corba

Common Object Request Broker
Architecture (CORBA)
Evgueni Kouris
WS 03/04
Universität Bonn, Seminar „Component and Aspect Engineering“ im WS 2003, Evgueni Kouris
1
Evolution der SoftwareAnwendungssysteme (1)
 Von der Monolith-Architektur zur 2-Tier-Architektur...
SQL
Monolith
Fat-Clients
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Datenbank-Server
2
Evolution der SoftwareAnwendungssysteme (2)
 ... zur 3- oder n-Tier-Architektur ...
SQL
SQL
Thin-Clients
Server-Logik
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Datenbank-Server
3
Evolution der SoftwareAnwendungssysteme (3)
 ... zur heterogenen n-Tier-Architektur auf Middleware-Basis.
Middleware
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Gliederung:
 Basics von CORBA
OMA, ORB, IDL, Stubs, Skeletons, etc.
 Entwicklung einer CORBA-Applikation in Java/C++
CORBA Services
 Einige nützliche Features von CORBA
DII, IIOP, IOR, etc.
Neurungen in CORBA 3.0
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Object Management Architecture (1)
Application
Objects
Vertical
CORBA
Facilities
Horizontal
CORBA
Facilities
Object Request Broker (ORB)
CORBA Services
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Object Management Architecture (2)
 CORBA – genauere Spezifikation von ORB
 Weitere vier Anwendungs-Komponenten:
 CORBA Services – generelle, systemnahe Erweiterung von
Grundfunktionalität eines ORBs (z.B. Transactions, Security)
 Horizontal CORBA Facilities – komplette höhere DomainUnabhängige Funktionen (z.B. Printing, Internalization)
 Vertical CORBA Facilities – Teillösungen für bestimmte
Anwendungsgebiete (z.B. Finanzen oder Medizin)
 Application Objects – angepasste,
konkrete Lösungen
Vertical
 enstprechen den Einzelprogrammen
 werden nicht standardisiert
Application
Objects
CORBA
Facilities
Horizontal
CORBA
Facilities
Object Request Broker (ORB)
CORBA Services
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Applikationen in CORBA
 Applikationen als „Objekte“
 Diskrete Softwarebausteine oder Module
 Zustand + Methoden
 OO Abstraktion der einzelnen Anwendungen
 Instantiierung
 Overloading, Subtyping (auch mehrfach)
 Kapselung (Trennung der Implementierung und der Schnittstelle)
 Sprachen der Applikationen in CORBA
 Java, C, C++, Cobol, Ada, Smalltalk, List, Python
 Ist eine Schnittstellensprache erforderlich?
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Interface Definition Language (IDL)
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Interface Definition Language (IDL)
 Stellt eine Obermenge der Sprachkonzepte dar
 Unterstützte Sprachen:
Java, C, C++, Cobol, Ada, Smalltalk, List, Python
Objekt
 Verwendet C++/Java-ähnliche Syntax
 Vorteile einer selbständigen Schnittstellen-Sprache
 rein deskriptiv
 vollkommene Trennung von der Implementierung
 mehrere Implementierung pro IDL-Interfaces und umgekehrt möglich
 automatische Generierung der Interfaces für alle Sprachen
 Sicherstellung der Interface-Gleichheit bei allen Clients/Objekten
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Beispiel für eine IDL-Schnittstelle
module MeineBank {
exception BankFehler {
string info;
};
interface BasisKonto {
readonly attribute long nummer;
double einzahlen ( in double betrag ) raises ( BankFehler );
};
// GiroKonto wird von BasisKonto abgeleitet
interface GiroKonto : BasisKonto {
double attribute dispoKredit;
};
interface SparKonto : BasisKonto {
double attribute zinssatz;
};
// GiroSparKonto wird von SparKonto und GiroKonto abgeleitet
interface GiroSparKonto : SparKonto, GiroKonto {};
};
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IDL-Datentypen
Basis Datentyp
Beschreibung
Java-Mapping
C++-Mapping
short
16 bit Integer
short
CORBA::Short
long
32 bit Integer
int
CORBA::Long
long long
64 bit Integer
long
CORBA::LongLong
unsigned short
16 bit vorzeichenlos
short
CORBA::UShort
unsigned long
32 bit vorzeichenlos
int
CORBA::ULong
unsigned long long
64 bit vorzeichenlos
long
CORBA::ULongLong
float
16 bit IEEE Gleitkomma
float
CORBA::Float
double
32 bit IEEE Gleitkomma
double
CORBA::Double
long double
64 bit IEEE Gleitkomma
double
CORBA::LongDouble
char
8 bit Zeichen
char
CORBA::Char
wchar
16 bit Zeichen (Unicode)
char
CORBA::WChar
boolean
TRUE oder FALSE
boolean
CORBA::Boolean
octet
einzelnes Byte
byte
CORBA::Octet
string
Zeichenkette
java.lang.String
CORBA::String
wstring
Zeichenkette (Unicode)
java.lang.String
CORBA::WString
any
Container für einen
beliebigen Datentyp
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?
CORBA::Any
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Selbst-definierte IDL-Datentypen
 Unterstützung für
 typedef
 enum
 const
 struct
 union
 arrays
 exception
 Auch für Precompiler-Anweisungen
 #include
 #define
Quelle:
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„An intoducation to CORBA“ von Paul Jonusaitus
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Client/Server Kommunikation
 CORBA - Clients
 kommunizieren über die IDL-Schnittstelle des Objekts
 senden „Requests“ oder „Invocations“
 ORB - Kommunikationsbus
 vollkommen Transparent, d.h.
 unabhängig von der Residenz des Objektes
 unabhängig von der Programmiersprache des Objektes
 Idealfall: Clients wissen gar nicht, dass CORBA verwendet wird!
 CORBA - Server
 stellen Applikation- bzw Objekt-Implementierungen dar
 müssen nicht „heavyweight“ sein (z.B. Java-Applet)
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Was steckt hinter einem
Methodenaufruf?
 Proxy-Patterns: werden aus IDL-Schnittstelle automatisch generiert
 Stub: Server-Proxy
 Skeleton: Client-Proxy
Client
return value
operation() + args
Objekt
Language mapping
operations signature
Language mapping
entry points
Stub
Skeleton
ORB Operations
Laufzeitumgebung,
(re)aktiviert Objekte
Portable Object Adapter
Object Request Broker
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Quelle:
„An intoducation to CORBA“ von Paul Jonusaitus
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Entwicklung einer Client/Server
Anwendung mit CORBA
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Entwicklungs-Schema
IDL-Definition
IDL-Compiler
Client
Programm
Source
Stub
Source
Skeleton
Source
Objekt
Implementierung
Source
Java/C++ Compiler
Java/C++ Compiler
Client-Programm
Objekt-Implementierung
Quelle:
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„An intoducation to CORBA“ von Paul Jonusaitus
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IDL-Schnittstelle
 Zuerst wird die Schnittstelle in OMG-IDL definiert:
//Hello.idl
interface Hello{
void say_hello();
};
l
Man bekommt die Übersetzung der Schnittstelle in C++ und
Java durch die Aufrufe von:
u IDL-to-C++ translator
· Hello.h, Hello.cpp, Hello_skel.h, Hello_skel.cpp
u IDL-to-Java translator
· Hello.java, HelloHelper.java, HelloHolder.java,
HelloOperations.java, HelloPOA.java, _HelloStub.java
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Hello-Objekt in C++
 Die Header-Datei des Objektes in C++: (Hello_impl.h)
#include “Hello_skel.h”
class Hello_impl : public POA_Hello {
public: virtual void say_hello() throw(CORBA::SystemException);
};
 Die Implementierung der Header-Datei: (Hello_impl.cpp)
#include <iostream.h>
#include <OB/CORBA.h>
#include “Hello_impl.h”
void Hello_impl::say_hello() throw(CORBA::SystemException){
cout << "Hello World!" << endl;
}
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Server-Programm in C++
#include <OB/CORBA.h>
#include <Hello_impl.h>
#include <fstream.h>
POA öffnen
int main ( int argc, char* argv[] ){
try {
CORBA::ORB_var orb = CORBA::ORB_init ( argc, argv );
CORBA::Object_var poaObj = orb -> resolve_initial_references("RootPOA");
PortableServer::POA_var rootPoa = PortableServer::POA::_narrow(poaObj);
PortableServer::POAManager_var manager = rootPoa -> the_POAManager();
Hello_impl* helloImpl = new Hello_impl();
Hello_var hello = helloImpl -> _this();
CORBA::String_var s = orb -> object_to_string(hello);
const char* refFile = "Hello.ref";
ofstream out(refFile);
out << s << endl;
out.close();
POA aktivieren,
ORBReferenz
starten einer
(warten
auf Clients)
Instanz
erzeugen
manager -> activate();
orb -> run();
orb -> destroy();
} catch ( const CORBA::Exception& e ) { cerr << e << endl; }
IOR des Objektes
speichern
}
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Client-Programm in Java
public class Client{
public static void main ( String args[] ) {
java.util.Properties props = System.getProperties();
try {
org.omg.CORBA.ORB orb = org.omg.CORBA.ORB.init(args, props);
org.omg.CORBA.Object obj = null;
String refFile = "Hello.ref";
java.io.BufferedReader in = new java.io.BufferedReader(
new java.io.FileReader(refFile));
String ref = in.readLine();
obj = orb.string_to_object(ref);
Hello hello = HelloHelper.narrow(obj);
IOR der Instanz
auslesen
hello.say_hello();
orb.destroy();
} catch ( Exception e ) { e.printStackTrace(); }
Den Proxy anhand
der IOR ermitteln
}
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Hello-Objekt in Java
 Man kann natürlich den Client auch in C++ und den Server auch
in Java implementieren
 Hier z.B. die Implementierung des Hello-Objektes in Java:
//Hello_impl.java
public class Hello_impl extends HelloPOA
{
public void say_hello() {
System.out.println("Hello World!");
}
}
 Nachteil dieser Implementierungen:
 Referenz des Objektes erforderlich
 Übergabe in der Datei sehr “unschön”
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CORBA Services
 Verteilung von Objektreferenzen
 Name Service – Auffinden von Objekten anhand deren Namen
 Trader Service – Objekte registrieren sich als Dienste
 Benachrichtigung über Ereignisse
 Event Service – übernimmt Übermittlung von Ereignissen
 Notification Service – Filtern von E. nach Inhalt oder Priorität
 Transaktionen
 Object Transation Service – Zuverlässigkeit bei Fehlern, sicheres
Beenden von Prozessen, Wiederherstellung des Zustands
 Kontrolle/Sicherheit
 Security Service – Identität, Privilegien, Rechte, Verschlüsselung
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Server in C++ mit „Name Service“
#include <OB/CORBA.h>
#include <Hello_impl.h>
#include <fstream.h>
int main ( int argc, char* argv[] ){
try {
CORBA::ORB_var orb = CORBA::ORB_init ( argc, argv );
CORBA::Object_var poaObj = orb -> resolve_initial_references("RootPOA");
PortableServer::POA_var rootPoa = PortableServer::POA::_narrow(poaObj);
PortableServer::POAManager_var manager = rootPoa -> the_POAManager();
Hello_impl* helloImpl = new Hello_impl();
Hello_var hello = helloImpl -> _this();
CORBA::Object_var ns = orb -> resolve_initial_references( "NameService“ );
CosNaming::NamingContext_var nc = CosNaming::NamingContext::_narrow ( ns.in() );
CORBA::String_var s = orb -> object_to_string(hello);
const
char* refFile
= "Hello.ref";
CosNaming::Name
aName;
ofstream
out(refFile);
aName.length(1);
out
<< s << endl;
aName[0].id
= CORBA::string_dup("hello");
out.close();
aName[0].kind = CORBA::string_dup("");
nc -> bind( aName, hello.in() );
manager -> activate();
orb -> run();
orb -> destroy();
} catch ( const CORBA::Exception& e ) { cerr << e << endl; }
}
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Client in Java mit Name Service
public class Client{
public static void main ( String args[] ) {
java.util.Properties props = System.getProperties();
try {
org.omg.CORBA.ORB orb = org.omg.CORBA.ORB.init(args, props);
org.omg.CORBA.Object ns = orb.resolve_initial_references ( "NameService" );
NamingContext nc = NamingContextHelper.narrow
( ns );
org.omg.CORBA.Object
obj = null;
String refFile = "Hello.ref";
NameComponent[] aName =innew
NameComponent[1];
java.io.BufferedReader
= new
java.io.BufferedReader(
aName[0] = new NameComponent();
new java.io.FileReader(refFile));
aName[0].id
"hello";
String
ref = =in.readLine();
aName[0].kind = "";
org.omg.CORBA.Object
obj = nc.resolve ( aName );
obj
= orb.string_to_object(ref);
Hello hello
hello == HelloHelper.narrow(obj);
HelloHelper.narrow ( obj );
Hello
hello.say_hello();
orb.destroy();
} catch ( Exception e ) { e.printStackTrace(); }
}
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CORBA „Schnick-Schnack“
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Ein „Dynamischer Methodenaufruf“
 DII – Dynamic Invocation Interface
 Interface Repository: Laufzeit-Datenbank
 beinhaltet maschinenlesbare IDL-Interfaces
Dynamic Interface
Query
Client
Objekt
Interface
Repository
Skeleton
DII
ORB Operations
Portable Object Adapter
Object Request Broker
Quelle:
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„An intoducation to CORBA“ von Paul Jonusaitus
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Inter-ORB Kommunikation
 Erst mit CORBA 2.0 standardisiert
 „General Inter-ORB Protocol” (GIOP) spezifiziert
 ein einheitliches Kommunikationsprotokoll
 eine Transfersyntax (Common Data Representation, CDR)
 für die Übertragung von Daten über das Netz
 Objektreferenzenformat (Interoperable Object Reference, IOR)
 „Internet Inter-ORB Protocol” (IIOP)
 Spezifikation von GIOP für die TCP/IP-Protokoll-Familie
O1
C1
ORB 1
O2
C2
GIOP
Protocol
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ORB 2
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Interoperable Object Reference (IOR)
 Jedes Objekt besitzt eine weltweit eindeutige Referenz
 Eine IOR besteht aus:
 einem Objekt-Schlüssel (fixed object key)
 Typidentifizierung
 Referenz der Schnittstelle (Repository ID)
 einigen Profilen ( Interoperability Profiles, IOPs )
 Name des Hosts
 TCP/IP-Port-Nummer
 Eine IOR kann
 in einen String (und zurück) umgewandelt werden
 persistent gemacht werden (sogar für mehrer Instanzen eines O.)
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Und zuletzt die Vorgeschichte...
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Object Management Group(OMG)
 OMG – ein internationales Konsortium
 1989 gegründet von acht Firmen (mittlerweile mehr als 800)
 3COM, American Airlines, Canon, Data General, Hewlett Packard, Philips
Telecommunications, Sun Microsystems und Unisys
 Ziel: Verbreitung von verteilten, modularen OO-Software
 Weg: Erarbeitung von offenen Standards
 die Realisierung und Umsetzung übernehmen die Mitglieder
 Entwickelte Spezifikationen
 „Unified Model Language“ (UML)
 „Model Driven Architecture“ (MDA)
 „Object Management Architecture“ (OMA)
 „Common Object Request Brocker Architecture“ (CORBA)
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Geschichte von CORBA





1989 – Gründung der OMG
1990 – Die Vorstellung des OMA-Referenzmodells
1991 – CORBA 1.0 (nur für C),
1992 – OMA 2.0 (und weitere Releases von CORBA)
1996 – CORBA 2.0
 Erweiterungen für C++, Smalltalk
 Interoperabilität zwischen ORBs verschiedener Hersteller
 Es folgen in CORBA 2.1/2.2 Erweiterungen für Java/Cobol/Ada
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CORBA 3.0
 Interoperabilität mit Enterprise JavaBeans, RMI-Objekten
 „call by value“ möglich
 Spezifikationen der Anforderungen für
 minimumCORBA: z.B Verzicht auf„Dynamic Invocation“ etc.
 realtimeCORBA: Erweiterung mit Threads, Verbindungsmanagment
 fault-tolerant-CORBA: kontrolliertes Verhalten im Fehlerfall
 „Asynchronous Messaging“ und „Quality of Service Control“
 Ausführung nach Priorität, Lebensdauer
 Festlegung von Start- und End-Zeitpunkten der Ausführung
 Polling- bzw. Callback-Funktionen
 Firewall-Spezifikation, Kommunikation über Firewall-Systeme
 Interoperable Name Service im URL-Format
 z.B: iioploc://www.myserver.de/nameService
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¿Fragen?
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