ДЕПАРТАМЕНТ ОБРАЗОВАНИЯ ГОРОДА МОСКВЫ
Государственное автономное образовательное учреждение
среднего профессионального образования
ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ КОЛЛЕДЖ № 8
имени дважды Героя Советского Союза И.Ф. Павлова
(ГАОУ СПО ПК № 8 им.И.Ф. Павлова)
«К междисциплинарному экзамену допущен»
_____________________
Заместитель директора по учебной работе
«___»____________201_г.
УТВЕРЖДЕНА Предметно-цикловой комиссией
«__»_________201_г.
КУРСОВАЯ РАБОТА
Предмет: Разработка и эксплуатация информационных систем
Тема: Использование информационных технологий COM, DCOM, CORBA в качестве средств повышения эффективности управления предприятием.
СПЕЦИАЛЬНОСТЬ: 080802
ГРУППА: 43ПИ
ИСПОЛНИТЕЛЬ: Намжиу Сергей Иванович
СОГЛАСОВАНО:
Руководитель курсовой работы:
Дементьева Ирина Николаевна
Москва, 2013 г
Содержание
Введение
Глава первая
Технология распределенных вычислений CORBA.
Технология COM.
DCOM.
Глава вторая
Oсновные архитектурные принципы.
Объектные модели
Поддержка операционных систем, предлагаемые службы и масштабируемость.
Формальное описание архитектуры и проблемы реализации.
Заключение
Список литературы
ВВЕДЕНИЕ
Известно, что распределенная информационная система состоит из совокупности взаимодействующих друг с другом программных компонент. Каждая из таких компонент представляет собой программный модуль, исполняемый в рамках отдельного процесса. Использование объектно - ориентированного подхода при создании крупных информационных систем позволяет рассматривать компоненты информационной системы на различных уровнях абстракции как объекты, каждый из которых обладал бы определенной линией поведения. Взаимодействие таких объектов, в большинстве случаев, осуществляется на базе некоторой среды взаимодействия, основной целью которой является реализация механизма обмена сообщениями в контексте гетерогенных распределенных сред, являющихся характерной чертой большинства крупных организаций.
Построение среды взаимодействия, есть один из труднейших этапов разработки информационной системы. Как показывает практика, создание разработчиками информационных систем собственной, уникальной среды взаимодействия объектов приводит с одной стороны к резкому увеличению затрат на реализацию проекта построения информационной системы, а с другой к неполноте (ущербности) полученного решения. Исследования проектов создания информационных систем позволяют сделать вывод, что для того чтобы избежать неоправданных затрат на разработку собственной, уникальной информационной среды, необходимо использовать уже существующие программные продукты, которые относятся к уровню промежуточного программного обеспечения (middleware) и реализуют так необходимые среды взаимодействия. Однако не все продукты уровня middleware могут использоваться в качестве среды взаимодействия объектов крупной информационной системы. Это обусловлено тем, что одним из основных требований к крупной информационной системе является использование программных продуктов и технологий, удовлетворяющих международным и промышленным стандартам в области открытых информационных систем. В связи с этим, на сегодняшний день, в качестве кандидатов, реализующих высокоуровневую среду взаимодействия, все чаще рассматриваются продукты, поддерживающие стандарт CORBA.
Технология распределенных вычислений CORBA (Common Object Request Broker Architecture) предложена ассоциацией OMG (Object Management Group). Это инвариантная к приложениям и языку программирования компонентно-ориентированная (объектная) сетевая технология. Архитектура CORBA представлена на рис. 1.
Схематично взаимодействие компонентов в технологии CORBA можно представить следующим образом. Клиент обращается с запросом на выполнение некоторой процедуры или получение некоторых данных. Запрос направляется к посреднику, называемому ORB (Object Request Broker), который способен выполнить действия, необходимые для нахождения нужного объекта в сети и его подготовки к обработке запроса. В посреднике имеется предварительно сформированный каталог (реестр или репозитарий) интерфейсов процедур с указанием компонентов-исполнителей. Посредник перенаправляет запрос соответствующему исполнителю. Исполнитель может запросить параметры процедуры. После выполнения процедуры полученные результаты возвращаются клиенту.
|
Рис. 1. Архитектура CORBA
При этом пользователь оперирует удобными для его восприятия идентификаторами компонентов и интерфейсов, а с помощью каталога эти идентификаторы переводятся в указатели (ссылки), используемые аппаратно-программными средствами и которые однозначно определяют интерфейс в распределенной сети из многих компьютеров.
Для описания интерфейсов и для организации связи клиента с серверными компонентами используется язык IDL (предложенный OMG и не совпадающий с языком IDL в RPC). Язык IDL в CORBA позволяет описывать интерфейсы создаваемых компонентов. Описание, называемое метаданными, представляется в виде модуля метаданных, модуль включает заголовок, описания типов данных, интерфейсов и операций. В заголовке указывается идентификатор модуля. В части типов данных перечисляются атрибуты, возвращаемые значения, исключительные ситуации. Примерами типов данных могут служить типы базовые (например, float, double, char, boolean, struct), конструируемые пользователем (например, записи и массивы) и объектные ссылки, указывающие на интерфейсы компонентов. Описание интерфейсов начинается с ключевого слова interface, за которым следуют идентификаторы данного интерфейса и возможно наследуемых интерфейсов. Далее описываются операции (методы) в виде идентификаторов операций с возможными перечислениями параметров операций и указанием их принадлежности к входным или выходным данным.
Классы объектов (программные модули) должны быть реализованы в CORBA-среде. Для этого компилятор IDL выполняет следующие действия. Во-первых, метаданные для каждого класса объектов помещаются в специальную базу данных, имеющуюся в ORB, — репозитарий интерфейсов. Во-вторых, компилятор создает для каждого определенного на IDL метода клиентский и серверный стабы – программные модули, обеспечивающие доступ к компонентам.
С помощью репозитария интерфейсов приложения во время выполнения могут получать информацию о структуре и форматах IDL-интерфейсов, необходимую для генерации динамических запросов.
Определения интерфейсов хранятся в репозитарии в виде множества объектов, содержащих описания операций, возможных исключительных ситуаций, типов параметров. Репозитарий обеспечивает также механизм доступа к этим объектам. Являясь одной из главных компонент стандарта CORBA, IR поддерживает взаимодействие брокеров различных производителей.
Физически репозитарий интерфейсов является программным компонентом, имеющим собственный IDL-интерфейс. Через этот интерфейс различные приложения и получают данные о других CORBA-объектах.
Спецификация репозитария интерфейсов удобна для построения приложений, в которых данные, параметры и функции могут изменяться во время работы приложений. К этой категории относятся CASE-средства, навигаторы и т.д.
Стабы используются для обеспечения взаимодействия клиента и сервера, функционирующих в разных адресных пространствах или на разных компьютерах (в том числе и в разных операционных системах). В терминологии CORBA они называются stub и skeleton. Stub (стаб) - это представитель сервера в адресном пространстве клиента (иногда для его обозначения используют и термин proxy). Skeleton (скелетон)- это представитель клиента в адресном пространстве сервера.
Основное назначение стабов — выполнение маршалинга и организация передачи данных через сеть. Маршалингом называют упаковку параметров в стандартный формат для пересылки. Маршалинг необходим по той причине, что представление данных в разных компьютерных средах может быть различным (например, различия в кодировке символов, в изображении чисел с плавающей запятой). Клиентский стаб будет использоваться для передачи вызовов и данных от клиента в сеть, а скелетон, называемый также серверным стабом, будет вызывать метод уже в среде сервера и возвращать результаты.
Клиентское приложение взаимодействует со stub-объектом, вызывая его методы (названия которых совпадают с названиями методов серверного объекта). В действительности stub-объект обращается к клиентской части Object Request Broker (ORB), обращающейся, в свою очередь, к специализированному сервису middleware - Smart Agent (он может функционировать на каком-либо из компьютеров сети), представляющему собой не что иное, как directory service - службу, обеспечивающую поиск доступного сервера, содержащего реализацию запрашиваемого клиентом объекта.
Когда сервер найден, в его адресном пространстве создается запрошенный серверный объект, содержащий, в свою очередь, skeleton-объект, которому ORB передает запрос клиента с помощью базового объектного адаптера Basic Object Adapter (BOA). BOA - это набор интерфейсов для создания ссылок на удаленные объекты, регистрации объектов, авторизации запросов и активизации приложений. Используя эту службу, skeleton регистрирует созданный серверный CORBA-объект с помощью Smart Agent, а также сообщает о доступности, факте создания и о готовности объекта принимать запросы клиента.
На серверной стороне данные о каждом новом классе объектов, поддерживаемом конкретным сервером, заносятся в репозитарий реализаций. Эту операцию выполняет объектный адаптер. Обычно в ORB имеется несколько объектных адаптеров, обслуживающих разные группы компонентов (так, возможны объектные адаптеры, ориентированные на библиотеки, на базы данных, на группу отдельных программ и т.п.).
Объектные адаптеры выполняют также ряд других отмеченных выше функций, в частности, активацию и дезактивацию компонентов. Возможны разные способы активации и дезактивации компонентов. В первом из них для обслуживания каждого клиентского запроса создается своя копия компонента. В других способах копии не создаются, компонент обслуживает все запросы с разделением или без разделения во времени.
При реализации запроса брокер через объектный адаптер активирует соответствующий компонент. Далее клиент-серверное взаимодействие происходит через стабы.
Изложенную схему клиент-серверного взаимодействия называют статической. В CORBA предусмотрены также динамические вызовы. Для их осуществления не требуется предварительного формирования стабов с помощью компилятора языка IDL. Вместо стабов, специфических для каждого вызываемого метода, в CORBA используются специальные программы динамического взаимодействия, инвариантные к вызываемым методам. При этом необходимые данные для обращения к компоненту должны быть представлены в клиентской программе, в частности, они могут быть предварительно получены из репозитария интерфейсов. Динамические вызовы обеспечивают большую гибкость при программировании, но выполняются они значительно медленнее
В CORBA предусмотрен ряд унифицированных сервисов, работающих под управлением ORB. В частности, это сервисы:
именования — присваивает объектам уникальные имена, в результате пользователь может искать объекты в сети по имени;
жизненного цикла – обеспечивает создание, перемещение, копирование и удаление объектов (документов) в системе, в том числе составных объектов вместе со всеми ссылками и ассоциированными объектами;
обработки транзакций — осуществляет управление транзакциями (блокировка, фиксация и откат транзакций) из приложений или из ОС, что позволяет многим объектам в сети использовать одни и те же серверы;
событий — обеспечивает асинхронное распространение и обработку сообщений о событиях, происшедших при реализации процессов, что позволяет заинтересованным объектам координировать свои действия;
обеспечения безопасности — поддерживает целостность данных.
Технология COM (Component Object Technology) – объектно-ориентированная программная спецификация, предложенная Microsoft. COM предназначена для повышения надежности взаимодействия программных продуктов между собой. Данная технология не определяет структуру программного продукта, язык программирования и прочие детали реализации. COM является стандартом, который регламентирует модель программного объекта, соответствующий требованиям COM-технологии. Программный объект, созданный согласно спецификации COM называется COM-объектом. Данная технология определяет механизм взаимодействия COM-объектов между собой. COM относится к так называемым двоичным стандартам, т.к. прилагается к оттранслированному в двоичный код программному объекту. Взаимодействие COM-объектов обеспечивается набором предопределенных подпрограмм, называемыми интерфейсами, доступ к которым обеспечивается через уникальные идентификаторы интерфейсов GUID (Global Unique Interface Identifyer), уникальность которых гарантирует операционная система. Такой механизм схож с использованием указателей при доступе к объектам в объектно-ориентированных языках программирования, что дает возможность прозрачного управления объектами, т.к. доступ к ним обеспечивается через указатели. COM-технология расширяет этот механизм, перенося применение указателей (в виде GUID) для доступа к объектам на уровень операционной системы. Таким образом, COM-объекты могут быть прозрачно друг для друга модифицироваться, т.к. доступ к объектам обеспечивается через GUID. COM технология включает в себя также библиотеку, в которой содержится набор стандартных интерфейсов, которые определяют ядро функциональности COM и небольшой набор API функций, разработанных для создания COM-объектов и управления ими.
Архитектура COM является расширяемой, и на ней базируются другие технологии Microsoft, такие как OLE и ActiveX. Эти технологии в настоящее время являются расширениями операционной системы, и определяют свои собственные правила работы и предлагают свои библиотеки для создания объектов и для управления объектами на основе данных технологий. Используя COM как основу, разработчики программного обеспечения получают возможность создавать свои собственные расширения таким образом, что программные объекты созданные, по правилам COM-технологии могут работать с другими COM-объектами через унифицированный механизм взаимодействия, который предлагает COM.
COM использует такое понятие как «класс», которое по смыслу означает то же самое, что и в объектно-ориентированных средствах разработки. COM-объект является объектом COM-класса (COM class). COM-классы, для различия с классами в объектно-ориентированных языках, с помощью которых может создаваться приложение, обычно называются соклассами (CoClass). Далее в тексте будет использоваться терминология, исходящая из объектно-ориентированного программирования.
В COM-технологии различаются следующие строительные блоки, используемые для создания объектов:
Interface (COM-интерфейс) - множество прототипов функций (методов), чисто определенных. Термин «чисто определенный метод» или «абстрактный метод» исходит теории объектно-ориентированного анализа, и означает, что в определении класса отсутствует реализация метода, а присутствует только его определение. От такого класса нельзя создавать объекты. Его предназначение – описать фундаментальные общности для всех производных классов;
COM object (COM-объект) – объект класса CoClass, который содержит реализацию COM интерфейса;
COM/ActiveX server (COM сервер или ActiveX сервер)– модуль, такой как EXE, DLL или OCX, который содержит машинный код COM или ActiveX объектов;
Class factory (фабрика классов)– объект, который может создавать COM-объекты из CoClass;
Type library (библиотека типов) – файл, содержащий информацию о типах данных, которые использует COM/ActiveX сервер.
Библиотека типов (type library) предоставляет информацию об используемых типах объектов и интерфейсах, которые предоставляются ActiveX-серевером. Библиотека типов по смыслу аналогична, например, заголовочному файлу (header) для разработок на языке C и любому другому модулю, содержащему информацию об используемых типах данных и объектах. Большинство информации подобного рода может быть записано в библиотеку типов. Получить информацию из библиотеки типов можно путем опроса запущенного объекта или же посредством загрузки непосредственно библиотеки типов. После создания библиотеки типов, к ней обеспечивается доступ через специальный тип интерфейсов: ITypeLib, ITypeInfo и ITypeComp. Интерфейс ITypeLib обеспечивает доступ к информации о типах в библиотеке типов, а также к описаниям конкретных объектов, которые, в свою очередь, могут быть получены через интерфейс ITypeInfo.
Библиотека типов содержит информацию о том, какой интерфейс, в каком COM-объекте содержится, количество и тип методов интерфейсов и их параметров. Эти описания включают в себя уникальные идентификаторы классов (CLSID) и их интерфейсов (IID), через которые осуществляется корректный доступ к объектам. В библиотеке типов также может содержаться следующая информация:
Описания пользовательских типов данных, связанных с пользовательскими интерфейсами;
Функции, которые экспортируются ActiveX-сервером, но которые не являются интерфейсными методами;
Информация об энумерованных типах данных (символьных константах);
Ссылки на описания типов в других библиотеках типов.
Использование библиотеки типов очень важно для объектов, которые предназначены для распространения и последующего использования многими пользователями. Также существует еще ряд причин использования библиотек типов:
Объекты, которые используют непосредственную привязку к vtable, должны быть описаны в библиотеке типов, т.к. ссылки в vtable формируются во время компиляции;
Объекты, созданные из классов, которые поддерживают интерфейс IProvideClassInfo, должны иметь библиотеку типов. Объекты, имеющие в своем составе данные интерфейс, являются типизированными COM-объектами, т.к. предоставляют информацию об используемых типах (из библиотеки типов);
Элементы управления ActiveX должны иметь библиотеку типов, которая содержится непосредственно в DLL или OCX файле, содержащем код ActiveX-сервера;
Приложения, которые являются Automation-серверами, должны иметь библиотеку типов, для более удобно связывания с клиентами;
Использование библиотеки типов в любом случае облегчает работу с внешними приложениями, которые могут узнать об используемых типах данных, и т.о. исключается использование более громоздкого метода передачи параметров в системе через универсальный механизм;
DCOM - программная архитектура, разработанная компанией Microsoft для распределения приложений между несколькими компьютерами в сети. Программный компонент на одной из машин может использовать DCOM для передачи сообщения (его называют удаленным вызовом процедуры) к компоненту на другой машине. DCOM автоматически устанавливает соединение, передает сообщение и возвращает ответ удаленного компонента.
COM и DCOM - технологии, обеспечивающие взаимодействие между компонентами приложения и позволяющие развертывать распределенное приложение на платформе Windows. COM является моделью программирования на основе объектов, которая упрощает взаимодействие различных приложений и компонентов, а DCOM - это своего рода "клей", связывающий воедино разнообразные технологии, применяемые в распределенных приложениях. DCOM дает возможность двум или нескольким компонентам легко взаимодействовать друг с другом независимо от того, когда и на каком языке программирования они были написаны, а также где именно они находятся и в какой операционной системе работают.
Распределенные многопользовательские приложения могут модифицировать таблицы базы данных и взаимодействовать даже на другие сущности, не имеющие отношения к базам данных, например на очереди сообщений. Транзакции реализуют простой механизм выполнения операции по принципу "все или ничего". Операция считается выполненной только при успешной модификации всех участвующих в ней объектов, а при неудачном изменении одного из них вся операция отменяется.
Преимуществом DCOM является значительная простота использования. Если программисты пишут свои Windows-приложения с помощью ActiveX (предлагаемого Microsoft способа организации программных компонентов), то операционная система будет автоматически устанавливать необходимые соединения и перенаправлять трафик между компонентами, независимо от того, размещаются ли компоненты на той же машине или нет.
Способность DCOM связывать компоненты позволила Microsoft наделить Windows рядом важных дополнительных возможностей, в частности, реализовать сервер Microsoft Transaction Server, отвечающий за выполнения транзакций баз данных через Internet. Новая же версия COM+ еще больше упростит программирование распределенных приложений, в частности, благодаря таким компонентам, как базы данных, размещаемые в оперативной памяти.
Однако у DCOM есть ряд недостатков. Это решение до сих пор ориентировано исключительно на системы Microsoft. DCOM изначально создавалась под Windows. Хорошо известно, что Microsoft заключила соглашение с компанией Software AG, предмет которого - перенос DCOM на другие платформы.
В числе недостатков и то, что архитектура предусматривает использование для поиска компонентов в сети разработанной Microsoft сетевой службы каталогов Active Directory, появившейся в Windows начиная с версии 2000. Это приводит к зависимости пользователя от соотвествующих служб Microsoft и резко снижает безопасность использования такой технологии.