Sistemas Operacionais II

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1 Introdução Instituto de Informátic ca - UFRGS Sistemas Operacionais II Web services (Serviços web) Aula 15 Necessidade de comunicação entre sistemas heterogêneos Ex: corba, DCOM, Java RMI, Sun RPC, etc! Problema: conversam naturalmente apenas consigo mesmo, isto é, software homogêneo em sistemas heterogêneos Solução: explorar XML (formato padrão para troca de informações) XML-RPC (RPC sobre XML sobre http) SOAP (XML + protocolo de comunicação) evolução Serviço web Sistemas Operacionais II 2 Serviços web Objetivos dos serviços web Definição W3C um serviço web é um sistema identificado por uma URI cujas interfaces gráficas e pontos de ligação (bindings) são definidos e descritos usando XML. Sua definição pode ser descoberta por algum outro sistema ou software. Esses sistemas devem interagir com um serviço web de forma presente em sua definição utilizando mensagens baseadas em XML transmitidas através de protocolos da Internet. Middleware 1a geração: XML-RPC 2a geração: SOAP (Simple Object Access Protocol) Substituir os protocolos atuais (RPC, DCOM e RMI) por uma abordagem aberta e com interoperabilidade baseada na web Permitir a interação de componentes heterogêneos, remotos e independentes através de um protocolo padrão (SOAP) Voltado a aplicações B2B (Business to Business), EAI (Enterprise Application Integration), ti ) P2P (Peer-to-Peer) t P Sistemas Operacionais II 3 Sistemas Operacionais II 4

2 Serviço web Serviço web versus servidor web Pode ser visto como: um aplicativo acessível através de protocolos Internet padrão uma biblioteca que oferece dados e serviços a outras aplicações um objeto que pode ser implementado e associado a outros objetos na Internet com poucas restrições de tecnologia e de plataformas uma combinação de programação baseada em componentes e web Características Reusável Independente de plataforma (Unix, Windows,...), de implementação (VB, C#, java...) e suporte subjacente (.NET, J2EE, Axis) Usa a estrutura da web para enviar requisições e respostas Serviço web Servidor web Baseado em protocolo (SOAP ou REST) Regras usando XML para empacotar mensagens Mensagens XML Representação de dados e marshalling Interface de serviços WSDL Serviços identificados por URI (URL ou URN) Executa protocolo HTTP para executar métodos bem específicos (get, put...) Recursos identificados por URL Mensagens são ASC II Uniform Resource Identifier Uniform Resource Locator Unifomr Resource Name Sistemas Operacionais II 5 Sistemas Operacionais II 6 Diferença entre servidor web e serviço web Serviços web browser HTTP Servidor web Aplicação SOAP/REST Relação browser x servidor Protocolo HTTP Pode haver applets ou código em cgi Interação normalmente é a partir de um ser humano Serviço web Protocolo SOAP e mensagens em XML Aplicações específicas Serviço web Serviço web 2 Ponto chave: Processamento de mensagens SOAP formatadas em XML Abordagem REST (Representational State Transfer)! Forma restritiva onde clientes usam URL e HTTP (get, put, delete e post) para manipular recursos descritos em XML Implantação de serviços web Gerido por um servidor web com páginas web Aplicação totalmente separada de um servidor web Interface para manipular recursos na web (Internet) Exemplos: Amazon, Yahoo, Google, ebay, etc... Sistemas Operacionais II 7 Sistemas Operacionais II 8

3 Exemplo clássico de serviços web Componentes tecnológicos Cadeia de hotéis 1 Companhia Aérea 1 Companhia Aérea 2 Descoberta Aplicações Diretório Segurança Coreografia Recursos disponíveis na web Serviços básicos são como commodities Obtenção de serviços com valor agregado Agência turismo Aluguel Carro 1 Cadeia de hotéis 2 Aluguel Carro 2 Descrição Mensagem Transporte Web services (WSDL) SOAP URIs (URLs ou URNs) XML Transporte Detalhes: Transporte é um protocolo de aplicação da Internet (http, https, smtp, ftp, etc) Descoberta envolve serviços de diretórios e de nome (UDDI, ebxml, Disco...) Sistemas Operacionais II 9 Sistemas Operacionais II 10 E mais concretamente? Arquitetura serviços web Uma nova tecnologia para objetos distribuídos Invocação remota de WS: SOAP ( RMI, RPC) Descrição de WS: WSDL ( IDL) Registro e descoberta de WS: UDDI ( rmiregistry, portmapper) Baseado em padrões XML W3C: XML, SOAP, WSDL Industriais: UDDI, ebxml Proprietários: Disco, WSDD, WSFL, ASMX,... Implementações atuais: Microsoft.NET Sun JavaONE: J2EE+WebServices (JAXP, JAX-RPC, JAXM...) Apache XSOAP Oracle, Bea, Iona, Enhydra... Baseado em arquiteturas orientadas a serviço (service oriented architecture SOA) Três componentes: Consumidor Registro Provedor Tecnologias SOAP WSDL UDDI Consumidor de Serviços SOAP SOAP Descrição dos Serviços (WSDL) Registro (UDDI) Provedor Descrição do Serviço (WSDL) SOAP Sistemas Operacionais II 11 Sistemas Operacionais II 12

4 XML extensible Markup Language Porque usar XML? Prover mecanismo para identificação de dados visando a troca de informações Protocolo para compreensão e gerenciamento de informação Formatação e filtragem de dados Manipulação de informações XML está presente nos principais níveis da pilha tecnológica Formatação de mensagens SOAP/XML-RPC Descrição de serviços (WSDL) visando a publicação (UDDI) XML é um conjunto de regras para definição de elementos Modelo abstrado de dados É uma descrição textual ASCII (pode ser lido e escrito diretamente)...mas é pouco legível e complexo para um ser humano Adotado por praticamente todos componentes da Internet: plataformas, editores, etc... É extensível através do mecanismo de espaço de nomes Permite dar tipo e estrutura a informações Pode ser armazenada em qualquer lugar As unidades de informação podem ser agrupadas Cada informação tem a sua própria estrutura XML Cada informação pode definir tipos específicos Facilidade para se escrever/gerar texto XML Sistemas Operacionais II 13 Sistemas Operacionais II 14 Processamento de documentos XML Simple Object Access Protocol (SOAP) Documento XML Parser Dois tipos: SAX (Simple API for XML) DOM (Document Object Model) Event switcher Event handling Cliente browser Aplicação ws-cliente Cliente http HTTP Requisições SOAP (XML) Servidor http Respostas SOAP (XML) Mensagem SOAP (requisição/resposta) servidor Servelets, asp,cgi, etc Aplicação ws-servidor Sistemas Operacionais II 15 Sistemas Operacionais II 16

5 SOAP pode ser visto como um... SOAP como protocolo...tipo de RPC Requisições contém parâmetros in e inout Respostas contém parâmetros out e inout...protocolo de troca de mensagens As requisições e resposta possuem uma única mensagem cada! chamada serializada de um método com retorno também serializado...formato de troca de documentos Requisição possui um documento XML O servidor devolve uma versão modificada do documento O protocolo SOAP não impõe essas diferentes visões! Protocolo stateless Trocas de mensagens one-way Uma requisição não necessita de uma resposta Uma requisição, uma resposta Uma requisição, múltiplas respostas Três partes: Envelope SOAP: regras para o encapsulamento de dados! (nomes, parâmetros e endereços de retorno) Regras de codificação de dados: baseados em XML Convenções para RPC: SOAP-RPC Sistemas Operacionais II 17 Sistemas Operacionais II 18 Mensagem SOAP Transporte de mensagens SOAP Envelope com um cabeçalho e corpo opcionais Regras para se fazer schema SOAP XML Contexto Gerenciamento Uso de intermediários Documento XML para um serviço Faz referência a um schema (que é como se deve interpretrar o documento) Sistemas Operacionais II 19 Mensagem SOAP não contém referência sobre seu destino Necessidade de alguém fornecer o destino! Protocolo de transporte Protocolo de transporte Indicar quem deve tratar a URI (URN ou URL) HTTP é tipicamente empregado SOAP request Método GET:! Para obter informações (sem argumento, sem ações) Método POST:! Para realizar ações no servidor ou enviar argumentos Sistemas Operacionais II 20

6 Por que empregar HTTP? Rápida visão do funcionamento do HTTP Protocolo de facto de comunicação na Internet Disponível em todas as plataformas de software de forma bastante simples e rápida Protocolo simples que exige poucos requisitos (e suporte) para funcionar Não é orientado a conexão Troca de informações é através de mensagens de requisição e resposta Oferece um nível de segurança simples, mas eficiente Passagem tolerável por firewalls Dois formatos básicos: Requisição e resposta Mensagem em ASC II (exceto o corpo em alguns casos) Genericamente possuem três seções: Linha de requisição/status! Requisição: i método, URL, versão http! Resposta: versão http, código de status, frase explicativa Linhas de cabeçalho! Conjunto de pares {nome de campo; valor} Corpo! Requisição: métodos com parâmetros (e.g. POST)! Resposta: objeto solicitado Sistemas Operacionais II 21 Sistemas Operacionais II 22 Mensagem de requisição: formato e exemplo Mensagens de resposta: formato e exemplo Requisição Cabeçalhos [nome; valor]... [nome; valor] Linha em branco (CR/LF) Corpo (presente apenas em algumas mensagens) Mensagem de requisição GET /somedir/page.html HTTP/1.1 Host: Connection: close User-agent: Mozilla/4.0 Accept-language: fr - Método GET não possui corpo - Método POST envia aqui as informações Status Cabeçalhos [nome; valor]... [Nome; valor] Linha em branco (CR/LF) Corpo (presente apenas em algumas mensagens) Mensagem de resposta HTTP/ OK Connection: close Date: Thu, 06 Aug :00:15 GMT Server: Apache/1.3.0 (Unix) Last-Modified: Mon,22 jun :23:24 GMT Content-Length: 6821 Content-Type: text/html (data data data... Data data data data) Sistemas Operacionais II 23 Sistemas Operacionais II 24

7 SOAP sobre HTTP Mensagem SOAP Emprega o método POST (requisição/resposta) Requisição: Tipo MIME: text/xml Cabeçalhos adicionais: {SOAPaction : URI} Envelope SOAP Resposta Status! 2xx: destino recebeu, aceitou e processou a mensagem! 500 (internal server error): destino não aceitou a mensagem Envelope SOAP! Resposta ou detalhes sobre o erro Requisição/Status HTTP Cabeçalhos HTTP Envelope SOAP = corpo HHTP SOAP Header Headers SOAP Body Métodos/Dados Uma comunicação por mensagem Estrutura de mensagem Envelope! Moldura base! Fornece o espaço de nomes Cabeçalho (Header)! Opcional! Suporte a transações e sessões Corpo (Body)! Elementos da mensagem! Métodos, agumentos, valores de retorno! Elementos de erro (fault) Sistemas Operacionais II 25 Sistemas Operacionais II 26 Exemplo de requisição/resposta SOAP Requisição SOAP POST /path/foo.l HTTP/1.1 Content-Type: text/xml SOAPAction: interfaceuri#add Content-Length: nnnn <soap:envelope xmins:soap= uri for soap> <soap:body> <Add xmins= interfaceuri > <arg1>24>/arg1> <arg2>5.3</arg2> </Add> </soap:body> </soap:envelope> HTTP/ OK Content-Type: text/xml Content-Length: xxx <soap: Envelope xmins:soap= uri for soap> <soap:body> <AddResponse xmins= interface URI > <sum>77.2</sum> </AddResponse> </soap:body> </soap:envelope> Sistemas Operacionais II 27 Sistemas Operacionais II 28

8 Resposta SOAP (sem erros) Resposta SOAP (com erros) Sistemas Operacionais II 29 Sistemas Operacionais II 30 Ainda no HTTP Web Service Description Language (WSDL) Cabeçalhos HTTP Campo content/type = application/soap+xml! corpo é um XML SOAP Campo Action:! Diz qual módulo soap deve processar a mensagem! Evita análise a mensagem XML Msg SOAP (http) Campo action: funciona como um dispatcher Módulo de sw 1 Módulo de sw 2 Módulo de sw n Descreve interfaces para clientes saberem como chamar serviços Protocolo de transporte URI do serviços É descrita em XML Independência de linguagens g e de sistemas Documento WSDL é um conjunto de definições Tipos: define o namespace alvo Mensagens: estilo do documento Interface: Binding: Services: Sistemas Operacionais II 31 Sistemas Operacionais II 32

9 Web Services Description Language (WSDL) Definições WSDL Especificação Ariba, IBM e Microsoft (09/2000) Padrão W3C v1.1 (03/2001) e 2.0 (09/2006) Objetivo: Descrever serviços como um conjunto de operações e mensagens abstratas associadas a protocolos e servidores Três componentes: Tipos de dados: XML schema Operações:! Interface abstrata para comportamento/ação de um serviço! Especificação de parâmetros de E/S Protocolos de ligação:! Descreve os protocolos das camadas inferiores Concretas definem como acessar via rede as funcionalidades Definem URL Protocolo de mensagem (SOAP ou XML-RPC) Protocolo de transporte (http, smtp, etc) Abstratas Operações que compõem o serviço web Parâmetros e tipos de dados Operações fazem o mapeamento entre concretas e abstratas Sistemas Operacionais II 33 Sistemas Operacionais II 34 Composição de serviços web Leituras adicionais Orquestração Existência de um processo principal que coordena e descreve as interações entre Web services Composição controlada sob a perspectiva de um dos integrantes Exemplo de especificação: WSBPEL (Web Service Business Process Execution Language) Coreografia Web services apresentam um comportamento mais colaborativo Cada WS é capaz de descrever todos os momentos de suas interações Exemplo de especificação: WS-CDL (Web Service Choreography Description Language) Couloris, G; Dollimore, J; Kindberg, T. Distributed Systems: Concepts and Design (4 th edition), Addison Wesley, 2005 Capítulo 19 (seções 19.1 a 19.6) Sistemas Operacionais II 35 Sistemas Operacionais II 36

10 X ML-RPC SOAP Mecanismos baseados em XML e em http para fazer chamadas a métodos e funções remotas através da rede Base do SOAP Protocolo HTTP para fazer request e responses Subconjunto de vocábulos XML Extensão do XML-RPC O que diz o padrão? Como usar XML para descrever mensagens Como combinar single-message para fazer request-reply Regras de processamento da XML pelo receptor da mensagem Como usar HTTP e SMTP SOAP API Disponível em várias linguagens (java, C#,.Net, Perl, C++...) Sistemas Operacionais II 37 Sistemas Operacionais II 38 Provê uma interface de serviços para clientes interagirem com servidores de uma forma mais ampla que um browser pode fazer Requisições e respostas formatadas em XML e transmitidos via HTTP (normalmente) Visa um emprego Internet wide Interfaces são descritas em IDL, mais Fornece ainda codificação Protocolos de comunicação Localização de serviços HTTP é um protocolo request-reply Web server:! São acessados por um browser! Provê um serviço HTTP básico (métodos padrões HTTP) Web service! Provê serviços baseados nesta interface! Sem interação humana (permite) URI (Uniform Resource Identifier) URL (Uniform Resource Location)! Fornece a localização de um recurso URN (Uniform Resource Name)! Independe de localização! Serviço de lookup para transformar URN em uma URL Sistemas Operacionais II 39 Sistemas Operacionais II 40

11 Estrutura de documento WSDL Estrutura de documento WSDL <definitions> <types> </types> <message> </message> <porttype > <operation> </operation> </porttype>... </definitions> <definitions name="instalacaoautomatizada" targetnamespace=" xmlns=" xmlns:tns=" xmlns:xsd=" xxmlns:soap=" <message name="incomeinstallrequest"> <part name="nodes" type="xsd:string"/> <part name="dir_image" type="xsd:string"/> <part name="image_name" type="xsd:string"/> </message> <message name="outgoinginstallresponse"> <part name="return" type="xsd:string"/> </message> <porttype name="autoinstall"> <operation name="installrequest"> <input message="typens:incomeinstallrequest"/> <output message="typens:outgoinginstallresponse"/> </operation> </porttype> Definições abstratas Definições concretas Sistemas Operacionais II 41 Sistemas Operacionais II 42 Estrutura de documento WSDL Universal Description Descovery and Integration (UUDI) <definitions>... <binding> </binding> <service> <port> </port> </service> </definitions> Definições abstratas Definições concretas <binding name="installrequest" type="typens:autoinstall"> <!--- Especificação do estilo SOAP e do protocolo de transporte ---> <soap:binding style="rpc" transport=" <!--- Identificação da operação a ser usada ---> <operation name="installrequest"> <soap:operation soapaction=" <!--- Especificação das mensagens SOAP de entrada e saída ---> <input> <soap:body use="encoded" namespace=" encodingstyle=" </input> <output> <soap:body use="encoded" namespace=" encodingstyle=" </output> </operation> </binding> <service name="autoinstallservice"> <port name="install" binding="typens:installrequest"> <!--- Especificação do listener SOAP para essa porta ---> <soap:address location=" </port> </service> Especificação através de um consórcio (09/2000) Ariba, IBM, Microsoft outras empresas Objetivos: Um anuário mundial para automatizar a comunicação entre prestadores de serviços e clientes Indexar as informações através de diferentes entradas de um mesmo objeto (e.g. nome, identidade, CPF, ) Baseado em XML (schema XML) Registro e consulta através de SOAP e XML Sistemas Operacionais II 43 Sistemas Operacionais II 44