CORBACORBA

Γ. ΡήγαςΓ. Ρήγας

Ιατρική ΠληροφορικήΙατρική Πληροφορική

Διδάσκων: Δ.Ι. ΦωτιάδηςΔιδάσκων: Δ.Ι. Φωτιάδης

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)

Τι είναι η CORBA

Είναι το ακρωνύμιο για το Common Object Request Broker Architecture

Τα τελευταία χρόνια αποτελεί ένα από τα standards στη βιομηχανία για κατανεμημένη επικοινωνία

Βασίζεται στην ιδέα των κατανεμημένων αντικειμένων

Σχεδιασμένη ώστε να επιτρέπει την ολοκλήρωση πολλών αντικειμένων σε ετερογενή περιβάλλοντα

Περιεχόμενα

CORBA Βασικά IDL ORB, POA, BOA,… IIOP Java και CORBA CORBA & XML

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

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 αποτελούν τα:– .net (Microsoft)

– J2EE (SUN)

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

Remote Object Invocation

Στην CORBA, η επικοινωνία μεταξύ των Clients και των Servers ακολουθεί ένα μοντέλο object-oriented RPC-style.

CLIENT

Client Stub

Wire Protocol

Server Stub

Wire Protocol

SERVER

NETWORK

Middle layer

Bottom layer

Top layerReply (result)

Request (args)

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

ClientStub Code

(proxy)

Stub Code(skeleton)

O

R

B

Object Implementation

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.

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)

CORBA - Αρχιτεκτονική

Client Object Implementation

ORB

DynamicInvocation

ClientIDL

Stubs

ORBInterface

ObjectAdapter

DynamicSkeletons

StaticIDL

Skeletons

Client Object Implementation

ORB

DynamicInvocation

ClientIDL

Stubs

ORBInterface

ObjectAdapter

DynamicSkeletons

StaticIDL

Skeletons

Αρχιτεκτονική CORBA

ORB ORB

TCP Socket

client machine server machine

Client

CORBAlibrary

Client stub (proxy)

ORB(s)(orbxid) &implementation repository

Object

Object skeleton

Object adapter

Server

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.

Μια κλήση του client προς το αντικείμενο

ORB

Client Object Implementation

IDL IDL

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

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)

Client ClientObject Implementation Object Implementation

ORB ORB

NETWORK

IDL IDLIDL IDL

Μια κλήση από έναν client για ένα Object μέσο Δικτύου

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

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 ); };

Παράδειγμα IDL (συν.)

interface WeatherCenter {

register_weather_for_site (

in string site,

in WeatherData site_data

);

};

};

};

Και τα 2 interfaces θα έχουν υλοποιήσεις αντικειμένων.

IDL/Java Mapping

Ο IDL2Java compiler αντιστοιχεί τους τύπους αριστερά στους τύπους της Java δεξιά.

Ο Stub Code (χρησιμοποιείται από τον Client) και ο Skeleton Code (χρησιμοποιείται από τον Object implementation Code) επίσης δημιουργούνται από τον IDL2Java μεταγλωττιστή.

module interface struct operation basic types sequence

package interface public final class method primitives [] (array of)

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, το αρχείο skeleton κατασκευάζεται στον server.

Stubs και Skeletons

Κάθε αρχείο κώδικα 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.

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

Dynamic Invocation Interface

Οι λειτουργίες μπορούν να κληθούν μέσο στατικών ή δυναμικών διαδικασιών χρησιμοποιώντας 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.

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.

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

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

POA

Είναι ένα CORBA component 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 τις μεθόδους που

μπορεί να καλέσει ο client

// Objectld: CORBA object identifier

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

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

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

Υλοποιήσεις CORBA Arachne Bionic Buffalo ChorusORB Component Broker DAIS DIMMA Distributed Smalltalk DOME DynaORB Electra GemORB Harlequin ILU

Interbroker

JacORB

Java IDL

JavaORB

JBroker

Joe

Jorba

MICO

NEO

ObjectBroker

ObjectBus

ObjectDirector

omniORB2

OAK

VisiBroker

ORB Plus

ORBacus

ORBexpress

ORBit

Orbix

OrbixWeb

PowerBroker

RCP-ORB

Robin

Smalltalk Broker

SOMobjects

TAO

Voyager

Παράδειγμα εφαρμογής

Το αντικείμενο Grid υποστηρίζει 2 σύνολα από μεθόδους: Get() and set(); και reset()

// 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

#include "grid.h" // IDL-generated interface header file

class CClassFactory : 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::LongCORBA::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

#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

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

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.

ΕρωτήσειςΕρωτήσεις

??