Компонентные технологии и разработка распределенного ПО

Перед разработчиками систем, удовлетворяющих перечисленным свойствам, встает огромное количество проблем. Решать их все сразу просто невозможно в силу ограниченности человеческих способностей. Чтобы хоть как-то структурировать эти проблемы, их разделяют по следующим аспектам [3].

• Связь.

  Организация связи и передачи данных между элементами системы.

  В связи с этим аспектом возникают следующие задачи:

  • Какие протоколы использовать для передачи данных?
  • Как реализовать обращения к процедурам и методам объектов одних процессов из других?
  • Какой способ передачи данных выбрать — синхронный или асинхронный? В первом случае сторона, инициировавшая передачу, приостанавливает свою работу до прихода ответа другой стороны на переданное сообщение. Во втором случае первая сторона имеет возможность продолжить работу, пока данные передаются и обрабатываются другой стороной.
  • Нужно ли, и если нужно, то как, организовать хранение (асинхронных) сообщений в то время, когда и отправитель, и получатель сообщения могут быть неактивны.
  • Как организовать передачу непрерывных потоков данных, представляющих собой аудио-, видеоданные или смешанные потоки данных. Этот вопрос имеет большое значение, поскольку заметные человеку прерывания в передаче таких данных приводят к значительному падению качества предоставляемых услуг.
• Именование.

  Поддержка идентификации и поиска отдельных ресурсов внутри системы.

  • По каким правилам присваивать имена и идентификаторы различным ресурсам?
  • Как организовать поиск ресурсов в системе по идентификаторам и атрибутам, описывающим какие-нибудь свойства ресурсов?
  • Как размещать и находить мобильные ресурсы, изменяющие свое физическое положение в ходе работы?
  • Как организовывать и поддерживать в рабочем состоянии сложные ссылочные структуры, необходимые для описания имеющихся в распределенной системе ресурсов? Как, например, находить и удалять ресурсы, ставшие никому не доступными?
• Процессы.

  Организация работ в рамках процессов и потоков.

  • Как разделить работы в системе по отдельным процессам и машинам?
  • Нужно ли определять различные роли процессов в системе, например, клиентские и серверные, и как организовывать их работу?
  • Как организовать работу исполняемых агентов — процессов, способных перемещаться между машинами и выполнять свои задачи в любой подходящей среде?
• Синхронизация.

  Синхронизация параллельно выполняемых потоков работ.

  • Как синхронизовать действия отдельных процессов и потоков, работающих в системе, для получения нужных результатов.
  • Как организовать работу многих процессов на разных машинах в том случае, если в системе нельзя непротиворечиво определить глобальное время?
  • Как организовать выполнение транзакций — таких наборов действий, которые надо либо все выполнить, либо не выполнить ни одного из них?
• Целостность.

  Поддержка целостности данных и непротиворечивости вносимых изменений.

  • Каким образом можно обеспечивать целостность данных.
  • Какие модели непротиворечивости нужно поддерживать. Модель непротиворечивости определяет, на основе каких требований формируются результаты выполняемых одновременно изменений и что доступно клиентам, выполнявшим эти изменения.
  • Какие протоколы обеспечения непротиворечивости, создания и записи транзакций, создания и согласования реплик и кэшей использовать для выполнения требований этих моделей.
• Отказоустойчивость.

  Организация отказоустойчивой работы.

  • Как организовать отказоустойчивую работу одного процесса?
  • Как обеспечить надежную связь между элементами системы?
  • Какие протоколы использовать для реализации надежной двусторонней связи или надежных групповых рассылок?
  • Какие протоколы использовать для записи промежуточных состояний и восстановления данных и работы системы после сбоев?
• Защита.

  Организация защищенности данных и коммуникаций.

  • Как организовать защиту системы в целом?

    При этом большее значение, чем технические аспекты, имеют организационные и психологические факторы — проблемы определения процедур проведения работ, обеспечивающих нужный уровень защищенности, и проблемы соблюдения людьми этих процедур.
  • Как организовать защиту данных от несанкционированного доступа.
  • Как обеспечить защиту каналов связи от двух видов атак —несанкционированного доступа к передаваемой информации и подмены информации в канале?
  • Какие протоколы аутентификации пользователей, подтверждения идентичности и авторства использовать?

Из перечисленных тем отдельного рассмотрения заслуживают вопросы организации передачи сообщений и транзакций, тем более что все рассматриваемые далее технологии используют эти механизмы. Более того, практически любая распределенная система сейчас строится на основе программного обеспечения промежуточного уровня (middleware – программное обеспечение, которое предназначено для облегчения интеграции ПО, размещенного на нескольких машинах, в единую распределенную систему и поддержки работы такой системы), содержащего ту или иную их реализацию.