OBJETOS DISTRIBUÍDOS: CONCEITOS E PADRÕES

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1 MINISTÉRIO DA CIÊNCIA E TECNOLOGIA INSTITUTO NACIONAL DE PESQUISAS ESPACIAIS INPE-7939-TDI/744 OBJETOS DISTRIBUÍDOS: CONCEITOS E PADRÕES Samira Rachid da Costa Dissertação de Mestrado em Computação Aplicada, orientada pelo Dr. Tatuo Nakanishi, aprovada em 27 de abril de INPE São José dos Campos 2000

2 COSTA, S. R. Objetos distribuídos: conceitos e padrões / S. R. Costa. - São José dos Campos: INPE, p. - (INPE-7939-TDI/744). 1.Processamento distribuído. 2. Programação orientada a objeto. 3 Sistemas cliente servidor. 4.Programação de computador. 5.Objetos distribuídos. I.Título.

3 Aprovado pela Banca Examinadora em cumprimento a requisito exigido para a obtenção do Título de Mestre em Computação Aplicada. Candidato (a) : Samira Rachid da Costa São José dos Campos, 27 de abril de 2000.

4 As nossas realizações são a expressão da nossa vontade.

5 Ao Elcio, Pedro e Bruno.

6 AGRADECIMENTOS Ao Dr. Tatuo Nakanishi que orientou este trabalho de modo seguro, compreensivo e amigo. À Embraer (VPI/DTE/GEN/NSI), na figura do sr. Laerte Jeronimo de Oliveira, que permitiu o desenvolvimento deste trabalho. Ao colega Marcelo José Ruv Lemes pelos conselhos sempre tão pertinentes. A meus pais, pelo amor e sacrifício; e a meus familiares e amigos pelo encorajamento. A meus tão queridos Elcio, Pedro e Bruno pela paciência, compreensão, apoio e amor.

7 RESUMO Ao se decidir distribuir um sistema deve-se considerar tanto o overhead que isto implica quanto o benefício que pode ser alcançado. Tipicamente, após iniciar-se o modelamento de um sistema, determina-se quais objetos precisam ser implementados como locais e quais como distribuídos. A modelagem apresenta um problema quanto à escolha da arquitetura de distribuição. Estas arquiteturas suportam o desenvolvimento de aplicações executando num ambiente heterogêneo e distribuído, dispondo de serviços comuns às aplicações, tais como, comunicação entre cliente e servidor, isolamento das aplicações em relação às plataformas de hardware, sistemas operacionais, protocolos de rede e linguagens de implementação. Cada uma delas apresentará vantagens e desvantagens, isto é, uma melhor adequação para cada sistema em particular. Através de pesquisa bibliográfica, verificou-se que as arquiteturas mais referenciadas são: o Common Object Request Broker Architecture (CORBA) e o Distributed Component Object Model (DCOM). Assim um estudo das similaridades e diferenças entre ambos, levantadas através de seus modelos de objeto, protocolos de comunicação, funcionalidades e abrangência, passa a ser um ponto de partida para obter um panorama do estado da arte da tecnologia de distribuição de objetos, assim como, para o desenvolvimento de aplicações distribuídas que se utilizem dessas arquiteturas de distribuição.

8 DISTRIBUTED OBJETS: CONCEPTS AND PATTERNS ABSTRACT When deciding to distribute a system, it should be taken into account that the distribution implies "overhead". Yet, the benefit it provides should be explored. Typically, after starting the modeling of a system, is necessary to determine which objects must be implemented as locals or as distributed. The modeling presents a problem in relation to the choice of the distribution architecture. These architectures support the development of applications performing in a heterogeneous environment. They also provide common services to the applications such as communication between server and client; isolation of applications concerned to hardware plataforms; operational systems; net protocols; and implementation languages. Each architecture will present advantages and disadvantages. That is, a more suitable architecture for each particular system. Through bibliographic research, it was possible to observe that the most referred architectures are: Common Object Request Broker Architecture (CORBA) and Distributed Component Object Model (DCOM). Thus a disquisition showing the similarities and differences between then could be the first step to obtain an overview of the distributed object technology; and also assist the development of distributed application based on one of this distribution architectures.

9 SUMÁRIO Pág. LISTA DE FIGURAS LISTA DE TABELAS LISTA DE SIGLAS E ABREVIATURAS CAPÍTULO 1 - INTRODUÇÃO CAPÍTULO 2 - OBJETOS E DISTRIBUIÇÃO OBJETOS DISTRIBUÍDOS SISTEMAS DISTRIBUÍDOS ORIENTADOS A OBJETOS CAPÍTULO 3 - MIDDLEWARE ARQUITETURA CLIENTE/SERVIDOR ARQUITETURA CLIENTE/SERVIDOR DE DUAS CAMADAS ARQUITETURA CLIENTE/SERVIDOR DE TRÊS CAMADAS MONITORES DE PROCESSAMENTO DE TRANSAÇÃO SERVIDOR DE MENSAGENS OBJECT REQUEST BROKER MIDDLEWARE SERVIÇOS MIDDLEWARE TIPOS DE MIDDLEWARE COM/DCOM CORBA JAVA DCE... 53

10 CAPÍTULO 4 - DCOM OBJETO COM INTERFACES IDENTIFICADOR DE INTERFACE LINGUAGEM DE DEFINIÇÃO DE INTERFACE VTABLE INTERFACE FUNDAMENTAL IUnknown INTERFACE IUnknown::QueryInterface INTERFACE IUnknown::AddRef / IUnknown::Release BIBLIOTECA COM CRIAÇÃO DE OBJETOS COM FÁBRICA DE OBJETOS PERSISTÊNCIA ARMAZENAGEM ESTRUTURADA INTERFACES IPersist MONIKERS COMUNICAÇÃO CLIENTE/OBJETO COM CLIENTE E SERVIDOR DE OBJETOS NO MESMO PROCESSO CLIENTE E SERVIDOR DE OBJETOS LOCAL CLIENTE E SERVIDOR DE OBJETOS REMOTO MARSHALING E UNMARSHALING TYPE INFORMATION INTERFACE IDispatch DCOM CRIAÇÃO DE UM OBJETO REMOTO CRIAÇÃO DE UM OBJETO REMOTO - CoCreateInstance CRIAÇÃO DE UM OBJETO REMOTO - CoCreateInstanceEx CRIAÇÃO E INICIAÇÃO DE UM OBJETO REMOTO CRIAÇÃO DE UM OBJETO REMOTO - Monikers... 95

11 ACESSO A UM OBJETO REMOTO OBJETO RPC OXIDs OBJREFs INTERFACE IRemUnknown PINGING ACESSO SEGURO A UM OBJETO REMOTO SEGURANÇA DE ATIVAÇÃO CHAMADA SEGURA CONSIDERAÇÕES FINAIS CAPÍTULO 5 - CORBA MODELO DE OBJETO COMPUTAÇÃO DISTRIBUÍDA ADIÇÃO DE BROKER ENTRE CLIENTES E SERVIDORES PROCESSOS SERVIDORES SUPORTE À COMUNICAÇÃO SÍNCRONA E ASSÍNCRONA CONCEITOS E TERMOS ASSOCIADOS AO CORBA REQUISIÇÕES IDL INSTÂNCIAS E REFERÊNCIAS DE OBJETOS IMPLEMENTAÇÃO DE OBJETOS ARQUITETURA CORBA INTEROPERABILIDADE CORBA OBJECT MANAGEMENT ARCHITECTURE SERVIÇOS CORBA SERVIÇOS DE GERENCIAMENTO DE INFORMAÇÃO SERVIÇO DE PROPRIEDADE SERVIÇO DE RELACIONAMENTO

12 SERVIÇO DE CONSULTA SERVIÇO DE EXTERNALIZAÇÃO SERVIÇO DE PERSISTÊNCIA DE OBJETO SERVIÇO DE COLEÇÃO SERVIÇOS DE GERENCIAMENTO DE TAREFAS SERVIÇO DE EVENTOS SERVIÇO DE CONCORRÊNCIA SERVIÇO DE TRANSAÇÃO SERVIÇOS DE GERENCIAMENTO DE SISTEMA SERVIÇO DE NOMEAÇÃO SERVIÇO DE CICLO DE VIDA SERVIÇO DE LICENCIAMENTO SERVIÇO DE NEGÓCIOS SERVIÇOS DE INFRA-ESTRUTURA SERVIÇO DE TEMPO SERVIÇO DE SEGURANÇA FACILIDADES CORBA FACILIDADES HORIZONTAIS FACILIDADE DE INTERFACE DE USUÁRIO FACILIDADE DE GERENCIAMENTO DE INFORMAÇÃO FACILIDADE DE GERENCIAMENTO DE SISTEMA FACILIDADE DE GERENCIAMENTO DE TAREFA FACILIDADES VERTICAIS OMG CONSIDERAÇÕES FINAIS CAPÍTULO 6 CORBA / DCOM CORBA/DCOM PADRONIZAÇÃO

13 MODELO DE OBJETO INTERFACE DE OBJETO IDL HERANÇA DE INTERFACE REPOSITÓRIO DE INTERFACES CICLO DE VIDA DO OBJETO PROTOCOLO ERROS E EXCEÇÕES PERSISTÊNCIA SERVIÇOS SEGURANÇA CLASSIFICAÇÃO INTEROPERABILIDADE CORBA/DCOM CONSIDERAÇÕES FINAIS CAPÍTULO 7 - JAVA CARACTERÍSTICAS DA LINGUAGEM INTERFACE BIBLIOTECAS JAVA RMI CAMADA STUB / SKELETON CAMADA DE REFERÊNCIA REMOTA CAMADA DE TRANSPORTE APLICAÇÔES UTILIZANDO RMI CARREGAMENTO DINÂMICO DE STUB GARBAGE COLLECTION DE OBJETOS REMOTAS CONSIDERAÇÕES FINAIS

14 CAPÍTULO 8 - CONCLUSÕES REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS APÊNDICE A - EXEMPLO DE APLICAÇÃO

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16 LISTA DE FIGURAS Pág Arquitetura cliente/servidor de duas camadas Arquitetura cliente/servidor de três camadas Monitores de processamento de transações Funções do ORB Middleware Arquitetura DCE Objeto COM Ponteiros para interfaces de objeto COM Localização de objetos COM Reuso por contenção Reuso por agregação Formato padrão Uso do método QueryInterface da interface IUnknown Criação de uma instância de um objeto COM Criação de um objeto COM utilizando fábrica de objetos Armazenagem Estruturada Objeto COM acessando armazenadores e conjuntos de dados Utilização de Moniker Acesso a objetos COM no mesmo processo do cliente Acesso a objetos COM locais Acesso a objetos COM remotos Type library Interface IDispatch Criação de objeto COM remoto usando CoCreateInstance Criação de objeto COM remoto utilizando CoCreateInstanceEx

17 Criação de objeto COM remoto utilizando Monikers OXID resolver Interface IRemUnknown Relacionamentos clientes e servidores Múltiplos clientes e servidores com ORB Exemplo de IDL CORBA mapeada para C Exemplo de uma definição de interface Um cliente associado a uma implementação no servidor Arquitetura CORBA Invocação via stubs e DII Estrutura típica do Adaptador de Objeto Relacionamento entre Repositórios de Interface e Implementação Relacionamento entre os protocolos inter-orb Arquitetura de Gerenciamento de Objeto (OMA) Exemplo de um Serviço de Relacionamento Exemplo de um Serviço de Persistência de Objeto Exemplo de um gráfico de nomes Interação entre o negociante e seus clientes Arquitetura de Gerência de Objetos Número de interfaces necessárias para integração entre objetos Mapeamento do IDL CORBA Herança de interface CORBA e DCOM Ciclo de vida de um objeto CORBA Windows DNA Esquema geral de um gateway entre CORBA e DCOM Ambiente Java RMI Aplicações de objetos distribuídos com RMI

18 LISTA DE TABELAS Pág Capacidades da facilidade de Interface de Usuário Capacidades da facilidade de Gerenciamento de Informação Capacidades da facilidade de Gerenciamento de Sistema Capacidades da facilidade de Gerenciamento de Tarefa Capacidades das facilidades Verticais Similaridades e diferenças entre CORBA e DCOM A.1 Interfaces IDL A.2 Implementação do cliente A.3 Implementação do objeto servidor A.4 Programa principal

19 LISTA DE SIGLAS E ABREVIATURAS ACID ACL ANSI API ASCII BNF BOA CDR CDS CLSID COM CORBA DBMS DCE DCE ESIOP DCE RPC DCOM DFS DHTML DII DLL DNA DSOM DSPID DOT DTS EBCDIC EJB FTP - Atomic, Consistent, Isolated, Durable - Access Control List - American National Standards Institute - Application Programming Interface - American Standard Code for Interchange of Information - Backus-Naur Form - Basic Object Adapter - Common Data Representation - Cell Directory Service - Class Identifier - Component Object Model - Common Object Request Broker Architecture - Data Base Management System - Distributed Computing Enviroment - DCE Especific Environment Inter-ORB Protocol - Distributed Computing Enviroment Remoto Procedure Call - Distributed Component Object Model - Distributed File Service - Dynamic Hipertext Markup Language - Dynamic Invocation Interface - Dynamic Link Library - Windows Distributed internet Applications - Distributed Object Model - Dispatch Identifier - Distributed Object Technology - Distributed Time Service - Extended Binary-Coded Decimal Interchange Code - Enterprise JavaBeans - File Transfer Protocol

20 GIOP GUI GUID HTML HTTP IDL IID IIOP IP ISO JDK JIT JRMP JVM LAN LDAP MIDL MS MSQM MS RPC MTS NDR OA Object RPC OMA OMG ORB OSF OSI POA QoS - General Inter-ORB Protocol - Graphic User Interface - Globally Unique Identifier - Hipertext Markup Language - Hiper Text Transfer Protocol - Interface Definition Language - Interface Identifier - Internet Inter-ORB Protocol - Internet Protocol - International Standards Organization - Java Developer s Kit - Just-in-Time - Java Remote Method Protocol - Java Virtual Machine - Local Area Network - Lightweight Directory Access Protocol - Microsoft Interface Definition Language - Microsoft - Microsoft Message Queue Server - Microsoft Remoto Procedure Call - Microsoft Transaction Server - Network Data Representation - Object Adapter - Object Remoto Procedure Call - Object Management Architecture - Object Management Group - Object Request Broker - Open Software Foundation - Open System Interconnect - Portable Object Adapter - Quality of Service

21 RFC - Request for Comment RFP - Request for Proposal RMI - Remote Method Invocation RPC - Remote Procedure Call SQL - Structured Query Language TIO - Time Interval Object TP - Transaction Processing TCP - Transmission Control Protocol TCP/IP - Transmission Control Protocol / Internet Protocol UDA - Universal Data Access UDP - User Datagram Protocol UDP/IP - User Datagram Protocol / Internet Protocol UML - Unified Modeling Language URL - Uniform Resource Locators ou Universal Resource Locators UTO - Universal Time Object UUID - Universally Unique Identifier VM - Virtual Machine WEB - World Wide Web