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Sistemas Distribuidos

Prof. María Feldgen - Curso 2006 1

Sistemas Distribuidos5. Modelos de Sistemas Distribuidos

Prof. María FeldgenCurso 2006

FIUBA-EGRIET 2006 Sistemas Distribuidos (Prof. María Feldgen) 2

Índice– Modelos

• Modelo Cliente-Servidor• Framework• CORBA• Java RMI• Microsoft DCOM• Message-Oriented Middleware

– Dificultades de integración de los sistemas distribuidosanteriores.

– J2EE y XML en Sistemas Distribuidos– Web Services




Modelos• Modelo Cliente-Servidor

– Sockets– RPC (Remote Procedure Call).

• Modelo simple de documentos distribuidos– WWW.

• Modelo de objetos distribuidos:– Sun Java RMI (Remote Method Invocation)– Microsoft DCOM (Distributed Component Object Model)– OMG CORBA (Common Object Request Broker

Architecture),.• Modelo de aplicaciones distribuidas: Message-Oriented Middleware (MOM)

– Web Services


Framework

• Software Framework:– Es una estructura de soporte bien definida para organizar

y desarrollar otro proyecto de software.– Ejemplos: Bibliotecas de código, lenguajes de scripting,

Programas de soporte– Apache Cocoon, Cocoa, Eclipse, Microsoft .Net

• Object Oriented Framework:– Conjunto de clases cooperantes– Ejemplos: CORBA, AWT, Swing, MFC (Microsoft Foundation

Classes)




OMG CORBA(Common Object Request Broker Architecture)

• Es una especificación de un sistema distribuido• es un estándar abierto para múltiples industrias .• Pertenece al Object Management Group (OMG), es un consorcio sin

fines de lucro responsable de la producción y mantenimiento de lasespecificaciones de este framework

• CORBA difiere del modelo tradicional cliente/servidor porque– Provee una solución orientada a objetos– No requiere protocolos propietarios especiales– Se puede usar cualquier lenguajes de programación– Corre sobre cualquier sistema operativo o plataforma de

hardware• Información en http://www.omg.org


ORB (Object Request Broker)• La arquitectura global de CORBA adhiere a un modelo de referencia

– definido por la OMG en 1997– consiste de 4 grupos de elementos estructurales o de arquitectura

conectados y es lo que se llama el Object Request Broker (ORB)

ORB (Object Request Broker)

Objetos deAplicación

Facilidades verticales(del dominio)

Facilidades Horizontales(propósito gral)

Servicios comunesde objetos

El ORB es la base de toda distribución CORBA: es la parte responsablede la comunicación entre los objetos y sus clientes, ocultando cuestionesrelacionadas con la distribución y heterogeneidad.




Modelo de Objetos• Los objetos y los servicios se especifican en la CORBA IDL (Interface

Definition Language)– provee una sintaxis precisa para expresar métodos y parámetros.– Una interfase es una colección de métodos y los objetos especifican que

interfaces implementan.• Está organizado como una colección de clientes y servidores de

objetos:


Modelo de invocación de objetosToda comunicación tiene lugar al invocar un objeto.• Sincrónica

– El cliente invoca un objeto, le envía un pedido al servidorcorrespondiente y se bloquea hasta que recibe la respuesta

• Asincrónica (One way)– que es un método que no devuelve respuesta

• Deferred synchronous request– El cliente envía el mensaje al servidor y sigue sin esperar la

respuesta y puede luego bloquearse hasta que llegue la respuesta

• Mensajes: invocación asincrónica de métodos.– callback, un cliente provee un objeto que implementa una interfase

conteniendo el método de callback. Estos métodos pueden serllamados por el sistema de comunicaciones para pasar los resultadosde un invocación asincrónica.

– modelo de polling: En este modelo el cliente ofrece una colección deoperaciones para polear a su ORB por resultados.




Ventajas de CORBA sobre el modelocliente/servidor

• Independencia del sistema operativo y de loslenguajes de programación

• Integración de aplicaciones antiguas yactuales.

• Infraestructura de objetos distribuidos.• Transparencia de ubicación.• Transparencia de la red. (IIOP)• Soporte de callback remoto.• Interfase de invocación estática o dinámica.


Limitaciones• Inversión inicial grande: (inversiones en

entrenamiento e instalación de la arquitectura)• Disponibilidad de los servicios CORBA.• Escalabilidad.

Sin embargo, la comunidad Internet para el desarrollo deaplicaciones Intranet y Extranet ha adoptado CORBA conIIOP y Java como sus herramientas (por ejemplo JDK 1.4

(Java development kit) de Sun )




Java RMI• Java RMI fue desarrollado por Sun Microsystems

como un mecanismo estándar para el desarrollo deaplicaciones basada en objetos Java distribuidos, sobreel ambiente Java.

• RMI llama a objetos Java remotos y pasándolos comoargumentos o valores de retorno.

• Usa Java object serialization• Antes de RMI, la única forma de lograr una

comunicación entre procesos en la plataforma Javaera:– Usando las bibliotecas estándar de red de Java (java.net APIs)– No resuelven en el procesamiento distribuido.


Modelo de la arquitectura JAVA RMI

JRMP: Java Remote Method Protocol (Protocolo de comunicaciónentre procesos)

JRMP

ClienteJAVA

ServidorJAVA RMI

RMIStub

Capa de referenciasremotas

RMISkeleton

Capa de referenciasremotas




Modelo de comunicaciones• Protocolo de comunicación entre procesos: Java Remote

Method Protocol (JRMP)– invocación de objetos Java viven en diferentes Java Virtual

Machines (VMs)– Invocación de los métodos del otro objeto en forma transparente– VMs en distintas computadoras– Tiene un mecanismo de recoleccion de basura– Tiene un mecanismo orientado a registro (rmiregistry) provee un

servicio de lookup simple no persistente– Actúa como el medio entre los clientes RMI y los objetos remotos– Intercepta los pedidos de los clientes y pasa los argumentos de

invocación, delega los pedidos de invocacion al RMI skeleton, yfinalmente pasa los valores de retorno de la ejecución del métodoal stub del cliente.

– Permite callbacks desde objetos servidores a aplicaciones cliente


Componentes de la arquitectura

• Cliente RMI.• Stub RMI.• Infraestructure RMI, consiste de 2 capas:

– la capa de referencias remotas (remote reference layer)– la capa de transporte.

• RMI skeleton.• Servidor RMI.




Ventajas sobre Java Sockets• No hay necesidad de diseñar un protocolo• Provee un ambiente orientado a objetos para comunicación

entre procesos.• No se requiere codificar y decodificar mensajes para el

intercambio de los datos.• Permite la administracion distribuida de recursos, el uso de

poder de procesamiento y carga balanceada en un modelo deaplicación Java.

• Puede interoperar con componentes CORBA (RMI-IIOP (RMIsobre IIOP))


Limitaciones• Se puede usar solamente sobre una plataforma

Java.• No provee independencia del lenguaje en su modelo

distribuido como CORBA• Es orientado a la conexión (fuertemente acoplado):

problemas de escalabilidad• No provee un soporte específico de administración

de la sesiónA pesar de estas limitaciones, RMI y RMI-IIOP son la

base del modelo de la arquitectura J2EE dado por su granaceptacion en el paradigma de procesamiento distribudio

de Java y sus multiples facilidades.




Microsoft DCOM• Microsoft Component Object Model (COM) provee

– una forma para que los componentes de software de Windows secomuniquen entre si

– Define un estándar binario y un estándar de red– Usa sistema operativo Windows.– Es una evolución de OLE (Object Linking and Embedding)– Es un modelo de aplicaciones distribuidas para los componentes de

ActiveX.• Microsoft Distributed Common Object Model (DCOM)

– respuesta al problema de procesamiento distribuido en unaplataforma Microsoft Windows.

– permite que aplicaciones COM se comuniquen entre si usando unmecanismo RPC

– emplea al protocolo DCOM sobre la red.


Modelo de la arquitectura Microsoft DCOM

ProtocoloDCOM

Cliente ComponenteServidor

COMRuntime

COMRuntime

RPC RPC




Modelo de invocación de objetos• Aplica los conceptos de skeleton y stub con una interfase

definida que muestra como los métodos de un objeto COMpueden ser invocados remotamente sobre una red.

• Invocación de métodos de un objeto COM remoto igual que unobjeto COM local.

• El stub es un Proxy para el cliente• El servidor registra los objetos por medio de un registry• Los clientes descubren los objetos usando un mecanismo de

lookup.


Limitaciones

• DCOM provee soporte para procesamientodistribuido pero:– Limitado al ambiente de aplicaciones Microsoft

solamente.– Cerrado sobre una única plataforma (Windows)– Administración de estado– Problemas de Escalabilidad– Administración de sesión.




Características comunes• Aunque CORBA, RMI y DCOM difieren en su

arquitectura básica y ambiente tienen en común:– Usan un modelo de comunicación con sincronismo

(request/response) que es fuertemente acoplado– Se basan en protocolos de comunicación binarios– Tienen una integración estricta con sus capas lógicas

Escalabilidad difícil


Message-Oriented Middleware(MOM)

• Usa un modelo de comunicación asincrónico con bajoacople

• la aplicación cliente no necesita conocer losreceptores de aplicación o los argumentos de susmétodos.

• las aplicaciones se comunican indirectamente usandouna cola de mensajes:– El cliente de la aplicación envía mensajes a la cola de

mensajes– La aplicación que recibe saca los mensajes de la cola.– La aplicación que envía los mensajes puede continuar

operando sin esperar por la respuesta de la aplicación.




Arquitectura Básica(sistema de mensajería por colas)

• Las aplicaciones interactúan con la infraestructura de mensajes pormedio de adaptadores, enviando y recibiendo mensajes.

• El despacho de mensajes es confiable y los mensajes sonpersistentes

S.O.

ClienteOrigen

S.O.

ClienteDestino

S.O.

Broker

Capa deencolado

Reglasconversión

Red

Adaptador Adaptador

Infraestructura de mensajes


Tecnologías basadas en MOM

• MOM:– SunONE Message Queue– IBM MQSeries– TIBCO– SonicMQ– Microsoft Messaging Queue

(MSMQ).

• MOM con JMS:– SunONE– TIBCO– IBM– BEA– Talarian– Sonic– Fiorano– Spiritwave

La plataforma Java provee una Java API (JMS-JavaMessage Service). Es parte de la especificación J2EE 1.3.




JMS

• Usa modelos de mensajes punto apunto o Publish/Subscribe(publicación-suscripción) con lassiguientes características:– Capacidad transaccional completa– Despacho de mensajes confiable– Seguridad


Publisher-Subscriber

Bus mensajes yred de datos

Publisher

Publisher

Subscriber

Subscriber

Subscriber

Subscriber




Limitaciones de MOM sin JMS

• Problemas de portabilidad (APIs nativas paracomunicación con su infraestructura base)

• El mensaje MOM usa un formato de mensajepropietario sin adherir a ningún estándar

JMS permite un forma estandarizada de comunicarsecon un proveedor MOM son tener que usar una API deun producto especifico. Es un avance hacia los estándarabiertos con mayor flexibilidad para conectar diversasaplicaciones entre si.


Dificultades de integración• Mantener de varias versiones de stubs/skeletons• La calidad del servicio ( Quality of Service (QoS)) tiene

objetivos tales como Escalabilidad, Performance yDisponibilidad

• La interoperabilidad de aplicaciones sobre plataformasheterogéneas

• No son esquemas amistosos para los firewalls y no soncapaces de ser accedidos desde la Internet.

• Cada comunidad de desarrolladores tiende a una plataformaespecifica.




Aplicaciones comerciales sobre Web• En el modelo de aplicaciones comerciales basado en

Internet se basa en hacer procesamiento comercialcomplejo con el apoyo de servidores centralizados:– La primera generación eran servidores Web

• páginas estáticas• por medio del protocolo HTTP (HyperText Transfer Protocol)

– Agregado de tecnologías: server-side scripting (CGI, NSAPIe ISAPI.

• Aplicaciones de empresas para Internet:– modelo de negocio del tipo business-to-business (B2B) que

se llamo business-to-consumer (B2C).

B2B B2C


J2EE(Java 2 Platform, Enterprise Edition)• J2EE es una plataforma de programación para

desarrollar y correr aplicaciones distribuidas, basadasen componentes que corren en un servidor deaplicación.

• Es parte de la plataforma Java• Se considera informalmente como un lenguaje o

estándard porque los productos deben respetarciertos requerimientos.

• Tiene múltiples especificaciones de APIs (JDBC,client-side applets, RPC, CORBA) y define como secoordinan.

• Incluye Enterprise Java Beans, Servlets, JavaServerPages y otras del tipo Web Services.




Arquitectura J2EE

Applets yAplicaciones

Base deDatos

ClientesInternet

Capa (Tier) depresentación

Capa (Tier) deaplicación

Capa (Tier) deIntegración

HTTPIIOP

Web Container

EJB Container

SQL/JDBC Aplicacionesexistentes

J2EE Server


Arquitectura• Tiene tres capas lógicas

– separación clara entre los componentes– define roles y responsabilidades.– la funcionalidad de cada capa o tier es:

• Capa Presentación.– Contiene componentes Web sobre HTTP– Administración de Sesiones– Despacho de contenido independiente del dispositivo– Invocación a componentes de capas de aplicación comerciales.

• Capa de Aplicación. (capa comercial o del negocio)– procesamiento de la parte central de la lógica del negocio– workflow y la automatización.

• Capa de Integración.– conexión y comunicación con grandes Sistemas de información

comerciales (Enterprise Information Systems (EIS)), aplicacionesde base de datos, aplicaciones antiguas o aplicaciones enmainframe.




XML (eXtensible Markup Language)• Lenguaje de marcado ampliable o extensible desarrollado

por el World Wide Web Consortium (W3C).• Es una versión simple de SGML.• Su objetivo principal es conseguir una página web más

semántica.• Separa la estructura del contenido• Permite el desarrollo de vocabularios modulares• Se uso como estándar para el intercambio de datos entre

diversas aplicaciones o software con lenguajes privados(SOAP)

• Al igual que el HTML, se basa en documentos de textoplano en los que se utilizan etiquetas para delimitar loselementos de un documento.


Extensible Markup Language (XML)• permite definir datos portables en un formato estructurado y

auto descriptivo• fue adoptado por la industria como el medio de comunicación

para intercambio electrónico de datos.• mecanismo de intercambio de datos entre aplicaciones• promueve la interoperabilidad entre aplicaciones• aumenta la posibilidad de escalabilidad

La combinación de la plataforma J2EE con XML ofreceun framework estándar para comunicación entre

aplicaciones B2B sobre redes.

Web Services




Web Services• Es una colección de protocolos y estándares que sirve para

intercambiar datos entre aplicaciones.• Intercambio de datos entre distintas aplicaciones de software

desarrolladas en lenguajes de programación diferentes yejecutadas sobre cualquier plataforma sobre Internet y redesen gral.

• La interoperabilidad se consigue mediante la adopción deestándares abiertos.

• Las organizaciones OASIS y W3C son los comités responsablesde la arquitectura y reglamentación de los servicios Web.

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