Факультет «Информатика и системы управления»
Методические указания к лабораторной работе
по курсу «Распределенные системы обработки информации»
"Реализация почтового клиента и сервера на основе CORBA"
Москва, 2004 г.
Цель работы
Познакомиться с технологией CORBA.
Познакомиться с языком IDL и описанием интерфейсов.
Освоить классы библиотеки org.omg.
Применить полученные знания на практике
Задание для домашней подготовки
Ознакомиться с теоретическим материалом, представленным в приложениях к данным методическим указаниям и примерами программ. Ознакомиться с текстом задания к лабораторной работе, предложить размещение компонентов и функциональность, удовлетворяющую требованиям задания к лабораторной работе, и написать программу.
Задание к лабораторной работе
Разработать почтовый клиент и сервер. Клиент – оконное приложение, которое будет позволять отсылать и получать с сервера сообщения. Идентификация клиентов на сервере, протокол передачи сообщений – на усмотрение студентов.
Сервер может быть консольным приложением. Хранить сообщения можно в текстовом файле. Рекомендуется сделать сервер многопоточным.
Для взаимодействия клиента и сервера использовать технологию CORBA.
В качестве дополнения предлагается сервер или клиент реализовать не на Java.
Содержание отчета
Отчет должен содержать:
Постановку задачи, решаемой отлаженной программой.
Руководство пользователя отлаженной программы, содержащее описание интерфейсов всех функций программы.
Листинг программы с необходимыми комментариями.
Контрольные вопросы
Что такое CORBA?
Что такое IDL? Для чего он нужен?
Как осуществляется взаимодействие клиента и сервера в CORBA?
Как передаются данные между ними?
Для чего нужен сервер имен?
Как запускается CORBA сервер?
Литература
Кен Арнольд, Джеймс Гослинг, Дэвид Холмс. Язык программирования Java™.
Официальный сайт Java – http://java.sun.com/ (есть раздел на русском языке с учебником).
Java™ 2 SDK, Standard Edition Documentation – http://java.sun.com/products/jdk/1.5/index.html.
Джеймс Гослинг, Билл Джой, Гай Стил. Спецификация языка Java (The Java Language Specification – http://www.javasoft.com/docs/books/jls/). Перевод на русский язык – http://www.uni-vologda.ac.ru/java/jls/index.html
Официальный сайт проекта Eclipse – http://www.eclipse.org/.
Приложение 1. CORBA
Технология CORBA (Common Object Request Broker Architecture) – это стандарт написания распределенных приложений, предложенный консорциумом OMG (Open Management Group). Создавая CORBA объекты, мы можем, например, существенно уменьшить время решения задач, требующих выполнения большого объема вычислений. Это возможно благодаря размещению CORBA объектов на разных машинах. Каждый удаленный объект решает определенную подзадачу, тем самым разгружает клиент от выполнения лишней работы.
Основу CORBA составляет объектный брокер запросов (Object Request Broker). ORB управляет взаимодействием объектов в распределенной сетевой среде. IIOP (Internet Inter-ORB Protocol) – это специальный протокол взаимодействия между ORB.
В адресном пространстве клиента функционирует специальный объект, называемый заглушкой (stub). Поучив запрос от клиента, он упаковывает параметры запроса в специальный формат и передает его серверу, а точнее скелету.
Скелет (skeleton) – объект, работающий в адресном пространстве сервера. Получив запрос от клиента, он распаковывает его и передает серверу. Также скелет преобразует ответы сервера и передает их клиенту (заглушке).
Для того чтобы написать любое приложение CORBA используя технологию Java, необходимо иметь две вещи – это установленный пакет JDK1.5 и компилятор idlj (…\jdk1.5.0\bin\idlj.exe). JDK предоставляет набор классов для работы с CORBA объектами, а idlj производит отображение языка IDL в Java.
6.1 Создание простейшего CORBA-приложения
Написание интерфейса
Создание CORBA приложения на Java начинается с написания интерфейса для удаленного объекта, используя язык описания интерфейсов (Interface Definition Language, IDL).
Создадим файл hello.idl
module HelloApp
{
interface Hello
{
string sayHello();
oneway void shutdown();
};
};
Данный интерфейс описывает лишь два метода shutdown и sayHello. Причем, нам не важно, что делают эти методы, главное мы определяем, что они есть и определяем какие у них входные и выходные параметры.
Далее следует запустить компилятор IDL-to-Java idlj:
idlj – fall Hello.idl
В текущей директории появилась новая папка HelloApp, в которой содержаться шесть java файлов. Каждый из них имеет свое назначение.
HelloPOA.java java – абстрактный класс, который представляет собой ни что иное, как скелет сервера (skeleton) и обеспечивает функциональность сервера.
_HelloStub.java – класс, реализующий заглушку (stub) клиента. Обеспечивает функциональность клиента.
HelloHelper.java и HelloHolder.java – классы, предоставляющие вспомогательные функции для CORBA объектов.
HelloOperations.java – класс, содержащий описание интерфейса hello на языке Java.
Hello.java – класс – наследник HelloOperations, поддерживающий интерфейс org.omg.CORBA. Object.
Создание сервера
Теперь наша задача – написать класс, реализующий интерфейс hello. В нашем случае это будет HelloImpl. Обратите внимание, на то, что он является наследником класса HelloPOA. В HelloImpl реализованы методы, объявленные в Hello.idl.
Для упрощения задачи объявление методов можно взять из файла HelloOperations.java, сгенерированного jdlj.
class HelloImpl extends HelloPOA {
private ORB orb;
public void setORB (ORB orb_val) {
orb = orb_val;
}
// implement sayHello() method
public String sayHello() {
return «\nHello world!!\n»;
}
// implement shutdown() method
public void shutdown() {
orb.shutdown(false);
}
}
Следующим шагом будет создание собственно серверной части приложения. Это будет класс HelloServer.
В нем будет всего один метод – стандартная функция main.
Первое что мы делаем, создаем ORB. Затем создаем экземпляр класса удаленного объекта (HelloImpl) и регистрируем его в ORB. Дальше вызываем специальную службу имен (NameService) и регистрируем в ней имя удаленного объекта, чтобы клиент смог его найти.
Рассмотрим подробнее эти этапы.
1. Создание и инициализация ORB. Производится вызовом статического метода init класса ORB
ORB orb = ORB.init (args, null);
2. Создание экземпляра класса удаленного объекта и регистрация его в ORB
HelloImpl helloImpl = new HelloImpl();
helloImpl.setORB(orb);
3. Получение контекста имен (NamingContext)
org.omg.CORBA. Object objRef = orb.resolve_initial_references («NameService»);
NamingContextExt ncRef = NamingContextExtHelper.narrow(objRef);
В первой строчке мы получаем объектую ссылку на службу имен (NameService). Но фактически это обыкновенный CORBA объект и для того, чтобы использовать его как контекст имен (NamingContext), необходимо вызвать метод narrow класса NamingContextHelper, который как бы конкретизирует данный CORBA объект.
4. Регистрация имени удаленного объекта (HelloImpl)
String name = «Hello»;
NameComponent path[] = ncRef.to_name(name);
ncRef.rebind (path, href);
Регистрация имени производится для того, чтобы клиент смог найти удаленный объект. Этой цели служит функция rebind (NameComponent[] nc, Object obj) интерфейса NamingContext.
5. Ожидание запросов от клиента
orb.run();
Теперь сервер готов к работе.
// HelloServer.java
import HelloApp.*;
import org.omg. CosNaming.*;
import org.omg. CosNaming. NamingContextPackage.*;
import org.omg.CORBA.*;
import org.omg. PortableServer.*;
import org.omg. PortableServer.POA;
import java.util. Properties;
class HelloImpl extends HelloPOA {
private ORB orb;
public void setORB (ORB orb_val) {
orb = orb_val;
}
// implement sayHello() method
public String sayHello() {
return «\nHello world!!\n»;
}
// implement shutdown() method
public void shutdown() {
orb.shutdown(false);
}
}
public class HelloServer {
public static void main (String args[]) {
try {
// create and initialize the ORB
ORB orb = ORB.init (args, null);
// get reference to rootpoa & activate the POAManager
POA rootpoa = POAHelper.narrow (orb.resolve_initial_references («RootPOA»));
rootpoa.the_POAManager().activate();
// create servant and register it with the ORB
HelloImpl helloImpl = new HelloImpl();
helloImpl.setORB(orb);
// get object reference from the servant
org.omg.CORBA. Object ref = rootpoa.servant_to_reference(helloImpl);
Hello href = HelloHelper.narrow(ref);
// get the root naming context
// NameService invokes the name service
org.omg.CORBA. Object objRef =
orb.resolve_initial_references («NameService»);
// Use NamingContextExt which is part of the Interoperable
// Naming Service (INS) specification.
NamingContextExt ncRef = NamingContextExtHelper.narrow(objRef);
// bind the Object Reference in Naming
String name = «Hello»;
NameComponent path[] = ncRef.to_name(name);
ncRef.rebind (path, href);
System.out.println («HelloServer ready and waiting…»);
// wait for invocations from clients
orb.run();
}
catch (Exception e) {
System.err.println («ERROR:» + e);
e.printStackTrace (System.out);
}
System.out.println («HelloServer Exiting…»);
}
}
Создание клиента
Перейдем к написанию кода для клиента.
Основные шаги написания клиентского приложения
Создание и инициализация ORB
Получение контекста службы имен (NamingContext)
Нахождение удаленного объекта
Вызов метода sayHello.
Вызов метода shutdown.
Как видно, первые два пункта совпадают с этапами создания серверного приложения, поэтому рассматривать их не будем.
Третий пункт реализуется тоже достаточно просто. Создается объект NameComponent. Вызывается метод resolve (NameComponent[] path), который отыскивает по имени удаленный объект (стандартный CORBA объект). При помощи метода narrow (org.omg.CORBA. Object obj) класса helloHelper (сгенерированного idlj компилятором) получаем объектную ссылку на интерфейс hello.
String name = «Hello»;
helloImpl = HelloHelper.narrow (ncRef.resolve_str(name));
Теперь можно вызывать метод sayHello:
System.out.println (helloImpl.sayHello());
Метод shutdown завершает работы сервера.
helloImpl.shutdown();
//testClient.java
import HelloApp.*;
import org.omg. CosNaming.*;
import org.omg. CosNaming. NamingContextPackage.*;
import org.omg.CORBA.*;
public class HelloClient
{
static Hello helloImpl;
public static void main (String args[])
{
try {
// create and initialize the ORB
ORB orb = ORB.init (args, null);
// get the root naming context
org.omg.CORBA. Object objRef =
orb.resolve_initial_references («NameService»);
// Use NamingContextExt instead of NamingContext. This is
// part of the Interoperable naming Service.
NamingContextExt ncRef = NamingContextExtHelper.narrow(objRef);
// resolve the Object Reference in Naming
String name = «Hello»;
helloImpl = HelloHelper.narrow (ncRef.resolve_str(name));
System.out.println («Obtained a handle on server object:» + helloImpl);
System.out.println (helloImpl.sayHello());
helloImpl.shutdown();
} catch (Exception e) {
System.out.println («ERROR:» + e);
e.printStackTrace (System.out);
}
}
}
Компиляция и запуск приложения
Файлы HelloServer.java and HelloClient.java, Hello.idl и папка HelloApp, созданная idkj.exe должны храниться в одной папке.
Для компиляции клиента и сервера надо в командной строке набрать
javac *.java HelloApp/*.java
javac.exe находится в …\jdk1.5.0\bin.
Среда Eclipse не позволяет запускать CORBA приложения. Для запуска
1. Запустить службу orbd – Object Request Broker Daemon (…\jdk1.5.0\bin\orbd.exe). Это делается, чтобы мы смогли получить ссылку на службу имен.
start orbd – ORBInitialPort 1050
Параметр – ORBInitialPort – номер порта, на котором будет работать сервер имен.
2. Запуск сервера
start java HelloServer – ORBInitialPort 1050 – ORBInitialHost localhost
Указывается порт, на котором работает сервер имен. Параметр – ORBInitialHost указывает хост, на котором работает сервер имен.
3. Запуск клиента
java HelloClient – ORBInitialPort 1050 – ORBInitialHost localhost
Указывается порт, на котором работает сервер имен. Параметр – ORBInitialHost указывает хост, на котором работает сервер имен.
Для удобства компиляции и запуска можно создать bat файл:
idlj – fall Hello.idl
javac *.java HelloApp/*.java
start java HelloServer – ORBInitialPort 1050 – ORBInitialHost localhost
java HelloClient – ORBInitialPort 1050 – ORBInitialHost localhost
6.2 Язык IDL
Язык OMG IDL (Interface Definition Language – Язык Описания Интерфейсов) представляет собой технологически независимый синтаксис для описания интерфейсов объектов. При описании программных архитектур, OMG IDL прекрасно используется в качестве универсальной нотации для определения границ объекта, определяющих его поведение по отношению к другим компонентам информационной системы. OMG IDL позволяет описывать интерфейсы, имеющие различные методы и атрибуты. Язык также поддерживает наследование интерфейсов, что необходимо для повторного использования объектов с возможностью их расширения или конкретизации.
IDL является чисто декларативным языком, то есть он не содержит никакой реализации. IDL спецификации могут быть откомпилированы (отображены) в заголовочные файлы и специальные прототипы серверов, которые могут использоваться непосредственно программистом. То есть IDL определенные методы могут быть написаны, а затем выполнены, на любом языке, для которого существует отображение из IDL. К таким языкам относятся C, C++, SmallTalk, Pascal, Java, Ada.
С помощью IDL можно описать и атрибуты компоненты, и родительские классы которые, она наследует, и вызываемые исключения, и, наконец, методы, определяющие интерфейс, причем с описанием входных и выходных параметров.
Структура CORBA IDL файла выглядит следующим образом:
module <identifier> {
<type declarations>;
<constant declarations>;
<exception declarations>;
interface <identifier> [:<inheritance>] {
<type declarations>;
<constant declarations>;
<attribute declarations>;
<exception declarations>;
[<op_type>]<identifier>(<parameters>)
[raises exception] [context]
.
.
[<op_type>]<identifier>(<parameters>)
[raises exception] [context]
.
.
}
interface <identifier> [:<inheritance>]
.
.
}
Синтаксис языка IDL довольно объемный и не представляется возможным описать его в методическом пособии.
Для реализации интерфейса почтового сервера можно дополнить Hello.idl
module HelloApp
{
struct TMessage
{
string To;
string From;
string Message;
};
typedef sequence<TMessage> TMessages;
interface Hello
{
TMessages GetMessages (in string Name, out short count);
oneway void Send (in string Client, in string Name, in string Message);
string sayHello();
oneway void shutdown();
};
};
typedef sequence<TMessage> TMessages; – объявление типа динамический массив сообщений TMessage.