В.В. Кулямин - Технологии программирования. Компонентный подход (1134162), страница 61
Текст из файла (страница 61)
компонент, посылающий запрос на обработку, обычно называется клиентом,а отвечающий компонент, тот, что обрабатывает запрос — сервером. «Клиент» и «сервер» в этомконтексте обозначают роли в рамках данного взаимодействия. В большинстве случаев один и тотже компонент может выступать в разных ролях — то клиента, то сервера — в различныхвзаимодействиях. Лишь в небольшом классе систем роли клиента и сервера закрепляются закомпонентами на все время их существования.Синхронным (synchronous) называется такое взаимодействие между компонентами, прикотором клиент, отослав запрос, блокируется и может продолжать работу только после полученияответа от сервера. По этой причине такой вид взаимодействия называют иногда блокирующим(blocking).Обычное обращение к функции или методу объекта с помощью передачи управления по стекувызовов является примером синхронного взаимодействия.КлиентСерверПотокивыполнениязапросБлокировкав ожиданииответаответРисунок 66.
Синхронное взаимодействие.Синхронное взаимодействие достаточно просто организовать, и оно гораздо проще дляпонимания. Человеческое сознание обладает единственным «потоком управления»,представленным в виде фокуса внимания, и поэтому человеку проще понимать процессы, которыеразворачиваются последовательно, поскольку не нужно постоянно переключать внимание напроисходящие одновременно различные события.
Код программы клиентского компонента,описывающей синхронное взаимодействие, устроен проще — его часть, отвечающая за обработкуответа сервера, находится непосредственно после части, в которой формируется запрос. В силу218своей простоты синхронные взаимодействия в большинстве систем используются гораздо чащеасинхронных.Вместе с тем синхронное взаимодействие ведет к значительным затратам времени на ожиданиеответа. Это время часто можно использовать более полезным образом: ожидая ответа на одинзапрос, клиент мог бы заняться другой работой, выполнить другие запросы, которые не зависят отеще не пришедшего результата. Поскольку все распределенные системы состоят из достаточнобольшого числа уровней, через которые проходят практически все взаимодействия, суммарноепадение производительности, связанное с синхронностью взаимодействий, оказывается оченьбольшим.Наиболее распространенным и исторически первым достаточно универсальным способомреализации синхронного взаимодействия в распределенных системах является удаленный вызовпроцедур (Remote Procedure Call, RPC, вообще-то, по смыслу правильнее было бы сказать«дистанционный вызов процедур», но по историческим причинам закрепилась имеющаясятерминология).
Его модификация для объектно-ориентированной среды называется удаленнымвызовом методов (Remote Method Invocation, RMI). Удаленный вызов процедур определяет какспособ организации взаимодействия между компонентами, так и методику разработки этихкомпонентов.На первом шаге разработки определяется интерфейс процедур, которые будут использоватьсядля удаленного вызова. Это делается при помощи языка определения интерфейсов (InterfaceDefinition Language, IDL), в качестве которого может выступать специализированный язык илиобычный язык программирования, с ограничениями, определяющимися возможностью передачивызовов на удаленную машину.Определение процедуры для удаленных вызовов компилируется компилятором IDL в описаниеэтой процедуры на языках программирования, на которых будут разрабатываться клиент и сервер(например, заголовочные файлы на C/C++), и два дополнительных компонента — клиентскую исерверную заглушки (client stub и server stub).Клиентская заглушка представляет собой компонент, размещаемый на той же машине, гденаходится компонент-клиент.
Удаленный вызов процедуры клиентом реализуется как обычный,локальный вызов определенной функции в клиентской заглушке. При обработке этого вызоваклиентская заглушка выполняет следующие действия.IDL-описаниепроцедурыКлиентскаязаглушкаКомпиляторIDLСервернаязаглушкаКлиентСпецифичное дляязыка описаниепроцедурыСерверРисунок 67. Схема разработки компонентов, взаимодействующих с помощью RPC.1. Определяется физическое местонахождение в системе сервера, для которого предназначенданный вызов. Это шаг называется привязкой (binding) к серверу.
Его результатомявляется адрес машины, на которую нужно передать вызов.2. Вызов процедуры и ее аргументы упаковываются в сообщение в некотором формате,понятном серверной заглушке (см. далее). Этот шаг называется маршалингом(marshaling).2193. Полученное сообщение преобразуется в поток байтов (это сериализация, serialization) иотсылается с помощью какого-либо протокола, транспортного или более высокого уровня,на машину, на которой помещен серверный компонент.4.
После получения от сервера ответа, он распаковывается из сетевого сообщения ивозвращается клиенту в качестве результата работы процедуры.В результате для клиента удаленный вызов процедуры выглядит как обращение к обычнойфункции.Серверная заглушка располагается на той же машине, где находится компонент-сервер. Онавыполняет операции, обратные к действиям клиентской заглушки — принимает сообщение,содержащее аргументы вызова, распаковывает эти аргументы при помощи десериализации(deserialization) и демаршалинга (unmarshaling), вызывает локально соответствующую функциюсерверного компонента, получает ее результат, упаковывает его и посылает по сети на клиентскуюмашину.Таким образом обеспечивается отсутствие видимых серверу различий между удаленнымвызовом некоторой его функции и ее же локальным вызовом.Определив интерфейс процедур, вызываемых удаленно, мы можем перейти к разработкесервера, реализующего эти процедуры, и клиента, использующего их для решения своих задач.При удаленном вызове процедуры клиентом его обращение оформляется так же, как вызовлокальной функции и обрабатывается клиентской заглушкой.
Клиентская заглушка определяетадрес машины, на которой находится сервер, упаковывает данные вызова в сообщение иотправляет его на серверную машину. На серверной машине серверная заглушка, получивсообщение, распаковывает его, извлекает аргументы вызова, обращается к серверу с такимвызовом локально, дожидается от него результата, упаковывает результат в сообщение иотправляет его обратно на клиентскую машину.
Получив ответное сообщение, клиентскаязаглушка распаковывает его и передает полученный ответ клиенту.Эта же техника может быть использована и для реализации взаимодействия компонентов,работающих в рамках различных процессов на одной машине.Процесс, в рамкахкоторого работает клиентКлиентскаязаглушкаКлиентМодульвзаимодействияПроцесс, в рамкахкоторого работает серверМодульвзаимодействияСервернаязаглушкаСервервызовпривязкамаршалингсериализацияотправкасообщениядесериализациядемаршалингвызовответноесообщениерезультатрезультатмаршалингсериализациядесериализациядемаршалингРисунок 68.
Схема реализации удаленного вызова процедуры.220При организации удаленного вызова методов в объектно-ориентированной средеприменяются такие же механизмы. Отличия в его реализации связаны со следующими аспектами.• Один объект-сервер может предоставлять несколько методов для удаленного обращения кним.Для такого объекта генерируются клиентские заглушки, имеющие в своем интерфейсе всеэти методы. Кроме того, информация о том, какой именно метод вызывается, должнаупаковываться вместе с аргументами вызова и использоваться серверной заглушкой дляобращения именно к этому методу.Серверная заглушка в контексте RMI иногда называется скелетоном (skeleton) иликаркасом.• В качестве аргументов удаленного вызова могут выступать объекты.Заметим, что передача указателей в аргументах удаленного вызова процедур практическивсегда запрещена — указатели привязаны к памяти данного процесса и не могут бытьпереданы в другой процесс.При передаче объектов возможны два подхода, и оба они используются на практике.o Идентичность передаваемого объекта может не иметь значения, например, если сервериспользует его только как хранилище данных и получит тот же результат при работе справильно построенной его копией.
В этом случае определяются методы длясериализации и десериализации данных объекта, которые позволяют сохранить их ввиде потока байтов и восстановить объект с теми же данными на другой стороне.o Идентичность передаваемого объекта может быть важна, например, если сервервызывает в нем методы, работа которых зависит от того, что это за объект. При этомиспользуется особого рода ссылка на этот объект, позволяющая обратиться к нему издругого процесса или с другой машины, т.е.
тоже с помощью удаленного вызоваметодов.В рамках асинхронного (asynchronous) или неблокирующего (non blocking) взаимодействияклиент после отправки запроса серверу может продолжать работу, даже если ответ на запрос ещене пришел.Примером асинхронного взаимодействия является электронная почта. Другой пример —распространение сообщений о новостях различных видов в соответствии с имеющимся натекущий момент реестром подписчиков, где каждый подписчик определяет темы, которые егоинтересуют.КлиентПотокивыполненияСерверзапросТолько при необходимостисервер может вернуть ответ,который отсылается в видеотдельного сообщения,внешне никак не связанногос запросомРисунок 69.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
