MECANISME PENTRU COMUNICATII

In toate exemplele anterioare in care procesarea aplicatiilor de pe un calculator se face prin mai multe calculatore, in sensul fizic, am presupus ca in aceste cazuri exista o retea de comunicatie, care permite unui calculator sa schimbe informatia cu un altul.

Intr-un mediu client-server, comunicatiile prin retea pot fi simple (sau inexistente, in cazul in care componenta client si server ruleaza pe acelasi calculator).

Intr-un exemplu simplu de folosire a doua calculatoare, reteaua poate consta dintr-un singur cablu folosit la conectarea clientului de server. Calculatorul client trimite cereri la calculatorul server prin cablu, iar calculatorul server trimite inapoi rezultatele la client prin acelasi cablu.

De vreme ce sunt doar doua calculatoare, calculatorul client nu are nici o greutate in a gasi serverul adecvat. Serverul e pur si simplu calculatorul de la capatul celalalt al cablului.

Intr-un caz complex, pot exista multe calculatoare client si mai multe calculatoare server,toate plasate in locuri diferite de pe glob. Reteua de comunicatie poate consta intr-un numar de retele cu arie locala (LAN) separate, sau de retele interconectate folosind o arie mare de retea (WAN) folosite pentru usurarea transmisiei. Legaturile dintre subretele pot fi implementate prin folosirea unei varietati de dispozitive de interconectare , cum ar fi magistrale, porti((in engleza).

O mare parte a softului folosit de organizatii la introducerea arhitecturii aplicatiei client-server permit ca componente ale aplicatiei individuale sa fie construite ca si cum ar fi o simpla legatura punct la punct intre un computer client si unul serverul sau asociat.

Protocoalele de transport de date

Transmiterea actuala a datelor intr-o retea de calculatoare e facuta de softwareul retelei ce respecta o arhitectura particulara de retea. Fiecare arhitectura de retea defineste o smultime de protocoale, uneori numite familii de protocoale sau suite de protocoale, ce controleaza comunicatiile in retea. Acestea sunt cateva arhitecturi de retea sau familii de protocoale ce sunt deseori folosite in introducerea calculului client-server: TCP/IP, NetWare IPX/SPX, AppleTalk, System Network Arhitecture(SNA), Netbios Open System Interconection(OSI).

Uneltele de dezvoltare ce sunt folosite la construirea aplicatiilor de calcul in mediul client-server, pentru cea mai mare parte a lor, permit aplicatiilor sa fie construite fara date privitoare la mecanismele de transport folosite. Aplicatiile client-server pot folosi in mod normal mecanisme de comunicare ce ruleaza pe baza facilitatilor de transport ale datelor puse la dispozitie de softul retea. Inainte de a examina aceste mecanisme de comunicare, ne vom opri mai intai la un set de functii suport care ar trebui puse la dispozitie de mediul de lucru pentru a sustine aplicatiile client-server.

Functii suport de distributie

S-a indentificat un numar de functii ale transportului de distributie cateva dintre cele mai importante dintre ele sunt :

Independenta transportului in retea In zilele noastre se folosesc arhitecturi de retea WAN, fiecare cu protocoale de transport proprii. Aceste arhitecturi includ SNA, OSI, TCP/IP Novell IPX/SPX si s.a.m.d. Cea mai mare parte din aceste familii de protocoale de transport date sunt inzestrate cu mulate functii. Cele mai multe softwareuri client-server suporta o varietate de mecanisme de transport si dezvoltatorul BD are nevoie deseori sa examineze protocoalele specifice ce vor fi folosite pentru transmiterea datelor prin retea.

Mecanismul de activare a proceselor Aplicatiile distribuite folosesc de obicei un numar mare de procese independente ce ruleaza pe un sistem distribuit intr-o retea. Pentru a se folosi cel mai bine resursele de calcul, e de dorit ca, componentele software sa fie executate doar cand prelucrarea pe care o executa e ceruta cu adevarat. De aceea sistemele de operare si subsistemele software de retea trebuie sa ofere mecanisme de incarcare a componentelor aplicatiei in memorie si sa le execute la cerere.

Mecanismul de intilnire client-server. O activitate fundamentala trebuie facuta cand o componenta client face o cerere pentru un serviciu este sa localizeze sistemul de calcul pe care este dispomnibial pe componenta server cea mai apropiata.

Mecanismele de gestiune a firelor. Un fir consta din executia unei proceduri ce poate opera in concurenta cu executia aceleiasi sau a altor proceduri diferite din acelasi program de aplicatie. Serverele permit deseori operatii "multi thread" pentru a executa aceleasi proceduri in mod concurent, cu scopul de a servi mai multi clienti in acelasi timp. Procesarile client pot beneficia si de operatii multifir prin punerea de intrebari la mai multe servere in mod concurent. Multimea de sisteme de operare ce sunt in mod obisnuit folosite in mediul client-server sunt sisteme de operare multifir.

Mecanisme de securitate. Mecanismele de securitate sunt la fel de importante pentru aplicatiile distribuite ca si pentru aplicatiile centralizate. Oricum, sunt mult mai greu de introdus intr-un mediu distribuit. Un aspect important al securitatii e autentificarea. Mecanismele Network-wide fac posibil ca o componenta software sa verifice identitatea utilizatorilor sau ale altor componente software. Alt aspect al securitatii este autorizarea. Autorizarea faciliteaza controlul asupra accesului dat utilizatorului la resursele din mediul distribuit. O a treia importanta facilitate a securitatii este criptarea datelor. Criptarea e folosita sa previna parti neautorizate sa inteleaga o transmisie ce are loc intre doua parti ce comunica.

Mecanismele de codare si definire a datelor. Acestea ar trebui sa fie disponibile pentru ca permit

structurilor de date ce sunt schimbate intre partenerii de comunicatie sa fie definite si codate pentru

transmisia in orice fel, care e independenta de orice tehnologie de calcul sau comunicatie. Tehnologia

distributiei implica un grad mare de metode pentru a defini structurile de date cum ar fi notatia

definitiilor datelor Abstract Syntax Notation One(ASNI).In final, asemenea mecanisme suport vor fi p

use pe toate calculatoarele dintr -o organizatie retea, probabil prin marirea sistemelor de operare si a

suportului de retea

Mecanisme pentru comunicatii

La un nivel mai ridicat decat protocoalele de transport suportul de distributie comuna exista un numar de mecanisme de comunicatie pe care componentele aplicatiei il folosesc pentru a face munca actuala de schimb de informatii intre client si aplicatie, si care consta in caduri nedocumentate care vor fi greu de tranformat pentru un mediu client -server.

Ca si insasi componentele aplicatie, mecanismele de comunicatie pe care componentele aplicatie le folosesc pentru a schimba informatii, pot fi facute independent de protocolul de transport al datelor specific folosit in retea.

Tehnologiile ce sunt disponibile in mod curent pentru a crea aplicatii de calcul distribuite au "marit " punctul in care multe dintre variante se confrunta acum cu producatorul aplicatiilor care doreste sa creeze aplicatii client-server. Fiecare dintre aceste variante reprezinta un tip particular de mecanism de distributie, ce au un set de caracteristici specifice si fiecare este potrivit pentru tipuri specifice de aplicatii.

Alegerea unei tehnologii de comunicatii, are unele similaritati cu alegerea unui limbaj de programare particular pentru o aplicatie. Un producator de aplicatii poate alege un limbaj particular pentru un numar de motive. Limbajul ales poate oferi cea mai buna performanta in mediul ales, poate avea constructii de limbaj care sunt potrivite aplicatiei.

In acest fel, tehnologia comunicatiilor particulare e guvernata de un numar de factori pe care un "producator" alege sa ii foloseasca. Ca si alegerea unui limbaj de programare, deseori nu exista nici o alegere clara in selectarea mecanismului de distributie si deseori un numar de de mecanisme de distributie diferite pot ajunge sa trebuiasca sa fie combinate sa intalneasca nevoile unei aplicatii particulare.

Urmatoarea sectiune descrie patru tehnologii diferite ce sunt folosite in mod comun in mediul client-server pentru manipularea comunicatiilor intre componentele aplicatie:

Mecanisme de transmitere de mesaje

Mecanisme de apelare a procedurii la distanta

Mecanisme de comunicatie peer-to peer

Mecanisme mesaje

Fiind data o situatie a unei aplicatii particulare, este probabil ca mai mult de unul din cele patru mecanisme de comunicatie de mai sus vor fi potrivite pentru acea aplicatie. Deasemenea, in aplicatiile distribuite complicate, este probabil sa fie necesar sa se foloseasca mai mult de un mecanism de comunicatie. De aceea, cele patru patru tehnologii distincte descrise aici ar trebui sa nu fie considerate in nici un caz exclusive, caci nu sunt singurele mecanisme de comunicatie posibile ce pot fi folosite si mult mai mult vor fi introduse ca si calcul client -server. Sectiunea urmatoare descrie fiecare din cele patru mecanisme de comunicatie de mai sus care sunt folosite adesea la introducerea comunicatiilor in mediul client-server.

Independenta transportului in retea

O mare varietate de arhitecturi de retea se folosesc azi, fiecare cu propriile protocoale de transport. Aceste arhitecturi includ SNA,OSI,TCP/IP Novell IPX/SPX si s. a. m. d.

Pentru cea mai mare parte, toate aceste familii de protocoale de date pun la dispozitie o mare arie de functii. Cele mai multe softuri client-server suporta o varietate de mecanisme de transport si producatorul BD are nevoie deseori sa fie preocupat cu protocoalele specifice ce vor fi folosite sa "care" datele prin retea.

Mecanismul activarii procesului

Aplicatiile distribuite "folosesc " de obicei un numar mare de procese independente ce ruleaza pe un sistem distribuit print-o retea. Pentru a se folosi cel mai bine resursele de calcul, e de dorit ca, componentele soft sa fie executate doar cand prelucrarea pe care o fac e ceruta cu adevarat. De aceea sistemele de operare si subsistemele "soft retea" trebuie sa ofere mecanisme "retea" pe scara larga, pentru incarcarea componentelor aplicatie in memorie si sa le execute la cerere.

Mecanismul de intilnire client-server

O cerere fundamentala trebuie facuta cand o componenta client face o cerere pentru un serviciu.

Mecanismele de conducere "fir

Un fir consta in executia unei proceduri ce poate opera in concurenta cu executia acelorasi sau a diferitelor proceduri din acelasi program de aplicatie. Serverele permit deseori operatii "multiple fire" pentru a executa aceleasi proceduri in mod concurent, cu scopul de a fi sa serveasca multi clienti in acelasi timp. Procesarile client pot beneficia si de operatorii multifir prin punerea de intrebari la mai multe servere in mod concurent. Multe sisteme de operare ce sunt folosite in mod comun in mediul client-server sunt sisteme de operare multifir.

Mecanisme de securitate

Mecanismele de securitate sunt la fel de importante pentru aplicatiile distribuite ca si pentru aplicatiile centralizate. Oricum, sunt mult mai greu de introdus intr-un mediu distribuit. Un aspect important al securitatii e autentificarea. Mecanismele Networkwide fac posibil ca o componenta soft sa verifice identitatea utilizatorilor sau alte componente soft. Alt aspect al securitatii este autorizatia. Autorizatia faciliteaza controlul asupra accesului dat utilizatorului la resursele din mediul distribuit. O a treia importanta facilitate a securitatii este criptarea datelor. Criptarea e folosita sa previna parti neautorizate sa inteleaga o transmisie ce are loc intre doua parti ce comunica.

Mecanismele de codare si definire a datelor

Acestea ar trebui sa fie disponibile pentru ca permit structurilor de date ce sunt schimbate intre partenerii de comunicatie sa fie definite si codate pentru transmisia in orice fel, care e independenta de orice tehnologie de calcul sau comunicatie. Tehnologia distributiei implica un grad mare de metode pentru a defini structurile de date cum ar fi notatia definitiilor datelor Abstract Syntax Notation One(ASNI).

Mecanismul de transmitere al mesajelor

Mecanismul de transmitere al mesajelor consta in schimbul direct de unitati de date intre componentele client si server ce ruleaza pe sisteme de calcul diferite. Cu acest transfer de mesaje clientul A trimite in retea un mesaj al carei destinatie e serverul B. Serverul B primeste mesajul, face prelucarile cerute si apoi transmite un set de mesaje ce poarta rezultate inapoi la clientul A. (fig7. 6). Aplicatiile distribuite de mare complexitate ce introduc orice configuratie client-server, pot fi construite folosind simple mecanisme de transmitere (trecere de la A la B) de mesaje. Doua forme de mecanisme de transfer a mesajelor pot fi puse la dispozitie pentru introducerea aplicatiilor distribuite :mecanisme de conectare-orientata si neconectare.

Mesaje

Mesaje

Proces server

Proces client

 

Fig. 7. 6 Mecanism de transmitere a mesajelor

Mecanisme de conectare cu pierderi

Cu un mecanism de livrarea datelor prin conectare cu pierdere numit uneori si mecanism datagram, aplicatia sursa transmite doar un mesaj in retea si indica destinatia sau destinatiile la care mesajul trebuie transmis. Mecanismul de transfer al mesajelor face eforturi foarte mari de a livra msajul la destinatie, dar aplicatia sursa nu e informata daca livrarea a fost cu adevarat facuta.

Mecanismele orientate pe conexiuni

Cu un mecanism de trecere a mesajelor orientate pe conectari, doua procese de comunicare fac schimb de mesaje de control cu scopul de a stabili o asociere logica intre ele numita conexiune. Conexiunea e folosita cu scopul de a se asigura ca mesajele sunt schimbate intre cele doua procesoare. Cu un serviciu orientat pe conexiune, mecanismele sunt puse la dispozitie in general pentru detectarea si recuperarea din situatii in care mecanimele sunt pierdute copiate sau recuperate pe durata transmisiei. Cu un mecanism de transmitere de mesaje orientate pe conexie, o aplicatie sursa poate transmite un mesaj intr-o singura operatie doar la o destinatie. E nevoie de o conexiune separata pentru fiecare destinatie daca sunt implicate mai multe destinatii.

Si mecanismele de trecere a mesajelor fara conexiune si cele orientate pe conexiune pot fi folosite pentru crearea de aplicatii distribuite fiabile.

Mecanismul de apelare a functiilor la distanta

Mecanismele Remote procedure call(RPC) extind paradigma programarii apelarii de proceduri de la mediul sistemului de calcul local la un mediu distribuit. Cu o facilitate RPC, procedura ce apeleaza si procedura apelata se pot executa in sisteme diferite din retea (fig 7. 7).

	Procedura de apelare(client)		Procedura de apelare(server)

Fig. 7. 7

Mecanismul RPC face posibila sa se ascunda de programatorul aplicatiei faptul ca are loc distributia. Un scop principal al unui mecanism RPC este sa faca sa para pentru programator ca procedurile indepartate sunt invocate in exact aceeasi maniera ca si procedurile locale. Nu este posibil sa se ajunga la transparenta totala pentru ca sintaxele operatiilor distribuite sunt deseori diferite in mare masura de acelea a acelorasi operatii facute local. De exemplu, cand procedura apelata se executa pe un sistem de calcul diferit de acela care apeleaza, pot aparea un numar de probleme, care nu apar atunci cand cele doua proceduri ruleaza pe acelasi sistem de calcul, incluzind urmatoarele:

Poate exista o pierdere temporara a conexiunii intre cele doua componente in perioada executiei.

Cele doua aplicatii nu au acces la memoria partajata care poate fi folosita pentru transferul de parametrii si rezultate.

Pot aparea probleme care sunt legate gesiune si securitate si care nu apar in mediul local.

Majoritatea mecanismelor RPC pun la dispozitie facilitati pentru mentinerea metodelor de programare conventionale pe cat posibil si pentru manevrarea multor din complexitatile care sunt mostenite in mediul distribuit. Mecanismele RPC sunt construite de obicei din mecanismele de trecere a mesajelor si introduc un protocol simplu de cerere raspuns. Procedura apelanta face o cerere de executie a procedurii apelate si poate trece o serie de parametrii la procedura apelata. Procedura apelata executa atunci isi poate transmite un set de rezultate la procedura apelanta. Un mecanism RPC foloseste formatarea si livrarea mesajelor in retea, care trebuie sa circule intre cele doua proceduri, folosind un proces numit marshaling. Motivul principal pentru folosirea mecanismului RPC in mediile distribuite, este ca depun mult mai multa munca pe care o implica functiile de distributie si face mai usor de realizat aplicatia pentru dezvoltatori.

Mecanismele de comunicatie "peer to -peer "

Mecanismele de comunicare " de la egal la egal" sunt similare cu mecanismul de transfer a mesajelor dar pun la dispozitie un suport integrat pentru folosirea operatiilor commit in doua faze intr-un context de procesare de tranzactii. Aceste mecanisme permit aplicatiilor client si server sa comunice asincronic si totusi sa retina o legatura partajata a unui dialog ce poate consta in interactiuni multiple. Cu acest tip de mecanism de comunicatie, comunicatiile au loc intre doua sau mai multe componente soft care organizate ierarhic cu un initiator al schimbului de mesaje cu root ..

Sunt cateva protocoale de interfete de programe de aplicatii(API) standard pentru mecanismele de comunicatie "de la egal la egal". Cel mai cunoscut este protocolul 6. 2 SMA de la IBM si asociatul sau Interfata programabila comuna pentru comunicatii(CPI-C) si Comunicatii Avansate de la Program la Program (APPC )-interfete programabile de aplicatii.

Mecanisme " de punere in asteptare " a mesajelor

Cu un mecanism "asteptare" uneori numit serviciu de maesaje de incredere, o componenta aplicatie ce ruleaza pe un sistem de calcul poate cerceta o multime mesaje ce sunt adresate altor componente de aplicatii ce pot rula pe alte sisteme de calcul (fig7. 8) In multe cazuri mesajele spuse de componenta sursa nu cer raspunsuri imediate. Un proces sursa spune un mesaj si nu asteapta un raspuns dar face imediat alta treaba. Componenta destinatie poate fi sau nu activa in momentul cand mesajul e ajuns. Daca componenta destinatie nu e activa, mecanismul poate astepta ca, componenta destinatie sa devina activa pentru transmiterea mesajului, sau poate face pasi pentru activarea procesului de destinatie, depinzind de cererile aplicatiei.

Message -Queuing Facility