Основные платформы и технологии

1.3. Кросс-платформенные технологии

Кросс-платформенные технологии обеспечивают совместную эксплуатацию различных аппаратных и программных платформ в интересах организаций-потребителей.

Основные архитектуры программного обеспечения

Автономные (standalone) приложения

Такими могут быть, как правило, сервисные программы, системные утилиты, текстовые и графические редакторы, компиляторы, достаточно простые корпоративные программы. Развитая корпоративная информационная система, как правило, не может состоять из отдельных, не связанных между собой компонентов.

Двухзвенная архитектура "клиент-сервер"

Эта архитектура получила распространение с начала 1990-х годов на фоне роста рынка персональных компьютеров и снижения спроса на мэйнфреймы. В архитектуре "клиент-сервер" программное обеспечение разделено на две части -клиентскую часть и серверную часть. Задача клиентской-части (программы-клиента) состоит во взаимодействии с пользователем, передаче пользовательского запроса серверу, получение запроса от серверной части (программы-сервера) и представление его в удобном для пользователя виде. Программа-сервер же обрабатывает запросы клиента и выдает ответы. Классические примеры: Web -технологии (клиент-браузер, сервер- Web -сервер), работа с распределенными СУБД (клиент - специальная программа, сервер - сервер базы данных). Развитие архитектуры "клиент-сервер", а особенно появление современных графических интерфейсов, привело сначала к появлению разновидности архитектуры клиент-сервер, называемой "архитектура с толстым клиентом".Здесь логика представления данных и бизнес-логика размещаются на клиенте, который (скажем, в случае, когда сервером является СУБД ) общается с логикой хранения и накопления данных на сервере, используя язык структурированных запросов SQL.Однако необходимость установки "толстых клиентов", требующих значительного количества специальных библиотек и специальной настройки окружения, на большое число пользовательских компьютеров с различными операционными средами, как правило вызывает массу проблем. Как альтернатива поэтому возникла также двухзвенная архитектура "с тонким клиентом".При этом в идеале программа-клиент реализует лишь графический интерфейс пользователя (GUI) и передает/принимает запросы, а вся бизнес-логика выполняется сервером. В идеале клиентом является просто интернет-браузер, который имеется в стандартной операционной среде любого пользовательского компьютера и не требует специальной настройки, установки специализированного ПО и т.п. К сожалению, такая схема тоже не свободна от недостатков, хотя бы уже потому, что серверу приходится брать на себя иногда не свойственные для него функции реализации бизнес-логики приложения (например, серверу СУБД приходится выполнять расчеты!)

Многозвенная (multitiered) архитектура

Начало процессу развития корпоративного программного обеспечения в многозвенной архитектуре было положено еще в рамках технологии "клиент/сервер". В них наряду с клиентской частью приложения и сервером баз данных появились серверы приложений (Application Servers).В идеале:

• программа-клиент реализует GUI,передает запросы серверу приложений и принимает от него ответ,
• сервер приложений реализует бизнес-логику и обращается с запросами к серверу "третьего уровня" (например, серверу базы данных за данными),
• сервер третьего уровня обслуживает запросы сервера приложений.

Программа-клиент, таким образом, может быть "тонкой". Преимущества такой архитектуры очевидны:

• изменения на каждом из звеньев можно осуществлять независимо;
• снижаются нагрузки на сеть, поскольку звенья не обмениваются между собой большими объемами информации;
• обеспечивается масштабирование и простая модернизация оборудования и программного обеспечения, поддерживающего каждое из звеньев, в том числе обновление серверного парка и терминального оборудования, СУБД и т.д.;
• Приложения могут создаваться на стандартных языках третьего или четвертого поколения ( Java, C/C++ ).

Следующий логический шаг - дальнейшее увеличение числа звеньев, причем возрастет не только за счет разбиения, когда "утоньшается" каждое из известных технических звеньев, но вся бизнес-модель строится как многозвенная. Современные корпоративные программные системы представляют собой, как правило, сложные системы взаимодействующих между собой на разных уровнях компонентов, каждые из которых могут являться клиентами для одних компонентов и серверами для других.

Основной проблемой систем, основанных на двухзвенной архитектуре "клиент-сервер", или тем более на многозвенной архитектуре, является то, что от них требуется мобильность в как можно более широком классе аппаратно-программных сред. Даже если ограничиться UNIX- ориентированными локальными сетями, в разных сетях применяется разная аппаратура и протоколы связи. Попытки создания систем, поддерживающих все возможные протоколы, приводит к их перегрузке сетевыми деталями в ущерб функциональности. Еще более сложный аспект этой проблемы связан с возможностью использования разных представлений данных в разных узлах неоднородной локальной сети. В разных компьютерах может существовать различная адресация, представление чисел, кодировка символов и т.д. Это особенно существенно для серверов высокого уровня: телекоммуникационных, вычислительных, баз данных.

Общим решением проблемы мобильности такого рода систем является использование технологий, реализующие протоколы удаленного вызова процедур (RPC - Remote Procedure Call) стандартизованным и платформо-независимым способом. При использовании таких технологий обращение к сервису в удаленном узле выглядит как обычный вызов процедуры (методов удаленных объектов). Средства RPC,в которых, естественно, содержится вся информация о специфике аппаратуры локальной сети и сетевых протоколов, переводит вызов в последовательность сетевых взаимодействий. Тем самым, специфика сетевой среды и протоколов скрыта от прикладного программиста.

При вызове удаленной процедуры, программы RPC производят преобразование форматов данных клиента в промежуточные машинно-независимые форматы, и затем преобразование в форматы данных сервера. При передаче ответных параметров производятся обратные преобразования. Таким образом, если система реализована на основе стандартного пакета RPC,она может быть легко перенесена в любую открытую среду.

Технология CORBA

CORBA (Common Object Request Broker Architecture) - это набор открытых спецификаций интерфейсов, определяющий архитектуру технологии межпроцессного и платформо-независимого манипулирования объектами. Разработчиками данных интерфейсов являются OMG и X/Open.

Object Management Group, Inc. (OMG) - это интернациональная организация, основана в 1989 г., состоящая более чем из 800 членов: поставщиков информационных систем, разработчиков программного обеспечения и пользователей. OMG продвигает теорию и практику объектно-ориентированной технологии в область практической разработки программного обеспечения. Этот процесс включает в себя разработку промышленных стандартов и спецификаций управления объектами с целью создания общей базы для разработки программного обеспечения. Первоочередными задачами являются: повторное использование, переносимость и интероперабельность объектно-ориентированного программного обеспечения в распределенных, гетерогенных средах. Поддержка данных стандартов создает возможность разрабатывать гетерогенные приложения, работающие на всех основных платформах и операционных системах.

X/Open - независимая всемирная открытая организация, поддерживаемая большинством крупнейших поставщиков информационных систем, пользовательских организаций и компаний-производителей программного обеспечения. X/Open разрабатывает на основе существующих и создающихся стандартов всеобъемлющее и интегрированное системное окружение - Common Applications Environment (CAE).Компоненты CAE определены в стандартах X/Open CAE.Основная цель CAE - создание пакетов программных интерфейсов (API) которые могут применяться на практике с сохранением максимальной переносимости на уровне исходных кодов программ. API также повышают уровень взаимодействия приложений при помощи предоставления определений и ссылок на протоколы и их профили.

Вышеназванные спецификации тщательно тестируются, выдержавшим тестирование присваивается X/Open trademark (XPG brand),лицензированная X/Open.

Концептуальной инфраструктурой, на которой базируются все спецификации OMG,является Object Management Architecture (OMA).В состав OMA входят разнообразные стандартизованные или в настоящий момент стандартизируемые OMG службы, сервисы, программные образцы и шаблоны (CORBAservices, horizontal and vertical CORBAfacilities),язык определения интерфейсов распределенных объектов IDL (Interface Definition Language),стандартизованные или стандартизируемые отображения IDL на языки программирования и, наконец, объектная модель CORBA.

Реализовать технологию в соответствии со спецификациями может кто угодно. Созданные программные продукты, естественно, уже не являются открытыми, а становятся коммерческими продуктами.

Архитектура CORBA

CORBA определяет, каким образом программные компоненты, распределенные по сети, могут взаимодействовать друг с другом вне зависимости от окружающих их операционных систем и языков реализации. Центральным элементом архитектуры CORBA является ORB (Object Request Broker) - программное обеспечение, обеспечивающее связь между объектами, в том числе позволяющее

• найти удаленный объект по Объектной Ссылке (IOR - Interoperable Object Reference),
• вызвать метод удаленного объекта, передав ему входные параметры (marshaling parameters),
• получить возвращаемое значение и выходящие параметры (unmarshaling parameters).

Тем самым ORB является связующим звеном между распределенными частями основанной на технологии CORBA системы, позволяя одной части системы не заботиться о физическом расположении других частей (объектов) системы. На рынке представлены ORB разных производителей (например, VisiBroker, WebLogic),но все они соответствуют единой спецификации CORBA. Поэтому в принципе CORBA позволяет строить распределенные системы, одновременно используя ORB разных производителей, и строя систему одновременно на различных платформах и различных сетевых протоколах (это в терминологии CORBA называется интероперабельностью - interoperability).В архитектуре CORBA каждый объект, методы которого доступны другим объектам (обычно его называют CORBA -объектом) имеет уникальную по всей доступной сети Объектную Ссылку (IOR - Interoperable Object Reference),по которой к нему можно обратиться. Искать CORBA -объекты можно как по IOR, так и по символическим именам, если они зарегистрированы (обычно при создании) в специальном сервисе имен (NameService).Для обращения к методам CORBA -объекта последний имеет открытый для всех остальных CORBA -объектов интерфейс. Интерфейсы CORBA -объектов принято описывать на специальном, определенном спецификацией CORBA языке IDL (Interface Definition Language). Производители ORB поставляют вместе с ORB также и утилиты, преобразующие описания интерфейсов CORBA -объектов в конструкции соответствующих языков программирования.

Основой интероперабельности является протокол GIOP - General inter-ORB Protocol,предназначенный для связи между объектами и ORB в сети. Стандартизация коммуникационного протокола позволяет разработчикам различных частей корпоративной системы совершенно не заботиться об используемых ORBах в других частях ( ORB доменах)

системы. Почти все современные ORBbi строятся на основе IIOP - Internet inter-ORB Protocol (это версия общего протокола GIOP,предусматривающая использование в качестве транспортного протокола TCP/IP).

Спецификация CORBA предусматривает также ряд стандартизованных сервисов (CORBA Services) и горизонтальных и вертикальных Общих Средств (Common Facilities). Сервисы представляют собой обычные CORBA -объекты со стандартизованными (и написанными на IDL ) интерфейсами. К таким сервисам относится, например, уже упомянутый сервис имен NameService,сервис сообщений, позволяющий CORBA -объектам обмениваться сообщениями, сервис транзакций, позволяющий CORBA -объектам организовывать транзакции. В реальной системе не обязательно должны присутствовать все сервисы, их набор зависит от требуемой функциональности. На сегодня разработано всего 14 объектных сервисов.

Между объектными сервисами и общими средствами CORBA нет четкой границы. Последние тоже представляют собой CORBA -объекты со стандартизованными интерфейсами. Common Facilities делятся на горизонтальные (общие для всех прикладных областей) и вертикальные (для конкретной прикладной области). Например, разработаны Common Facilities для медицинских организаций, для ряда производств и т.п.