Verteilung und Objektorientierung, Spontane Vernetzung

(1)

Realisierung verteilter Anwendungen: Teil 4

 Beim vorigen Mal: RMI und Grundlagen von CORBA

 Inhalt heute

 Verteilung und Objektorientierung (Voyager)

 Spontane Vernetzung (Jini)

 Lernziele:

 Verständnis der Probleme und Lösungsansätze bei Objektmigration und spontaner Vernetzung

Ralf Möller, FH-Wedel

(2)

Voyager

 Zu Java kompatible Laufzeitumgebung und

Bibliothek, die auf eine umfassende Lösung für sehr viele Bereiche und Probleme der

Programmierung verteilter Systeme zielt

 Funktions- und Leistungsumfang wächst mit jeder neuen Version

 In dieser Vorlesung nur grundlegende Techniken

(3)

Basistechniken (1)

 Entfernte Objekte

 Erzeugung eines entfernten Objekts aus einem lokalen Objekt zur Laufzeit und zu jeder Java-Klasse

 Entfernte Referenzierung

 Transparente Referenzierung entfernter Objekte

 Typ: gemeinsames Interface

 Entfernte Erzeugung

 Erzeugung von Objekten in einer anderen VM (statt nur Erzeugung lokaler Objekte)

 Automatische Erzeugung von lokalen Stellvertretern

(4)

Basistechniken (2)

 Verteilte Garbage Collection

 Löschung erst, wenn weder lokale noch entfernte Referenz auf Objekte existieren

 Ausnahmebehandlung

 Weiterleitung von Ausnahmen, die bei einem entfernten Objekt auftreten, an ein lokales Objekt

 Namensdienst

 Bekanntmachung von entfernten Objekten über Namen

(5)

Ergänzende Techniken

 Objektmigration

 Mobile Agenten

 Applet-zu-Applet-Kommunikation

 Gruppenkommunikation (Multicast)

 Aktivierung von Objekten aus DB

 Datenbankunabhängige verteilte Persistenz

(6)

Voyager-Laufzeitumgebung

 Laufzeitumgebung starten:

Voyager.startup(String port)

 auch: sun> voyager <port>

 Quellcode nachladen:

VoyagerClassLoader.addResourceLoader(String URL)

 auch: sun> voyager 8000 -c file://usr/local/www/classes/

 lin> voyager 7000 -c http://www.fh-wedel.de/classes/

 Integrierter HTTP-Server:

ClassManager.enableResourceServer()

 auch: sun> voyager 8000 -r

win> voyager 9000 -c http://sun.fh-wedel.de:8000/

(7)

Entfernte Objekte

 Erzeugung von Proxies zur Laufzeit

 nicht wie bei RMI zur Übersetzungszeit vorbereitet

 ähnlich wie bei RMI über lokalen Stellvertreter (Proxy)

reference invocation

proxy local

local invocation

Proxy.of("B") B

reference invocation

proxy local

local invocation

Proxy.of("B") B

(8)

Beispiel: Baseball mit Voyager

 public class Ball {

 public void hit() {

System.out.println("Ball has been hit") }}

 public interface IBall {

 public void hit(); }

 public class Ball implements IBall, Serializable { ... }

 Tool zur Erzeugung von Interfaces: igen

(9)

Typkompatibles Proxy zu Interface erzeugen

 Lokale Erzeugung

 Proxy.of(Object obj)

 Namensdienst

 Namespace.bind("8000/Ball", iball)

 Entfernte Erzeugung

 Factory.create(String classname, String url)

 Beispiel:

 Ball ball = new Ball();

 IBall iball = (IBall) Proxy.of(ball)

 IBall iball = (IBall) Factory.create("Ball", "sun:8000")

(10)

Fortsetzung des Beispiels

 import com.objectspace.voyager.*;

 public class Bat {

 public void play(IBall ball) { ball.hit() }

 public static void main(String args[]) { try {

Voyager.startup();

Bat bat = new Bat;

IBall ball = (IBall) Factory.create("Ball","sun:8000");

bat.play(ball);

} catch ( ... ) { ... }

Voyager.shutdown(); } }

Konstruktor ohne

Argument

(11)

Entfernte Konstruktoren mit Argumenten

 Object[] arguments =

new Object[]{new Integer(5)};

 IBall ball =

(IBall) Factory.create("Ball",

arguments, "sun:8000");

Konstruktor mit

Argumente

(12)

Objektmigration (1)

 Anwendungsgebiete:

 Zeitaufwand minimieren

 Lastbalancierung

 Besitz- oder Verantwortungswechsel

 Mobile Geräte (bzw. nicht-permanent verfügbare Geräte)

(13)

Objektmigration (2)

 Entfernter Zugriff vs. Migration

(14)

 Kopiersemantik

 Eventuell problematisch für "normale" Objekte

 Unproblematisch für referenzierte Proxies

D d

IC c

A a C c

sun lin mac

A a IC c A a

(19)

Behandlung laufender Aufrufe

 import java.io.*;

 public class Ball implements IBall, Serializable {

 synchronized public void hit() {

System.out.println("Ball has been hit") }

 }

(20)

Gruppenkommunikation

 Multicast oder Publish-Subscribe-Mechanismus

 Voyager spaces and subspaces

 Subspace localSubspace = new Subspace()

 Entfernter Zugriff über Namensraum

 Isubspace remoteSubspace =

(Isubspace) Namespace.lookup("//sun:9000/Subspace");

localSubspace.connect(remoteSubspace);

 localSubspace.add(client);

(21)

Räume und Unterräume

Space Rechner Subspace

sun lin

win mac nt

Verknüpfung

(22)

Verteilung von Nachrichten im Unterraum

 Object[] parameter = new Object[]{param};

 Multicast.invoke(subspace, "message", parameter, "Class");

 oder: IClass mcastProxy =

localSubspace.getMulticastProxy("Class");

 mcastProxy.message(param);

sun

Nachricht Rechner

Objekt Subspace

(23)

Mobile Agenten: Kommunikationsschema

 Ohne Agenten vs. mit Agenten

(24)

Bewegung und Aktion von Agenten

 Vorher: Explizite Migration von Objeken (Unterstützung der Methode moveTo)

 Aus welcher Motivation heraus werden Agenten bewegt?

 "Eigeninitiative!"

 BDI-Architektur

 Beliefs

 Desires

 Intentions

Wie kann man denn das hinkriegen???

(25)

Mobile Agenten: Einsatzgebiete

 Verteilte Informationssuche

 Börsenbeobachter

 Elektronischer Preisvergleich

 Mehrwertleistungen

 Just-in-Time-Produktion

(26)

Mobile Agenten: Bewertung

 Vorteile:

 Reduktion der Netzwerklast

 Möglichkeiten zum Offline-Gehen des Auftraggebers während der Agent aktiv ist

 Flexiblere Reaktion auf Umgebung möglich als z.B. RMI

 Nachteile:

 Komplexität der Programmierung/Erstellung

 Infrastruktur erforderlich

 Sicherheitsprobleme

(für Agenten und für jeweilige Wirtsumgebung)

(27)

Dienste in einer Umgebung

Internet

gateway

PDA

service Music

service

service Discovery

Alarm

Camera

Guests devices Laptop

TV/PC

Hotel wireless network

(28)

Diensterbringung durch Server

(29)

Konfigurierungsproblematik

(30)

Spontane Vernetzung

 Eintreten in eine Gruppe

 Dienste anbieten / anmelden für Gruppe

 Nachfrage nach Diensten einer Gruppe

 Mit einem Dienstinteressenten in Kontakt treten

 Konkreten Dienst für bestimmte Zeit zusagen

 Kein Fehler: sich einfach entfernen, wenn gerade keiner auf eine konkrete Diensterbringung wartet

 kein Fehler: sich einfach entfernen, wenn die Zeit für zugesagte Dienste abgelaufen ist

 Fehler: zugesagten Dienst nicht erbringen

(31)

Jini: Registrierung

(32)

Jini: Lookup und Leasing

(33)

Was ist eine Gruppe / Föderation?

intranet ISP

desktop computer:

backbone

satellite link

server:



network link:



(34)

Was ist eine Gruppe / Föderation?

the rest of

email server Web server

Desktop computers

File server

 Datagramm-Paket auf 224.0.1.84 und Port 4160

Lookup

Service Nicht über

Router geleitet

(40)

Softwarepakete in Java

 import java.rmi.*;

 import java.rmi.server.*;

 import net.jini.core.lookup.*;

 import sun.com.jini.lookup.*;

 import sun.com.jini.lease.*;

siehe:

Java in verteilten Systemen

Marko Boger

(41)

Dienste: Beispiel Baseball

 public class Ball extends UnicastRemoteObject implements RemoteBall ServiceIDListener {

 public Ball throws RemoteException { super(); }

 public void serviceIdNotify(ServiceID id) { System.out.println("ServiceId is " + id);

}

 public hit() {

System.out.println("Ball has been hit.") }

 }

(42)

Das Interface RemoteBall

 import java.rmi.*

 public interface RemoteBall extends Remote {

 public void hit() throws RemoteException;

 }

(43)

Das Anmelden von Diensten (1)

 Klasse JoinManager und entspr. Konstruktor

 Übergabe des als Service angebotenen Objekts,

 dessen Beschreibung,

 eines Callback-Objektes und

 eines Leasing Managers:

(44)

Das Anmelden von Diensten (2)

 public class BallStarter {

 public static void main(String[] args) { try {

System.setSecurityManager(new RMISecurityManager ());

 RemoteBall ball = (RemoteBall) new Ball();

 LeaseRenewalManager renewal = new LeaseRenewalManager();

 Entry[] attributes = new Entry[]{ new Name("Jini enabled ball") };

 JoinManager join = new JoinManager(ball, attributes, (Ball) ball, renewal);

 System.out.println("Ball started and registered at Lookup-Server");

 } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); }

 }

 }

(45)

Lookup von Diensten: Suche durch Muster

 Klasse ServiceTemplate und entspr. Konstruktor

 Übergabe an Konstruktor entweder

 eines ServiceID-Objekts

 oder einer Service-Beschreibung:

 einer Menge von Klassen

 oder einer Menge von Attribut-Wert-Paaren

 Beispiel mit Service-Beschreibung als Klasse:

 Class[] classes = new Class[] { RemoteBall.class };

 ServiceTemplate template =

new ServiceTemplate(null, classes, null);

(46)

Zugriff auf den Dienstvermittler

 Repräsentation des Dienstvermittlers als Objekt

 Dienstvermittler enthält Registratur

 Suchmuster wird an Registratur übergeben

 Beispiel:

 LookupLocator l = new LookupLocator("jini://sun");

 ServiceRegistrar r = l.getRegistrar();

 RemoteBall = b = (RemoteBall) r.lookup(template);

(47)

Aufruf eines Dienstes (1)

 import java.rmi.*

 import net.jini.core.discovery.*;

 import net.jini.core.lookup.*;

 public class Bat {

 public void play(RemoteBall ball) { try {

ball.hit();

System.out.println("I hit the ball");

} catch (RemoteException e) { System.out.println(e) } }

(48)

Aufruf eines Dienstes (2)

 public static void main(String[] args) {

 Bat bat = new Bat();

 try { System.setSecurityManager(new RMI SecurityManager ());

 LookupLocator locator = new LookupLocator("jini://sun");

 ServiceRegistrar registrar = locator.getRegistrar();

 Class[] classes = new Class { RemoteBall.class };

 ServiceTemplate template = new ServiceTemplate(null, classes, null);

 RemoteBall remoteBall = (RemoteBall) registrar.lookup(template);

 bat.play(remoteBall);

 } catch (Exception e) {

 e.printStackTrace();

 }

 }}

(49)

Starten und Aufrufen eines Dienstes

 HTTP-Server, RMI-Daemon und Jini Lookup-Server starten

 java -cp /usr/remote/java/jini1_0/lib/jini-examples.jar com.sun.jini.example.service.StartService

 Server:

 sun> java -Djava.rmi.server.codebase=http://localhost:8000/batBall/

-Djava.security.policy=/jini1_0/batball/policy.all BallStarter

 sun| Ball started an registered at Lookup-Server

 sun| ServiceId is f7a17bde-e40b-42cb-94d4-bb6d37a999b8

 Client:

 lin> java -Djava.security.policy=/jini1_0/batball/policy.all Bat

 sun| Ball has been hit

 lin| I hit the ball

(50)

Leasing

 public interface Lease {

 long getExpiration();

 void renew (long duration) throws LeaseDeniedException, UnknownLeaseException, RemoteException;

 void cancel() throws UnknownLeaseException, RemoteException;

 }

 Vorher verwendete Klasse LeaseRenewalManager

erneuert Leasing-Verträge automatisch

(51)

Auch beim nächsten Mal ...

 ... gibt's wieder Neues in der Diskussion über Middleware

 Datenbankanschluß (JDBC)

 Komponentenorientierte Softwarekonstruktion (Beans)

 Multitier-Architekturen (J2EE)

 Enterprise Java Beans

 Servlets, Java Server Pages

 XML