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Entwurf der ArchitekturCharakteristika einer Client-Server-Architektur
• Der auf dem Client befindliche Teil der Anwendung ist nach der Anmeldung beim serverseitigen Teil der Anwendung in der Regel bis zur Abmeldung permanent mit dem Server verbunden; damit ist es leicht, eine Benutzersitzung zu verfolgen
• Die maximale Anzahl der nebenläufigen Benutzer liegt als Anforderung fest und erleichtert damit den Systementwurf
• Aufwändige Verteilung der Client-Software, da sie auf jedem Client installiert werden muss
• Die Client/Server-Umgebung ist in der Regel bekannt und kann durch die Entwickler
beeinflusst werden, die sowohl für den Client- als auch für den Server-Teil verantwortlich sind. • Plattformänderungen führen u. U. zur Neuprogrammierung von Anwendungsteilen
Entwurf der ArchitekturCharakteristika einer Client-Server-Architektur
Anforderungen an eine transparente Verteilung• Lokation: Aufruf des Objekt erfolgt unabhängig davon, wo sich das aufgerufene Objekt
befindet; bei unterschiedlichen Adressräumen ist eine Interprozesskommunikation notwendig.– Lösung: RPC (Remote Procedure Calls) über Client- und Server-Stubs
• Nebenläufigkeit: Ein Objekt schickt eine Nachricht an ein anderes Objekt, unabhängig davon, ob noch ein weiterer Client einen Dienst von dem Objekt anfordert.
– Lösung: Synchronisation von Threads und Transaktionen• Aktivierung/Passivierung: Es interessiert den Aufrufer eines Objekts nicht, ob dieses erst
"geweckt" werden muss.– Lösung: implizite (De-)Allokation von Systemressourcen und persistente
Speicherung.• Replikation: Dem Sender einer Nachricht ist es egal, ob das aufgerufene Objekt aus
Gründen der Schnelligkeit und Zuverlässigkeit verteilt/repliziert wurde.– Lösung: Koordination der Kopien von Objekten
Entwurf der ArchitekturCharakteristika einer Client-Server-Architektur
DCE-Komponenten• Directory Service verwaltet zu einem Namen Adressen und Zugriffslisten• Time Service synchronisiert die Rechneruhren in einem Netzwerk• Security Service enthält die Authentifizierung (Wer ist Client?, wer ist Server), die
Autorisierung (Berechtigungsvergabe), die Geheimhaltung (Verschlüsselung der Nachrichten) und die Integritätssicherung (Schutz vor Datenmanipulation durch verschlüsselte Prüfsummen)
• File Service liefert ein verteiltes Dateisystem über mehrere Rechner• Threads sind Teile eines Prozesses, die zueinander quasi-parallel ausgeführt werden
können. Mit Threads können Server mehrere Anforderungen gleichzeitig bearbeiten und Clients Abfragen stellen bei weiterhin bedienbarer Oberfläche.
• Mit einem RPC kann eine Anwendung eine Prozedur eines anderen Prozesses (Server) aufrufen:
– Synchroner Ablauf: Server wird gestartet und wartet - Client wird gestartet, ruft den Server (Stub erzeugt Datenpaket und übergibt es dem Transportsystem) - Server bearbeitet die Anforderung - Client empfängt die Ergebnisse
Komponentenbasierte Softwareentwicklung• Erlaubt die einfache, schnelle und preiswerte Herstellung individueller, integrierter
Anwendungen durch Zusammenbau von vorgefertigten Halbfabrikaten bzw. Komponenten
• componentware ist ein abgeschlossener, binärer Software-Baustein, der eine anwendungsorientierte, semantisch zusammengehörende Funktionalität besitzt, die nach außen über Schnittstellen zur Verfügung gestellt wird
• Zwei Komponentenmodelle für Clients – JavaBeans-Modell von Sun – COM/ActiveX-Modell von Microsoft
• Drei Komponentenmodelle für Server – COM+ von Microsoft– Enterprise JavaBeans von Sun– CORBA-Modell der OMG
JavaBeans sind separate, auf Source Code Level erstellte Module, aus denen durch "Kombinieren" (Visual Assembly) größere Applikationen erstellt werden; es gibt dafür visuelle Tools (z.B. Sun JDK, Borland JBuilder)
JavaBean zeigt nach außen:• Eigenschaften (Properties), z.B. Font oder Farbe• Methoden (Methods), z.B. get- & set-Operationen• Ereignisse (Events), z.B. benachrichtigen anderer• "Introspektion" (Introspective) Informationen über
das Innenleben des Beans sind durch die BeanInfo Class verfügbar.
• Der Zustand (state) kann in einem JAR abgespeichert werden.
• Während des Entwurfs kann das Verhalten angepasst werden (Customization)
Entwurf der ArchitekturCharakteristika einer Web-Architektur
• Vier physische Schichten:– Web-Client enthält einen Web-Browser für die Präsentation der
Benutzeroberfläche– Web-Server verteilt HTML-Dokumente, Multimediaobjekte oder Java-applets, die
über das HTTP-Protokoll vom Web-Client angefragt werden, und stellt die Kommunikation des Web-Client mit der Anwendungslogik sicher.
– Anwendungs-Server ist zuständig für die Steuerung der Geschäft-Objekte– Daten-Server ist zuständig für die Verwaltung der persistenten Daten
• Durch das HTTP-Protokoll wird bei jeder Benutzeranfrage einer Web-Seite eine TCP-Verbindung mit dem Web-Server aufgebaut, eine Anfrage gesendet, vom Server bearbeitet und nach Rücksendung der Antwort die TCP-Verbindung wieder beendet
• Es gibt also keine permanente Verbindung zwischen Web-Client und Web-Server.• Web-Anwendungen haben eine potenziell unbegrenzte Anzahl von Benutzern• Auf die Laufzeitumgebung des Web-Clients haben die Entwickler – außer bei Intranet-
Entwurf der ArchitekturCharakteristika einer Web-Architektur
Dokumentation der Web-Architektur am Beispiel eines 3Rechnersystems• wichtig dabei ist die Angabe der Produkt-Versionen, z.B. MS Explorer V3.02, Netscape
Navigator V3.0, MS Internet Information Server V4.0, ASP=ActiveServerPages V1.5c, ODBC von Oracle V200.0301, SQL-Net V2.3 und Oracle V7.3
Serverseitiges Web-Konzept:• Statt einer einfachen HTML-Seite ruft der Web-Browser (ausgelöst z.B. durch das
Anklicken eines Hyperlinks) ein Skript auf dem Server auf und übergibt gleichzeitig Parameter an das Skript
• Das Skript führt eine Reihe von Aktionen durch und produziert eine Ausgabe (meist eine HTML-Seite), die zum Browser geschickt und dem Benutzer angezeigt wird.
• Folgende „Sprachen“ kommen zum Einsatz: Perl, PHP, Servlets (Java-Programme), JSP, ASP
• Viele Web-Server können durch Plugins um beliebige Skript-Konzepte erweitert werden
Clientseitiges Web-Konzept:• Kleine Programme (Skripte), die in eine HTML-Seite eingebettet sind und vom Browser
ausgeführt werden, z.B. zur Prüfung der Eingaben vor Verschickung an den Web-Server• Mit einem clientseitigen Skript lässt sich oft eine bessere Reaktionszeit erzielen und die
Netzbelastung senken, indem Fehlermeldungen nicht übertragen werden müssen.• Folgende „Sprachen“ kommen zum Einsatz: JavaScript & Visual Basic Script
Der Servlet Container (früher Servlet Engine genannt) übersetzt Anfragen, die nach einem bestimmten Protokoll gebildet wurden, in ein Objekt, das dem Servlet übergeben wird, und erzeugt eine Antwort. Zusätzlich regelt die Servlet Engine den Lebenszyklus der Servlets (Servlets are small, plattform independent Java classes compiled to an architecture neutral bytecode that can be loaded dynamically into and run by a web Server [SUN])
BrowserHTTP Server
HTTP Request
HTTP Response
Servlet Container
Static Content
Servlet
Beispiel “Seminarorganisation”:• Kunden sollen Anfragen und Anregungen über ein HTML-Formular eingeben (s. Quellcode)• Web-Browser erzeugt aus dem HTML-Formular eine Eingabemaske (s. Bild)• das Servlet verschickt eine Email (s. Bild)• das Servlet erzeugt eine Antwort für den Web-Browser (s. Bild)
Servlet-API • Mit der Operation init() werden alle notwendigen Initialisierungen (z.B. Lesen von
Konfigurationsinformationen oder Laden von kostenintensiven Ressourcen) durchgeführt• Trifft eine Anfrage ein, so weist ihr die Servlet Engine einen eigenen Thread zu, der die
Operation service() des Servlets aufruft und damit die Anfrage an entsprechende Operationen der Klasse HttpServlet weiterleitet
• service() bekommt Referenzen auf ein Anfrage-Objekt vom Typ ServletRequest und ein Antwort-Objekt vom Typ ServletResponse übergeben
• Wenn alle Service-Threads terminiert sind, ruft die Servlet Engine die Operation destroy() auf, so daß die Servlet-Objekte vernichtet werden
• Man kann ein Servlet schreiben, indem man eine Unterklasse von GenericServlet bildet und anschließend die Operation service() in der Unterklasse implementiert
• Soll jedoch eine HTTP-spezifische Implementierung erfolgen, so ist die Nutzung der Unterklasse HttpServlet von GenericServlet sinnvoll (es muß lediglich die korrespondierende Operation der Klasse HttpServlet überschrieben werden, z.B. behandelt die doGet()-Operation eine HTTP-GET- und die doPost()-Operation eine HTTP-POST-Anfrage. )
• Ein Client stellt eine Anfrage (Request) an einen Server, der anschließend eine Antwort (Response) zurückschickt
• Vom Protokoll (zustandslos) wird nicht unterstützt, daß mehrere Anfragen zu einem Kontext gehören, da nach jeder Anfrage die Verbindung getrennt wird.
• HTTP kennt folgende Zugriffsoperationen: GET, HEAD, POST, PUT, DELETE, ..• Aufbau einer GET-Anfrage
– Server bekommt eine URL zugeschickt, ggf. mit Parametern (hinter „?“)– Antwort: Dokument, das die URL bezeichnet – Wird durch die URL ein Programm bezeichnet, das dynamisch Daten erzeugt,
dann wird die Programmausgabe als Antwort zurückgeschickt und nicht das Programm selbst
• GET http://www.software-technik.de HTTP/1.0. (Methode, URL und HTTP-Version stehen in einer Request line))
• http://de.altavista.com/cgi-bin/query?pg=q&sc=on&q=Software-Technik&kl=de&what=de („&“ trennt die einzelnen Parameter)
Entwurf einer Web-ArchitekturJava server pages (JSP)
Wenn ein Client auf eine JSP (Textdatei mit HTML-Anteilen und JSP-Markierungen) zugreifen möchte, so wird die Seite, falls noch nicht geschehen, von der so genannten JSP Engine zunächst in ein Servlet übersetzt und anschl. ausgeführt, die Ausgabe dieses Servlets wird dann an den Client zurückgeschickt
: JSP Engine: Web-Server
öffne JSP
:Web-Browser
schickeAnfrage
:ServletEngine
[JSP noch nicht in Servlettransformiert]transformiere in Servlet
Entwurf einer Web-ArchitekturActive server pages (ASP)
• ASP ist ein serverseitiges Skript-Konzept von Microsoft und setzt auf den Microsoft Internet Information Services (IIS) auf
• Eine Active Server Page (Dateiendung: .asp) ist eine HTML-Datei, die neben den üblichen Elementen, wie HTML, Bildern oder Java-Applets/ActiveX-Steuerelemente auch
Skript-Programme <% Skript-Programm %> enthält, die vom Web-Server ausgeführt werden, bevor die Seite an den Browser übertragen wird
• Aus einem Skript heraus kann auf serverseitige Komponenten (z.B. Geschäftsobjekte) zugegriffen werden, damit ist es z.B. möglich, über ADO-Objekte (ActiveX Data Objects ist eine COM-basierte, objektorientierte Schale um eine meist relationale Datenbank). eine Datenbank-Anfrage zu stellen und das Ergebnis dieser Anfrage in Form von HTML-Code in die Seite zu integrieren
• Meist benutzte Skript-Sprachen sind Visual Basic Script und JScript
Entwurf einer Web-ArchitekturCommon Gateway Interface (CGI)
• Bei CGI schickt der Web-Browser seine HTTP-Anfrage als Kommandozeile an den Server, die URL bezeichnet in diesem Fall aber keine HTML-Seite, sondern ein ausführbares Programm, z.B. www.server-name.de/cgi-bin/programm-name (Das Verzeichnis cgi-bin ist als Programmverzeichnis nicht vorgeschrieben, wird jedoch von vielen Servern verwendet)
• CGI-Standard stammt aus den Anfängen des Web: herstellerunabhängiger, nicht-kommerziell, sprachenunabhängig.
• CGI spezifiziert die Kommunikation zwischen dem Web-Server und einem externen CGI-Programm (CGI-Script); diese CGI-Skripte können in beliebigen Sprachen geschrieben werden, am häufigsten wird Perl verwendet.
• Es existieren eine Vielzahl von Web-Servern und Werkzeugen – viele davon als freeware• Der Web-Server startet für jede Ausführung eines CGI-Skriptes einen neuen Prozeß auf
dem Server: Dies ist speicher- und zeitaufwendig• Die schlechte Performance von CGI-Skripten wird dazu führen, daß diese Technik
mittelfristig von anderen Konzepten (servlets, JSP, ASP) abgelöst wird
Entwurf einer Web-ArchitekturExtensible Markup Language (XML)
• Mit XML werden logische Dokumenten-Strukturen beschrieben: sehr geringer Sprachumfang, definiert keine einzige Markierung, Autor überlegt sich selbst passende Markierungen
• Ein XML-Element ist der von einer öffnenden und schließenden Markierung eingeschlossene Teil eines XML-Dokuments, es gibt auch Elemente ohne Inhalt, die bestehen nur aus einer einzelnen Markierung, z.B. zeigt <Einschreiben/> an, daß der Brief als Einschreiben verschickt werden soll (ohne Inhalt)
• Am Anfang eines Dokuments stehen Angaben zur verwendeten XML-Version• Jedes Element kann zusätzlich Attribute enthalten, die hinter dem Element-Namen als
Name-Wert-Paare geschrieben werden, z.B. <Brief Druckdatum="2000-07-5">...</Brief>
• XML unterscheidet zwischen Groß- und Kleinschreibung.
Entwurf einer Web-ArchitekturExtensible Markup Language (XML)
Dokumenttyp-Definitionen (DTDs)• beschreiben die Struktur von XML-Dokumenten• und sind in das Dokument integriert oder das Dokument enthält die URL, wo die DTD
• PHP-Interpreter filtert die Einbettungen heraus• Syntax ähnlich wie C, Java oder Javascript• Über SQL Zugriff auf Datenbanken (ODBC, Oracle, ..)• Session-Management erlaubt die Definition von Variablen mit einer Lebensdauer über