CORBA: vad, varför, hur?

1. Innehåll Datornätverk Behov och krav CORBA Historik, principer, arkitektur och beståndsdelar Exempel i Java Internetprogrammering Föreläsning 11 CORBA: vad, varför, hur? • Läs också tutorials och annan beskrivning: • http://www.javasoft.com/docs/books/tutorial/idl/index.html • http://java.sun.com/j2se/1.3/docs/guide/idl/index.html JDK1.2 JDK1.3

2. Nätverk av datorer • Idag har vi ett behov av att kommunicera mellan olika datorer och annan hårdvara • Vi vill kunna använda olika sätt att lösa ett problem, tex mha olika programmeringsspråk • Vi vill ha kostnadseffektiva lösningar • Vi vill inte binda oss till en viss leverantör • Troligen finns mycket programvara, ny eller gammal, av olika slag i organisationen

3. CORBA (Common Object Request Broker Architecture) • Standardisering av distribution konstruerad av OMG (Object Management Group) • OMG en sammanslutning av flera hundra (>600) intressenter för att standardisera objekttekniker • Digital, HP, SUN, IBM, Oracle, Netscape, Microsoft, Ericsson mfl • Avsikt • att konstruera ett språk- och plattformsoberoende objektorienterat system för distribution • Tillåter konstruktion av applikationer som kommunicerar över både plattforms och språkgränser • minimerar beroendet av både hårdvara och programmeringsspråk • enklare att använda mjukvara från olika leverantörer

4. ... CORBA ... • Baserad på en server-klient-modell • en server erbjuder service • en klient utnyttjar den • på en viss plattform kan vissa objekt ta rollen av servrar medan andra tar rollen av klienter • Finns bindningar till flera programspråk • C++, ADA, Smalltalk, Java, C, COBOL, ...

5. ... CORBA STARTA ... • Starta namnserver • dvs starta det objekt/program som ansvarar för att hantera namngivna delade (/distribuerade) objekt • Starta server med objekt • bind objektet till namnservern • låt servern vänta på att klienter skall kommunicera med dess objekt • Starta klienter och anslut till servern • fråga namnservern om referens till visst objekt • skicka meddelanden till objektet

6. ... CORBA ... • Meddelanden mellan klient och server förmedlas av en mäklare, Object Request Broker (ORB) • dom går aldrig direkt utan alltid via ORBen • Både klient och server ”isolerar” implementationen av klasser med hjälp av IDLer (Interface Description Language) Objektets implementation Klient IDL ”Stubbe” IDL ”Skelett” Meddelande (Request) Object Request Broker

7. ... • På serversidan definierar ett så kallat skelett API:et för ett serverobjekt • På klientsidan beskrivs serverns objekt med en så kallad stubbe • Ett protokoll som heter IIOP (Internet Inter-ORB Protocol) definierar hur transport av objekt och meddelanden mellan server och klienter på binär nivå sker • IIOP specificerades i CORBA 2.0, tidigare var inte denna del standardiserad vilket gjorde att olika implementationer gjorde på sina egna sätt.

8. CORBA innehåller flera ”services” • Några viktiga är • Lifscykel, grundläggande mekanismer för att skapa, initiera, ta bort objekt mm • Relations, hanterar relationer mellan objekt • Namn, namnger delade objekt så att flera klienter unikt kan referera dem • Persistens, hanterar persistenta objekt, dvs objekt som är långlivade • Extern lagring, kan flytta objekt mellan intern och externa lagringsformer • Transaktion, ger en infrastruktur för att hantera transaktioner • Händelse, låter objekt kommunicera mha händelser • Parallellkontroll, koordinerar objekt och access till delade resurser • Några andra (ett urval) • Trader, erbjuder sätt att "hitta" objekt utgående önskad service • Säkerhet, erbjuder säkerhetsmekanismer som identifiering och auktorisering • Time, för synkronisering av händelser, hantering av alarm och liknande

9. Kommunikationen mellan klienter och servrar • Lös koppling till plattform, programspråk och detaljer mha • Adaptorer • som döljer skillnader • Brokers • förmedlar meddelanden • Bryggor mellan protokoll • det finns bryggor mellan olika protokoll

10. CORBA och API-beskrivningar • I CORBA beskrivs gränssnitten (API:erna) för objekten med så kallade IDL:er, dvs grässnittsbeskrivningar. • En IDL påminner till stor del om Java:s gränssnittsbeskrivningar (dvs Java:s interface). • En IDL kan dock innehålla konstruktioner som har sitt ursprung i C/C++, som tex typedef, struct och sequence • Vidare deklareras parametrar till metoder som antingen • in, parameterns värde skickas med som argument till metoden, dvs den typ av parameteröverföring Java använder sig av • out, parameterns värde sätts i metoden och anropande variabel förändras • inout, parametern används som både in och out samtidigt • Gränssnitt organiseras så att ett eller flera gränssnitt definieras i en modul (eng. module)

11. Exempel: Steg 1) Gör gränssnittsbeskrivning modulenamnet blir ett package i Java då vi "kör" idltojava/idlj module MyApp { interface MyInterface { string myMethod(); }; }; * och IDL-interfacet blir ett vanligt Java-interface CORBAs string blir sedan String i Java då vi implementerar motsvarande Java-interface (via idltojava/idlj) * * I jdk 1.2 används idltojava och i jdk 1.3 idlj

12. Steg 2) På serversidan ... • I koden på serversidan kontaktar vi först aktuell ORB • Därefter skapar vi en referens till namnservern • Vi skapar ett serverobjekt (dvs en vanlig instans i Java) och "registrerar" det hos namnservern • Till slut låter vi servern vänta på att serva anslutande klienter

13. ... så här ser det ut i Java ... • Skapa referens till ORB (args innehåller adress för namnservern) ORB orb = ORB.init(args, null); • Fråga ORB om namnserver org.omg.CORBA.Object nameServiceRef = orb.resolve_initial_references("NameService"); • Gör om referensen till ett namnkontextobjekt NamingContext ncRef = NamingContextHelper.narrow(nameServiceRef); • Skapa ett en instans av ett objekt som implementerar MyInterface och registrera det i ORBen MyServerClass objectRef = new MyServerClass(); orb.connect(objectRef);

14. ... serversidan ... • Konstruera ett namnkomponentobjekt med ett namn för objektreferensen som vi vill dela NameComponent nc = new NameComponent("MittObjektNamn", ""); NameComponent path[] = {nc}; • Bind objektet objectRef till namnet path i namnservern, så att klienter kan referera till det. Dvs om någon klient sedan ber namnservern om ett objekt med detta namn så får den en referens till objectRef. ncRef.rebind(path, objectRef); • Vänta på att klienter skall ansluta java.lang.Object sync = new java.lang.Object(); synchronized (sync) {sync.wait();}

15. Steg 3) Konstruera klient På klientsidan refererar vi ORBen på samma sätt som påserversidan, dvs • Vi kontaktar namnservern • Vi ber namnservern om referens till namngivet objekt • Vi skickar meddelanden till objekten

16. ... så här ser klientens kod ut i Java ... • Skapa referens till ORB (args anger adress för namnservern även här) ORB orb = ORB.init(args, null); • Fråga ORB om namnserver org.omg.CORBA.Object nameServiceRef = orb.resolve_initial_references("NameService"); • Gör om referensen till ett namnkontextobjekt NamingContext ncRef = NamingContextHelper.narrow(nameServiceRef); • Konstruera ett namnkomponentobjekt med samma namn som det objekt som skapades på serversidan (som synes på exakt samma sätt också) NameComponent nc = new NameComponent("MittObjektNamn", ""); NameComponent path[] = {nc};

17. ... klientsidan ... • Be namnservern om en referens till det objekt som har samma namn som namnkomponentobjektet MyInterface objectRef = MyInterfaceHelper.narrow(ncRef.resolve(path)); • Skicka meddelande till serverobjektet (på exakt samma sätt som ett meddelande till ett icke distribuerat objekt) String result = objectRef.myMethod(); System.out.println("Serverobjektet svarade: " + result); Omvandla referensen till ett Java-objekt som implementerar interfacet Be namnservern om generiskt CORBA- objekt med givet namn

18. Konstruera klass och IDL • Konstruera en IDL-beskrivning av gränssnittet mot klassen som konstrueras • server och klient kan ha olika definitioner (fast ofta används likadan IDL för både server och klienter) • Generera hjälpklasser • i JDK1.2 används kommandot idltojava • i JDK1.3 används kommandot idlj • Skriv server med klassbeskrivning och instans för objektet som klienter skall kunna kommunicera med • Registrera objektet i ORBen och associera det med globalt namn (så att den unikt kan identifieras hos server och alla klienter). Vanligen används namnserver. • Skriv klienter som via ORB och (vanligen) namnserver refererar serverobjektet och sedan skickar meddelanden till det

19. IDL (Interface Description Language) • Ett programspråksneutralt sätt att beskriva en klass • Några huvuddelar: • statiskt typat • "fördefinierade" primitiva typer • med long, float, boolean, char, void, any osv • metoder och argument deklareras med typ • moduler som innehåller gränssnittsbeskrivningar • gränssnitt (Interface) • Kan användas som typ • Kan ärva från andra interface • Javas Interface har stora likheter med CORBAs interface • datatyper, konstanter, operationer, fält, parametrar • parametrar deklareras med typ och som in, out eller inout • undantagshantering (exceptions) • undantag som skall kastas av metoder i klass deklareras i interfaces any motsvarar Javas Object

20. ... IDL exempel, modul med fyra gränssnitt ... module CosEventComm { exception Disconnected {}; interface PushConsumer { void push (in any event_data) raises (Disconnected); void disconnect_push_consumer ();}; interface PushSupplier { void disconnect_push_supplier ();}; interface PullConsumer { void disconnect_pull_consumer ();}; interface PullSupplier { any pull () raises (Disconnected); any try_pull (out boolean has_event) raises (Disconnected); void disconnect_pull_supplier ();}; }; Undantag deklareras på detta sätt event_data:s värde skickas med som argument Kan kasta undantag has_event ges värde i metoden try_pull exceptionexempel se http://java.sun.com/j2se/1.3/docs/guide/idl/jidlExample2.html

21. Java IDL • I Java IDL gör vi först gränssnittsbeskrivningen • INTERFACE.idl • Med kommandot idltojava genereras filer som vi kan utnyttja vid skrivandet av server och klienter idltojava INTERFACE.idl idlj –fall INTERFACE.idl • En katalog med samma namn som modulen skapas och en Java-interface-beskrivning motsvarande IDL-beskrivningen skapas. • En del hjälpklasser som gör det enkelt att skriva servrar och klienter konstrueras • Alla dessa klasser definieras automatiskt tillhöra ett package med samma namn som modulen (och därmed också den nyskapade katalogens) jdk 1.3 Väljaren ser till att både skelett- och stubfiler skapas

22. ... • Följande fem filer skapas: INTERFACE.java • Javaversionen av interfacet _INTERFACEImplBase.java • serverskellett som implementerar interfacet _INTERFACEStub.java • klientstubbe som implementerar interfacet INTERFACEHelper.java • en klass med statiska hjälpmetoder (tex narrow() som behövs för att ovandla CORBA-objektet till INTERFACE-typen) INTERFACEHolder.java • "Håller" en instans av INTERFACE och hjälper till att hantera out och inout variabler som ju inte egentligen finns i Java

23. Exempel: Hello World • Ett enkelt CORBA-exempel där vi konstruerar ett objekt på en server som returnerar en sträng till den klient som ansluter • Illustrerar hur IDL-beskrivning görs, hur skelett och stubbar samt andra hjälpklasser automatiskt konstrueras, hur en server respektive klient konstrueras, hur namnserver samt server och klient startas

24. 1) Hello World Interface module HelloApp{ interface Hello { string sayHello(); }; }; Gränssnittet definierar endasten metod, sayHello, varsresultat (returvärde) är en sträng (string)

25. 2) Skapa hjälpklasser idltojava -fno-cpp Hello.idl • Katalogen HelloApp och följande filer i denna katalog/package skapas: Hello.java _HelloImplBase.java _HelloStub.java HelloHelper.java HelloHolder.java om vi inte vill använda C-preprocessor (som inte säkert finns) • JDK 1.3: idlj –fall Hello.idl

26. 3) Hello World Server import HelloApp.*; import org.omg.CosNaming.*; import org.omg.CosNaming.NamingContextPackage.*; import org.omg.CORBA.*; class HelloServant extends _HelloImplBase { int i = 0; public String sayHello() {return "\nHello world !! (no: " + ++i + ")\n";} } _HelloImplBase implementerar interfacet Hello.java och är ett serverskelett, dvs en brygga mot ORBen här följer en beskrivning av den klass vars instans vi vill distribuera

27. ... public class HelloServer { public static void main(String args[]) { try{ORB orb = ORB.init(args, null); org.omg.CORBA.Object objRef = orb.resolve_initial_references("NameService"); NamingContext ncRef = NamingContextHelper.narrow(objRef); HelloServant helloRef = new HelloServant(); orb.connect(helloRef); NameComponent nc = new NameComponent("Hello", ""); NameComponent path[] = {nc}; ncRef.rebind(path, helloRef); kontakta ORB skapa referens till namnserver instansiera server- objekt och regi- strera det i ORBen konstruera namnobjekt och bind serverobjektet till detta namn i namnservern

28. ... // vänta på att klienter skall ta kontakt java.lang.Object sync = new java.lang.Object(); synchronized (sync) { sync.wait(); } } catch (Exception e) { System.err.println("ERROR: " + e); e.printStackTrace(System.out); } }}

29. 4) Hello World Klient import HelloApp.*; import org.omg.CosNaming.*; import org.omg.CORBA.*; public class HelloClient { public static void main(String args[]) {try{ORB orb = ORB.init(args, null); org.omg.CORBA.Object objRef = orb.resolve_initial_references("NameService"); NamingContext ncRef = NamingContextHelper.narrow(objRef); NameComponent nc = new NameComponent("Hello", ""); NameComponent path[] = {nc}; Hello helloRef = HelloHelper.narrow(ncRef.resolve(path)); skapa referens till serverns "Hello"- objekt

30. ... skicka ett meddelande till serverobjektet String hello = helloRef.sayHello(); System.out.println(hello); } catch (Exception e) { System.out.println("ERROR : " + e); e.printStackTrace(System.out); } }}

31. 5) Kompilera och Kör Kompilera javac *.java HelloApp/*.java Kör a) starta namnserver tnameserv -ORBInitialPort 1050 b) Starta HelloServer java HelloServer -ORBInitialPort 1050 c) Kör klient java HelloClient -ORBInitialPort 1050 Anger vi inte portnummer försöker namnservern starta på port 900 Vi kan också ge host för namnservern (både på server och klient), tex java HelloClient –ORBInitialHost faun.nada.kth.se -ORBInitialPort 1050

32. Sammanfattning starta och anslut till namnserver starta namnserver tnameserv -ORBInitialPort PORTNUMMER Starta SERVER java SERVER -ORBInitialHost IPADRESS -ORBInitialPort PORTNUMMER Kör KLIENT java KLIENT -ORBInitialHost IPADRESS -ORBInitialPort PORTNUMMER

33. Det finns mycket mer om CORBA, bla • DII och DSI, Dynamic Invocation Interface och Dynamic Skeleton Interface • Se tex http://java.sun.com/j2se/1.3/docs/guide/idl/jidlDSI.html • I CORBA 3 kommer massa nya saker som asynkron meddelandesändning mm • Se tex • http://www.cs.wustl.edu/~schmidt/corba.html • http://www.iona.com/hyplan/vinoski • En fullständigarebeskrivning av CORBA hittar du i tex • Client/Server Programming with JAVA and CORBA av Orfali och Harkey, Wiley 1998, ca 1020 sidor

34. Exempel: på att bla definiera metod i klienten som anropas av servern • I IDL-gränssnittet definierar vi ett gränssnitt för ett objekt som skickas med som parameter från klienten till servern • Innan klienten anropar servern skapar klienten en instans av detta "call-back-objekt" och registrerar det i ORBen • Från servern skickar vi ett meddelande till detta objekt som resulterar att en metod på klientsidan utförs • Kodexempel i callback respektive kylanläggningsexemplen i exempelkatalogen: http://www.nada.kth.se/kurser/kth/2D4334/00-01/contents/exempel.html exempelsidan

35. Koden på exempelsidan CORBA: Callback • Ett litet exempel som illustrerar hur en klient kan deklarera ett objekt som kan anropas av servern. • Baseras på det tidigare Hello World-exemplet • Jämfört med detta exempel lägger vi till ett objekt i klienten som skickas till servern. • Då metoden sayHello i servern anropas så anropar servern i sin tur det HelloCallback-objekt som skickas med som parameter från klienten (dvs ett objekt hos klienten anropas).

36. Koden på exempelsidan CORBA: Kylanläggning • Ett enkelt system med en kylanläggning med en ”temperaturgivare”. Servern: • temperaturen kan avläsas eller ändras • En klient • kan läsa av eller ändra temperaturen i kylanläggningen • kan ansluta ett call-back-objekt som meddelas då temperaturen förändras • version-A klienten ansluter, anger "monitor" för call-backs, skickar några meddelanden och avslutar • version-B klienten definierar användardialog • Version-2 av servern • ges möjlighet för anslutning av flera klienter samtidigt (med en lista av call-back-objekt)

37. CORBA: Meddelandecentral Koden på exempelsidan • En server • med möjlighet för flera klienter att ansluta med call-back-objekt • rutiner för att ansluta respektive ta bort call-back-objekt • klienterna kan skicka meddelanden till varandra • namngivna eller till alla • klienterna kan också be om en lista med namnen på anslutna klienter eller fråga om klient med visst namn är ansluten • Klienter • Ansluter till server med call-back-objekt • skickar meddelanden till andra klienter • implementerar rudimentär dialog