων: Δ.Ι. Φωτιάδης

2. Τι είναι η CORBA η CORBA είναι ένα σύνολο πρωτοκόλλων και μηχανισμών που επιτρέπει στις εφαρμογές να επικοινωνούν μεταξύ τους αδιαφορώντας για το που βρίσκονται ή ποιος τις έχει σχεδιάσει(transparency)

3. Τι είναι η CORBA • Είναι το ακρωνύμιο για το Common Object Request Broker Architecture • Τα τελευταία χρόνια αποτελεί ένα από τα standardsστη βιομηχανία για κατανεμημένη επικοινωνία • Βασίζεται στην ιδέα των κατανεμημένων αντικειμένων • Σχεδιασμένη ώστε να επιτρέπει την ολοκλήρωση πολλών αντικειμένων σε ετερογενή περιβάλλοντα

4. Περιεχόμενα • CORBA Βασικά • IDL • ORB, POA, BOA,… • IIOP • Java και CORBA • CORBA & XML

5. Ιστορική Αναδρομή • Η CORBA 1.1 παρουσιάστηκε το 1991 από τον OMG και οριοθετήθηκε το (Interface Definition Language), IDL και τα (Application Programming Interfaces) API, τα οποία υλοποιούν την αλληλεπίδραση των αντικειμένων πελάτη/εξυπηρετητή (client/server) μέσα σε μια συγκεκριμένη εξυπηρέτηση μιας (Object Request Broker), ORB. • Η CORBA 2.0, που εμφανίστηκε τον Δεκέμβριο του 1994, καθορίζει αληθινή ενδολειτουργία καθορίζοντας πως ORBs από διαφορετικούς εκδότες μπορούν να ενδοεπικοινωνούν. • Βρισκόμαστε στην έκδοση 3.0.2

6. State of the Art • Πρωτόκολλα και πλατφόρμες κατανεμημένων αντικειμένων που έχουν παρουσιαστεί μέχρι σήμερα είναι τα εξής: • CORBA (OMG) • DCE • DCOM/ActiveX (Microsoft) • Java/RMI (SUN) • Ορισμένες πιο σύγχρονες προσεγγίσεις αποτελούντα: • .net (Microsoft) • J2EE (SUN)

7. Γενικά • Η CORBA, είναι η απάντηση του OMG στην ανάγκη της ενδολειτουργίας, στο πλαίσιο του ραγδαίου πολλαπλασιασμού του αριθμού των προϊόντων υλικού και λογισμικού που είναι διαθέσιμα σήμερα. • Το πρωτόκολλο CORBA περιγράφει την υποδομή και την αρχιτεκτονική με βάση την οποία ετερογενείς εφαρμογές μπορούν να χρησιμοποιούν για να επικοινωνούν μεταξύ τους. • Χαρακτηριστικά: • Open Standard • Ανεξάρτητο κατασκευαστών (OS, Language,…) • Βάση της αρχιτεκτονικής: • IDL, Interface Definition Language (OMG Spec) • ORB, Object Request Broker • Standard IIOP Protocol

8. Request(args) Reply(result) CLIENT SERVER Top layer Server Stub Client Stub Middle layer Wire Protocol Wire Protocol Bottom layer NETWORK Remote Object Invocation • Στην CORBA, η επικοινωνία μεταξύτων Clients και των Servers ακολουθεί ένα μοντέλο object-oriented RPC-style.

9. CORBA γενικά • Η διαφάνεια είναι η κεντρική ιδέα της CORBA • ‘Τοποθεσία’ – δυνατότητα να επικαλεστεί (invoke) ένα αντικείμενο χωρίς να ενδιαφέρεται για το που το αντικείμενο βρίσκεται στο δίκτυο • Γλώσσα προγραμματισμού – ελευθερία στο να κατασκευάζεις το interface σε οποιαδήποτε γλώσσα Client O R B Stub Code(proxy) Object Implementation Stub Code(skeleton)

10. CORBA objects • Τα αντικείμενα CORBA έχουν 3 βασικά χαρακτηριστικά : • Τα CORBA objects τρέχουν σε οποιαδήποτε πλατφόρμα • Τα CORBA objects μπορούν να βρίσκονται οπουδήποτε στο δίκτυο • Τα CORBA objects μπορούν να γραφτούν σε οποιαδήποτε γλώσσα για την οποία υπάρχει IDL αντιστοιχία.

11. Αρχιτεκτονική CORBA • Υπάρχουν πολλές ευκολίες που παρέχουν μια αρχιτεκτονική για distributed object-oriented computing. • H CORBA αποτελείται από 5 βασικά στοιχεία: • ORB (Object Request Broker) • IDL (Interface Definition Language) • DII (Dynamic Invocation Interface) • IR (Interface Repositories) • ΒOA ή POA (Object Adapters)

12. CORBA - Αρχιτεκτονική

13. Object Client Server Client stub (proxy) CORBA library ORB(s)(orbxid) & implementation repository Object skeleton Object adapter ORB ORB TCP Socket client machine server machine Αρχιτεκτονική CORBA

14. Client Object Implementation IDL IDL ORB Μια κλήση του client προς το αντικείμενο ORB (1/3) • Ένας μηχανισμός ο οποίος παρέχει διαφάνεια όσον αφορά την τοποθεσία του αντικειμένου, την επικοινωνία και την ενεργοποίηση • Το software το οποίο κατασκευάζει τις προδιαγραφές οι οποίες ορίζονται από το πρωτόκολλο CORBA. • Η “καρδιά” της CORBA.

15. ORB (2/3) • Αποτελεί το πυρήνα της CORBA • Είναι υπεύθυνο για την επικοινωνία μεταξύ αντικειμένων και clients ανεξάρτητα με το που αυτά βρίσκονται και τι τύπου είναι (heterogeneity and distribution transparency) • Συγκεκριμένα επιτελεί τις εξής λειτουργίες: • Να βρει το αντικείμενο με βάση την κλήση του client. • Να προετοιμάσει το αντικείμενο ώστε να δεχθεί την κλήση • Να μεταφερθούν τα δεδομένα που δημιουργήθηκαν από την κλήση του client

16. ORB (3/3) • Και ο client και το αντικείμενο είναι απομονωμένα από το ORB εξαιτίας ενός IDL interface. • Όλες οι κλήσεις διαχειρίζονται από τον ORB • Το ORB υλοποιείται σαν ένα σύνολο από βιβλιοθήκες που παρέχουν βασικές υπηρεσίες επικοινωνίας • Τα αντικείμενα CORBA διαφορετικών ORBs από διαφορετικούς κατασκευαστές πρέπει να επικοινωνούν μεταξύ τους με βάση το πρωτόκολλο IIOP (Internet Inter-ORB Protocol)

17. Client Client Object Implementation Object Implementation IDL IDL IDL IDL ORB ORB NETWORK Μια κλήση από έναν client για ένα Object μέσο Δικτύου

18. IDL - Interface Definition Language • Τα αντικείμενα CORBA πρέπει να οριστούν με interfaces με μια ειδική γλώσσα την IDL. • Η IDL ορίζει του τύπους των αντικειμένων και όχι την υλοποίησή τους. • Από τον ορισμό IDL ένα αντικείμενο ‘λέει’ στον client ποιες λειτουργίες παρέχει και πως μπορούν να κληθούν. • Μερικές γλώσσες που έχουν αντιστοιχία με IDL είναι οι εξής: C, C++, SmallTalk, Java,Lisp

19. Παράδειγμα IDL module katytrail { module weather { struct WeatherData { float temp; string wind_direction_and_speed; float rain_expected; float humidity; }; typedef sequence<WeatherData> WeatherDataSeq interface WeatherInfo { WeatherData get_weather( in string site ); WeatherDataSeq find_by_temp( in float temperature ); };

20. Παράδειγμα IDL (συν.) interface WeatherCenter { register_weather_for_site ( in string site, in WeatherData site_data ); }; }; }; • Και τα 2 interfaces θα έχουν υλοποιήσεις αντικειμένων.

21. IDL/Java Mapping • module • interface • struct • operation • basic types • sequence • package • interface • public final class • method • primitives • [] (array of) • Ο IDL2Java compiler αντιστοιχεί τους τύπους αριστερά στους τύπους της Java δεξιά. • Ο Stub Code (χρησιμοποιείται από τον Client) καιο Skeleton Code(χρησιμοποιείται από τον Object implementation Code) επίσης δημιουργούνται από τον IDL2Java μεταγλωττιστή.

22. Ο IDL compiler • Παίρνει input ένα IDL αρχείο το οποίο είναι γραμμένο σε οποιονδήποτε text editor με όνομα xxxxxx.idl • Παράγει το stub και τον skeleton κώδικα στην γλώσσα προγραμματισμού που υποστηρίζει ο compiler (π.χ: Java stub και C++ skeleton) • To stub δίνεται στον client σαν ένα εργαλείο που περιγράφει τις λειτουργίες του server, τοαρχείο skeleton κατασκευάζεται στον server.

23. Stubs και Skeletons • Κάθε αρχείοκώδικα αντανακλά τις ίδιες λειτουργίες που ορίζονται από το IDL αρχείο. • Καλώντας μια διαδικασία από το stub κώδικα (client) θα προκαλέσει την εκτέλεση της μεθόδου στο skeleton αρχείο (server). • To stub αρχείο επιτρέπει στον client να μεταχειρίζεται απομακρυσμένα αντικείμενα με την ίδια ευκολία που μεταχειρίζεται τοπικά αρχεία ή αντικείμενα.

24. Interface Repository • Η CORBA ορίζει ένα “πίνακα” με όλα τα interfaces • Επιτρέπει δυναμική κατασκευή κλήσεων σε αντικείμενα • Μια διεργασία μπορεί runtime να βρει ένα interface • Ένας client, χρησιμοποιώντας το IR, πρέπει να μπορεί να εντοπίζει ένα αντικείμενο, να βρίσκει πληροφορίες σχετικά με το interface του, και κατόπιν να κάνει μια κλήση η οποία θα στέλνεται μέσο της ORB

25. Dynamic Invocation Interface • Οι λειτουργίες μπορούν να κληθούν μέσο στατικών ή δυναμικών διαδικασιώνχρησιμοποιώντας το Interface Repository. Οι Static Invocation Interfaces, SII ορίζονται κατά τον χρόνο μεταγλώττισης και παρίστανται στην μεριά του client μέσο των stubs • Τα DII επιτρέπουν στους clients να χρησιμοποιούν αντικείμενα του server χωρίς να τα έχουν μάθει κατά την διάρκεια της μεταγλώττισης. • Επιτρέπουν στον client να βρίσκει (με βάση γνωρίσματα) ένα στιγμιότυπο (instance)ενός CORBA object και να το καλεί φτιάχνοντας δυναμικές κλήσεις.

26. Dynamic Skeleton Interface • Παρόμοια με τα DII, τα server-side δυναμικά skeleton interface επιτρέπουν στους servers να είναι γραμμένοι χωρίς να έχουν skeletons, για τα αντικείμενα τα οποία υλοποιούν. • Προτάθηκε για να δημιουργηθεί η διαλειτουργικότητα μεταξύ των ORBs τα οποία χρησιμοποιούν διαφορετικά πρωτόκολλα επικοινωνίας.

27. Object Adapters • Γενικά:Είναι ένας μηχανισμός που υλοποιεί ένα συγκεκριμένη πολιτική ενεργοποίησης για μια ομάδα αντικειμένων • Ο κύριος σκοπός ενός CORBA OA είναι να επιτρέψει σε ένα αντικείμενο να γίνει προσβάσιμο στους CORBA clients μέσω του ORB • Στόχος του είναι: • Κλήση μεθόδων • Ενεργοποίηση/Απενεργοποίηση αντικειμένων

28. Δύο τύποι Object Adapter • Basic Object Adapter, BOA: o object adapter που ορίζεται από την 2.2 έκδοση της CORBA και πριν, δεν ήταν καλά ορισμένος με αποτέλεσμα διάφορες εταιρείες που υλοποίησαν το πρωτόκολλο CORBA να εισάγουν διάφορες προεκτάσεις στον ορισμό του. • Portable Object Adapter POA: ορίζεται από τις προδιαγραφές CORBA 2.2 – CORBA 3.0, • Επιτρέπει καλή επικοινωνία μεταξύ των ORBs • Είναι ορισμένο με περισσότερη σαφήνεια από ότι το BOA

29. POA • Είναι ένα CORBAcomponent που κάνει το κώδικα του server να φαίνεται σαν CORBA object στο client • Έχει οριστεί έτσι ώστε ο κώδικας του server να μπορεί να γραφτεί ανεξάρτητα του ORB (portability) • Παράδειγμα: //υπάρχει δηλωμένη στο IDL Objectld activate_object(in Servant p_servant); //servant: το κομμάτι του object που υλοποιεί τιςμεθόδους που μπορεί να καλέσει ο client // Objectld: CORBA object identifier

30. GIOP • Πρόβλημα πολλά διαφορετικά ORBs • Λύση: καθορισμός ενός standard Inter-ORB Protocol και ενός ομοιόμορφου τρόπου αναπαράστασης αντικειμένων • Αρχικά ορίστηκε το GIOP, ένα framework που όριζε ότι το πρωτόκολλα πρέπει να εκτελείται πάνω από ένα αξιόπιστο πρωτόκολλα μεταφοράς • Έτσι ορίστηκε το IIOP πάνω από το TCP

31. IIOP • Internet Inter-ORB Protocol • Ένα object oriented πρωτόκολλο το οποίο επιτρέπει κατανεμημένες εφαρμογές να επικοινωνούν μέσο του Internet. • Είναι ένα mapping του GIOP, και χρησιμοποιεί το επίπεδο μεταφοράς του Internet, Transmission Control Protocol (TCP) ώστε να στέλνει κλήσεις και να λαμβάνει απαντήσεις. • Επίσης χρησιμοποιούσε τα IP και ICMP για να χειρίζεται αποτυχίες

32. Βήματα για μια CORBA Εφαρμογή • Software το οποίο υλοποιεί τις προδιαγραφές της CORBA (ORBIX, VisiBroker, JavaIDL, TAO, Orbacus, etc.) • Ορισμός ενός interface χρησιμοποιώντας IDL • Υλοποίηση των κλάσεων της CORBA • Υλοποίηση του προγράμματος Server • Υλοποίηση των προγραμμάτων Client • Έναρξη του object location service που παρέχεται από την ORB, τον server και τους client

33. Υλοποιήσεις CORBA • ORB Plus • ORBacus • ORBexpress • ORBit • Orbix • OrbixWeb • PowerBroker • RCP-ORB • Robin • Smalltalk Broker • SOMobjects • TAO • Voyager • Java IDL • JavaORB • JBroker • Joe • Jorba • MICO • NEO • ObjectBroker • ObjectBus • ObjectDirector • omniORB2 • OAK • VisiBroker • Arachne • Bionic Buffalo • ChorusORB • Component Broker • DAIS • DIMMA • Distributed Smalltalk • DOME • DynaORB • Electra • GemORB • Harlequin • ILU • Interbroker • JacORB

34. Παράδειγμα εφαρμογής • Το αντικείμενο Grid υποστηρίζει 2 σύνολα από μεθόδους: Get() and set(); και reset()

35. // uuid and definition of IGrid1 [ object, uuid(3CFDB283-CCC5-11D0-BA0B-00A0C90DF8BC), helpstring("IGrid1 Interface"), pointer_default(unique) ] interface IGrid1 : IUnknown { import "unknwn.idl"; HRESULT get([in] SHORT n, [in] SHORT m, [out] LONG *value); HRESULT set([in] SHORT n, [in] SHORT m, [in] LONG value); }; // uuid and definition of IGrid2 [ object, uuid(3CFDB284-CCC5-11D0-BA0B-00A0C90DF8BC), helpstring("IGrid2 Interface"), pointer_default(unique) ] interface IGrid2 : IUnknown { import "unknwn.idl"; HRESULT reset([in] LONG value); }; // uuid and definition of type library [ uuid(3CFDB281-CCC5-11D0-BA0B-00A0C90DF8BC), version(1.0), helpstring("grid 1.0 Type Library) ] library GRIDLib { importlib("stdole32.tlb"); // uuid and definition of class [ uuid(3CFDB287-CCC5-11D0-BA0B-00A0C90DF8BC), helpstring("Grid Class") ] // multiple interfaces coclass CGrid { [default] interface IGrid1; interface IGrid2; }; interface grid1 { long get(in short n, in short m); void set(in short n, in short m, in long value); }; interface grid2 { void reset(in long value); }; // multiple inheritance of interfaces interface grid: grid1, grid2 { }; DCOM IDL CORBA IDL

36. #include "grid.h" // IDL-generated interface header file classCClassFactory : public IClassFactory { public: // IUnknown STDMETHODIMP QueryInterface(REFIID riid, void** ppv); STDMETHODIMP_(ULONG) AddRef(void) { return 1; }; STDMETHODIMP_(ULONG) Release(void) { return 1; } // IClassFactory STDMETHODIMP CreateInstance(LPUNKNOWN punkOuter, REFIID iid, void **ppv); STDMETHODIMP LockServer(BOOL fLock) { return E_FAIL; }; }; class CGrid : public IGrid1, public IGrid2 { public: // IUnknown STDMETHODIMP QueryInterface(REFIID riid, void** ppv); STDMETHODIMP_(ULONG) AddRef(void) { return InterlockedIncrement(&m_cRef); } STDMETHODIMP_(ULONG) Release(void) { if (InterlockedDecrement(&m_cRef) == 0) { delete this; return 0; } return 1; } // IGrid1 STDMETHODIMP get(IN SHORT n, IN SHORT m, OUT LONG *value); STDMETHODIMP set(IN SHORT n, IN SHORT m, IN LONG value); // IGrid2 STDMETHODIMP reset(IN LONG value); CGrid(SHORT h, SHORT w); ~CGrid(); private: LONG m_cRef, **m_a; SHORT m_height, m_width; }; #include "grid.hh" // IDL-generated interface header file class grid_i : public gridBOAImpl { public: virtual CORBA::Long get(CORBA::Short n, CORBA::Short m, CORBA::Environment &env); virtual void set(CORBA::Short n, CORBA::Short m, CORBA::Long value, CORBA::Environment &env); virtual void reset(CORBA::Long value, CORBA::Environment &env); grid_i(CORBA::Short h, CORBA::Short w); virtual ~grid_i(); private: CORBA::Long **m_a; CORBA::Short m_height, m_width; }; DCOM server class definition CORBA server class definition

37. #include "cgrid.h" STDMETHODIMP CClassFactory::QueryInterface(REFIID riid, void** ppv) { if (riid == IID_IClassFactory || riid == IID_IUnknown) { *ppv = (IClassFactory *) this; AddRef(); return S_OK; } *ppv = NULL; return E_NOINTERFACE; } STDMETHODIMP CClassFactory::CreateInstance(LPUNKNOWN p, REFIID riid, void** ppv) { IGrid1* punk = (IGrid1*) new CGrid(100, 100); HRESULT hr = punk->QueryInterface(riid, ppv); punk->Release(); return hr; } STDMETHODIMP CGrid::QueryInterface(REFIID riid, void** ppv) { if (riid == IID_IUnknown || riid == IID_IGrid1) *ppv = (IGrid1*) this; else if (riid == IID_IGrid2) *ppv = (IGrid2*) this; else { *ppv = NULL; return E_NOINTERFACE; } AddRef(); return S_OK; } STDMETHODIMP CGrid::get(IN SHORT n, IN SHORT m, OUT LONG* value) { } STDMETHODIMP CGrid::set(IN SHORT n, IN SHORT m, IN LONG value) { } STDMETHODIMP CGrid::reset(IN LONG value) { } CGrid::CGrid(SHORT h, SHORT w) { m_cRef = 1; } extern HANDLE hevtDone; CGrid::~CGrid () { SetEvent(hevtDone); } #include "grid_i.h" CORBA::Long grid_i::get(CORBA::Short n, CORBA::Short m, CORBA::Environment &) { return m_a[n][m]; } void grid_i::set(CORBA::Short n, CORBA::Short m, CORBA::Long value, CORBA::Environment &) { m_a[n][m] = value; } void grid_i::reset(CORBA::Long value, CORBA::Environment &) { } grid_i::grid_i(CORBA::Short h, CORBA::Short w) { } grid_i::~grid_i () { } DCOM server implementation CORBA server implementation

38. HANDLE hevtDone; void main() { // Event used to signal this main thread hevtDone = CreateEvent(NULL, FALSE, FALSE, NULL); hr = CoInitializeEx(NULL, COINIT_MULTITHREADED); CClassFactory* pcf = new CClassFactory; hr = CoRegisterClassObject(CLSID_CGrid, pcf, CLSCTX_SERVER, REGCLS_MULTIPLEUSE , &dwRegister); // Wait until the event is set by CGrid::~CGrid() WaitForSingleObject(hevtDone, INFINITE); CloseHandle(hevtDone); CoUninitialize(); } int main() { // create a grid object using the implementation class grid_i grid_i ourGrid(100,100); try { // tell Orbix that we have completed the server's initialization: CORBA::Orbix.impl_is_ready("grid"); } catch (...) { cout << "Unexpected exception" << endl; exit(1); } } DCOM server code CORBA server code #include "grid.h" void main(int argc, char**argv) { IGrid1 *pIGrid1; IGrid2 *pIGrid2; LONG value; CoInitialize(NULL); // initialize COM CoCreateInstance(CLSID_CGrid, NULL, CLSCTX_SERVER, IID_IGrid1, (void**) &pIGrid1); pIGrid1->get(0, 0, &value); pIGrid1->QueryInterface(IID_IGrid2, (void**) &pIGrid2); pIGrid1->Release(); pIGrid2->reset(value+1); pIGrid2->Release(); CoUninitialize(); } #include "grid.hh" void main (int argc, char **argv) { grid_var gridVar; CORBA::Long value; // bind to "grid" object; Orbix-specific gridVar = grid::_bind(":grid"); value = gridVar->get(0, 0); gridVar->reset(value+1); } DCOM client code CORBA client code

39. XML και CORBA • XML: ενοποίηση της πληροφορίας... • CORBA: ενοποίηση των εφαρμογών • XML & CORBA  XMI (XML Metadata Interchange) ενοποίηση πληροφορίας και εφαρμογών κάτω από μια ‘κοινή’ πλατφόρμα.

40. Ερωτήσεις ?