Introducción a la Programación Distribuida. Aplicaciones Distribuidas

Introducción a la

Programación Distribuida

Contenido

Aplicaciones Empresariales

Arquitecturas Sistemas Distribuidos Objetos Distribuidos

Middleware Orientado a Mensajes XML

Servicios Web J2EE

Microsoft .NET .NET vs. J2EE

Aplicaciones Empresariales

Adopción de nuevas tecnologías y nuevos requisitos de desarrollo. Rápidos cambios tecnológicos.

Desafíos para un informático: Capacidad de respuesta. Productividad.

Fiabilidad y disponibilidad. Seguridad.

Escalabilidad.

Integración con otros sistemas. Interfaces de usuario.

Necesitamos una

plataforma con una rica infraestructura que ofrezca diferentes posibilidades arquitectónicas

favoreciendo un entorno de desarrollo rápido.

Arquitecturas Sistemas Distribuidos

Arquitectura Cliente/Servidor (2 capas):

Inconvenientes:

Dificultad en el mantenimiento.

Mucho tráfico en la red.

Escalabilidad limitada.

...

Aplicación Base

de Datos

Arquitecturas Sistemas Distribuidos

Presentación.

Lógica de negocio.

Datos.

Arquitecturas Sistemas Distribuidos

Arquitectura n-capas.

Ejemplo web: separar la lógica de la presentación de la interfaz de usuario.

Arquitectura enterprise:

Evolución arquitectura n-capas.

En la capa de negocio tenemos objetos de negocio (componentes de

servidor): compartir funcionalidad.

Lógica Presentación Servidor Web Lógica Negocio Navegador _Datos Servidor de Aplicaciones ...

Objetos Distribuidos

Motivación:

Trabajar con objetos distribuidos de un modo transparente.

Tecnologías destacadas:

CORBA:

● Especificación independiente de lenguaje y plataforma. ● Define servicios de infraestructura.

RMI: simple mecanismo de llamadas remotas entre objetos Java. DCOM:

● Mecanismo llamadas remotas a objetos COM ● Sucesor: .NET Remoting.

Acceso a componentes de servidor: EJB, CCM, COM+ Limitación: firewalls.

Middleware Orientado a Mensajes

Mecanismo de comunicación entre sistemas débilmente acoplados.

Comunicación asíncrona.

Populares en los 80’s y 90’s en los sistemas IBM (MQSeries). Integración de aplicaciones.

Basados en colas de mensajes. Modelo de programación:

Punto a punto.

Publicación/suscripción.

Problema: evolución tecnológica.

Diferentes APIs de programación.

JMS:

API Java para acceso a servicios de mensajes. Independencia del proveedor.

XML

Motivación:

Intercambio de datos en internet.

Requisitos:

Simple.

Independiente de la plataforma y del lenguaje de

programación

Estándar y de amplia difusión

Definición de estructuras complejas

Descripción, validación y transformaciones.

Integración con otros sistemas.

XML vs. HTML

Limitaciones de HTML:

Mezcla contenido (datos) con presentación

● Difícil de procesar.

● No podemos consultar su contenido.

Está predefinido, lo que limita la definición de estructuras

complejas.

No podemos describir, validar ni transformar documentos:

● No podemos consultar su información

● No permite distribuir la carga de procesamiento.

XML (eXtensible Markup

Language)

Meta-lenguaje de etiquetas derivado de SGML.

No es una extensión de HTML.

Permite definir lenguajes de etiquetas (HTML).

Reúne los requisitos de un lenguaje de intercambio de información:

Simple: al estar basado en etiquetas y legible.

Independiente de la plataforma: codificación UNICODE. Estándar y amplia difusión: W3C, XML está de moda. Definición de estructuras complejas: DTD, Schemas. Validación y transformación: DTD, XSLT.

Integración con otros sistemas.

Facilita procesamiento lado cliente.

Otras aplicaciones:

Generación de vistas: HTML, WML. Configuración de aplicaciones.

XML - Ejemplo

<?xml version=“1.0” encoding=“ISO-8859-1” ?> <DISCO CODIGO=“B000067FSG”>

<TITULO> Estrella de Mar </TITULO> <ARTISTA> Amaral </ARTISTA> <ESTILO> Pop </ESTILO> <REFERENCIA>

<EDITORA> Virgin </EDITORA>

<AÑO_EDICION> 2002 <AÑO_EDICION> </REFERENCIA>

<MUSICOS>

<MUSICO ROL=“cantante”> Amaral </MUSICO> <MUSICO ROL=“guitarra”> Juan Aguirre </MUSICO> </MUSICOS> </DISCO> Instrucción de Procesamiento Etiqueta Atributo Raíz

XML - DTD

Descripción de los documentos XML: Validación.

<!ELEMENT DISCO (TITULO, ARTISTA, ESTILO?, REFERENCIA, MUSICOS)>

<!ATTLIST DISCO CODIGO ID #REQUIERED> <!ATTLIST DISCO TIPO=(CD | LP | DVD) “CD”> <!ELEMENT TITULO (#PCDATA)>

...

<!ELEMENT REFERENCIA (EDITORA, AÑO_DISTRIBUCION) > <!ELEMENT MUSICOS (MUSICO*)>

XML - DTD

Documento XML:

Válido: sigue la estructura de un DTD

● Dentro del fichero XML:

– <!DOCTYPE web-app

– PUBLIC "-//Sun Microsystems, Inc.//DTD Web

Application 2.2//EN"

– "http://java.sun.com/j2ee/dtds/web-app_2_2.dtd">

Bien formado: sigue las reglas de generación de XML.

Limitaciones:

No es XML.

Tipado de datos muy limitado.

No soporta espacios de nombres.

XML – Familia de Estándares

Schemas:

Mismo propósito que un DTD, pero con mayor riqueza semántica. Sintaxis basada en XML.

Contiene tipos predefinidos.

Espacios de nombres (NameSpaces).

<?xml version=“1.0”>

<xsd:schema xmlns:xsd=“http://www.w3c.org/2000/08/XMLSchema”> <xsd:element name=“Disco” type=“DiscoTipo”>

<xsd:complexType name=“DiscoTipo”>

<xsd:attribute name=“codigo” type=“String”> <xsd:sequence>

<xsd:element name=“Titulo” type=“String”> <xsd:element name=“Artista” type=“String”>

<xsd:element name=“Referencia” type=“ReferenciaTipo”> ...

XML – Familia de Estándares

NameSpaces:

Espacios de nombres para cualificar elementos y atributos evitando la colisión de nombres. xmlns:xsd=“http://www.w3c.org/2000/08/XMLSchema”

XSLT:

Definición de reglas de transformación de documentos.

XSL:

Definición de hojas de estilos.

XPath:

Para hacer referencia a partes de un documento. /DISCO[Titulo=“Estrella de

Mar”], /DISCO//MUSICOS[1]

XLink:

Enlace documentos entre sí.

XPointer:

Enlace de secciones dentro de un documento.

XQuery:

XML - Parsers

API SAX:

Acceso secuencial al documento.

Modelo de programación basado en eventos (callbacks). Simple y rápido: consume pocos recursos.

Sólo consulta.

API DOM:

Construye una estructura arbórea a partir del documento. Potente, pero más costoso.

Permite actualizaciones.

Ideal para estructuras complejas.

Numerosas implementaciones de los analizadores. API JAXP de Java.

Servicios Web

Motivación:

• Comunicación segura entre procesos.

• Necesidad de exponer la lógica de negocio a través de los firewalls de una

organización.

• Uso de tecnologías estándar: HTTP, SMTP, XML

•

En la práctica:

• Modo de acceso a un servicio implementado con una tecnología diferente (ej. Java 

Servicios Web - SOAP

SOAP (Simple Access Protocol):

“Intercambio de datos en un entorno distribuido usando

XML”.

Puede usarse para llamadas remotas (RPC).

<SOAP-ENV:Envelope xmlns:SOAP-ENV="http://schemas.xmlsoap.org/soap/envelope/" SOAP-ENV:encodingStyle=”http://schemas.xmlsoap.org/soap/encoding”> <SOAP-ENV:Header> <h:transaccion xmlns:h="http://www.misEjemplos.com/cabeceras"> 43 </h:transaccion> </SOAP-ENV:Header> <SOAP-ENV:Body> <m:validarPedido xmlns:m="http://www.misEjemplos.com/pedidos"> <m:id>EF453</m:id> </m:validarPedido> </SOAP-ENV:Body>

Servicios Web - WSDL

Documento XML para describir

servicios web.

Operaciones que soporta.

Modo de acceso:

Protocolo de transporte: SOAP, HTTP, SMTP.

Representación de datos.

Localización.

Generada a partir de las

implementaciones.

WSDL - Ejemplo

<message name='obtenerHoteles'>

<part name='Ciudad' type='xsd:string'/> </message>

<message name='obtenerHotelesResponse'>

<part name='Result' type='typens:ArrayOfHotel'/> </message> <portType name='ServicioHotelPortType'> <operation name='obtenerHoteles'> <input message='wsdlns:obtenerHoteles' /> <output message='wsdlns:obtenerHotelesResponse' /> </operation> </portType>

WSDL - Ejemplo

<binding name='ServicioHotelSoapBinding' type='wsdlns:ServicioHotelPortType' > <soap:binding style='rpc' transport='http://schemas.xmlsoap.org/soap/http' /> <operation name='obtenerHoteles' >

<soap:operation

soapAction='http://tempuri.org/action/ServicioHotel.obtenerHoteles' /> <input>

<soap:body use='encoded' namespace='http://tempuri.org/message/' encodingStyle='http://schemas.xmlsoap.org/soap/encoding/' />

</input> <output>

<soap:body use='encoded' namespace='http://tempuri.org/message/' encodingStyle='http://schemas.xmlsoap.org/soap/encoding/' />

</output> </operation> </binding>

<port name='ServicioHotelSoapPort' binding='wsdlns:ServicioHotelSoapBinding' > <soap:address location='http://dis.um.es/hoteles/ServletServicio' />

Servicios Web - UDDI

UDDI:

Descripción, registro y descubrimiento de Servicios Web. Páginas blancas, páginas amarillas y páginas verdes. Registro Global: Microsoft e IBM.

Servicios Web - Conclusiones

Resuelve de un modo superficial la comunicación segura entre procesos.

No abarca todos los requisitos programación distribuida (CORBA).

Limitaciones:

Los servicios web no tienen estado.

No existe un modelo global de seguridad. No disponemos de transacciones.

...

Con la aparición de .NET es una tecnología muy utilizada para la

J2EE: Java 2 Enterprise Edition

J2EE

J2EE:

“Añade las capacidades necesarias a J2SE para proporcionar una

plataforma Java completa, estable, segura y rápida para el desarrollo de aplicaciones enterprise”.

“Conjunto de especificaciones y prácticas que juntas favorecen

el desarrollo, despliegue y gestión de aplicaciones n-capas orientadas al servidor”

Desarrollo en capas basado en la idea de contenedor.

Cualquier fabricante puede implementar las especificaciones.

J2EE

Especificaciones:

Extensión de JDBC (acceso a BD). RMI sobre IIOP:

● Integración CORBA

EJB:

● Modelo de componentes de servidor para aplicaciones distribuidas.

Java Servlets/JSP:

● Framework para construir aplicaciones web dinámicas.

JMS:

● Integración con los middleware orientados a mensajes

Java Mail:

● Framework para desarrollar aplicaciones de correo

Java Transaction API:

● Transacciones distribuidas.

…

Prácticas:

http://www.oracle.com/technetwork/java/javaee/blueprint http://java.sun.com/blueprints/patterns/

Microsoft .NET

•

Desarrollo en Windows anterior a .NET:

•

Modelos de componentes: COM, OLE y ActiveX.

•

Interfaces de usuario: Microsoft Foundation Classes.

Aplicaciones web con contenido dinámico: ASP.

•

Acceso a datos y directorios: OLE DB y ODBC ADO.



XML: API MSXML.

•

Componentes distribuidos: DCOM

Mensajes asíncronos: MSMQ

•

Servidor de aplicaciones: Microsoft Transaction Server.

Componentes de Servidor: COM+

Microsoft .NET – Arquitectura

DNA

• Arquitectura DNA (Distributed InteNet Applications Architecture):

Microsoft .NET - Aportaciones

Nuevo modelo de ejecución:

Common Language Runtime (CLR).

Máquina virtual que ejecuta código intermedio (MSIL).

Orientado a Objetos, garbage collection, nuevo modelo

de delegación de eventos, seguridad, ...

Independiente del lenguaje de programación:

● CLI: sistema común de tipos

● C#, VB.NET. Managed C++, Eiffel.NET, ...

Nuevo modelo de componentes:

Ensamblados.

Microsoft .NET - Aportaciones

Programación de interfaces gráficas:

WinForms.

Programación de interfaces web:

ASP.NET, WebForms. Ejecutan código MSIL.

Acceso a datos:

ADO.NET

Transmisión de datos en XML.

Librerías para acceso a servicios de directorio.

Framework acceso remoto (.NET Remoting):

Sustituye a DCOM

XML y Servicios Web integrados en la plataforma.

Microsoft .NET - Conclusiones

Es un producto (framework) y no una especificación.

En teoría, .NET no está ligado a las plataformas

Windows.

CLR y el sistema de tipos estandarizados.

Desarrollo centrado en una sola herramienta: Visual

Studio .NET, ...

Deja fuera el servidor de aplicaciones:

Acceso a COM+ como código no manejado.

Microsoft .NET vs. J2EE

.NET

J2EE

Propiedad Microsoft Sun y JCP-Partners

Estado Producto Especificaciones y muchas

implementaciones.

Lenguajes C#, VB.NET, C++,

Eiffel.NET, ... Java

Comunicación .NET Remoting, MSMQ y

Servicios Web RMI/CORBA, JMS y Servicios Web

Componentes de

Servidor COM+ Enterprise JavaBeans

Soporte XML Integrado No completamente

Microsoft .NET vs. J2EE

.NET

J2EE

Páginas de Servidor ASP.NET/Web.Forms Servlet/JSP/JSF

Acceso a Datos ADO.NET, librerías JDBC, JNDI, JPA

Librería base Extensa System.* Extensa java.*

Interfaces Windows.Forms

Web.Forms

Swing/AWT

Sistema Ejecución CLR JVM

Interoperabilidad PInvoke JNI

Inter. Middleware COM/COM+ CORBA, JMS

Frameworks, UML y Patrones

Rápida evolución tecnologías software (Aprovechar la experiencia: J2EE Blueprints.)

Reutilización: Patrones y Frameworks

Diseño J2EE y .NET

Patrones:

● “Design Patterns”, Gamma et al.

● “Pattern – Oriented Software Architecture” (POSA): Buschmann et al.

● “Pattern – Oriented Software Architecture 2: Patterns for Concurrent and Network Objets” (POSA2), D. Schmidt et

al.

Frameworks:

● “Building Application Frameworks: Object-Oriented Foundations of Framework Design”, M. E. Fayad, D.

Schmidt, R. Johnson.

● “Implementing Application Frameworks: object-oriented frameworks at work”, M. E. Fayad, D. Schmidt, R.

Johnson

● “Domain-Specific Application Frameworks: Frameworks experience by industry”. M. E. Fayad, R. Johnson

Modelado de aplicaciones web con UML: