Взаимодействие компонент распределенной системы

2.3. Дальний вызов процедур

Идея удаленного вызова процедур ( remote procedure call, RPC ) появилась в середине 80-х годов и заключалась в том, что при помощи промежуточного программного обеспечения функцию на удаленном компьютере можно вызывать так же, как и функцию на локальном компьютере. Чтобы удаленный вызов происходил прозрачно с точки зрения вызывающего приложения, промежуточная среда должна предоставить процедуру-заглушку ( stub ), которая будет вызываться клиентским приложением. После вызова процедуры-заглушки промежуточная среда преобразует переданные ей аргументы в вид, пригодный для передачи по транспортному протоколу, и передает их на удаленный компьютер с вызываемой функцией. На удаленном компьютере параметры извлекаются промежуточной средой из сообщения транспортного уровня и передаются вызываемой функции (рис. 2.2). Аналогичным образом на клиентскую машину передается результат выполнения вызванной функции.

Рис. 2.2. Удаленный вызов процедур

Существует три возможных варианта удаленного вызова процедур.

1. Синхронный вызов: клиент ожидает завершения процедуры сервером и при необходимости получает от него результат выполнения удаленной функции;
2. Однонаправленный асинхронный вызов: клиент продолжает свое выполнение, получение ответа от сервера либо отсутствует, либо его реализация возложена на разработчика (например, через функцию клиента, удалено вызываемую сервером).
3. Асинхронный вызов: клиент продолжает свое выполнение, при завершении сервером выполнения процедуры он получает уведомление и результат ее выполнения, например через callback -функцию, вызываемую промежуточной средой при получении результата от сервера.

Процесс преобразования параметров для передачи их между процессами (или доменами приложения в случае использования .NET) при удаленном вызове называется маршализацией ( marshalling ). Преобразование экземпляра какого-либо типа данных в пригодный для передачи за границы вызывающего процесса набор байт называется сериализацией. Десериализация – процедура, обратная сериализации – заключается в создании копии сериализованного объекта на основе полученного набора байт. Такой подход к передаче объекта между процессами путем создания его копий называется маршализацией по значению ( marshal by value ), в отличие от рассматриваемой в следующем разделе маршализации по ссылке.

Процесс сериализации должен быть определен для всех типов данных, передаваемых при удаленном вызове. К ним относятся параметры вызываемой функции и возвращаемый функцией результат. В случае передачи параметров по ссылке сериализации подлежат ссылаемые объекты, поскольку для самих указателей сериализация не может быть применена. Это затрудняет использование механизма удаленного вызова в языках, поддерживающих указатели на объекты неизвестного типа.

2.4. Использование удаленных объектов

В связи с переходом разработчиков прикладных программ от структурной парадигмы к объектной появилась необходимость в использовании удаленных объектов ( remote method invocation, RMI ). Удаленный объект представляет собой некоторые данные, совокупность которых определяет его состояние. Это состояние можно изменять путем вызова его методов. Обычно возможен прямой доступ к данным удаленного объекта, при этом происходит неявный удаленный вызов, необходимый для передачи значения поля данных объекта между процессами. Методы и поля объекта, которые могут использоваться через удаленные вызовы, доступны через некоторый внешний интерфейс класса объекта. Внешний интерфейс компоненты распределенной системы в таких системах обычно совпадает с внешним интерфейсом одного из входящих в компоненту классов.

В момент, когда клиент начинает использовать удаленный объект, на стороне клиента создается клиентская заглушка, называемая посредником ( proxy ). Посредник реализует тот же интерфейс, что и удаленный объект. Вызывающий процесс использует методы посредника, который маршализирует их параметры для передачи по сети, и передает их по сети серверу. Промежуточная среда на стороне сервера десериализует параметры и передает их заглушке на стороне сервера, которую называют каркасом ( skeleton ) или, как и в удаленном вызове процедур, заглушкой (рис. 2.3). Каркас связывается с некоторым экземпляром удаленного объекта. Это может быть как вновь созданный, так и существующий экземпляр объекта, в зависимости от применяемой модели использования удаленных объектов, которые будут рассмотрены ниже.

Весь описанный процесс называется маршализацией удаленного объекта по ссылке ( marshal by reference ). В отличие от маршализации по значению, экземпляр объекта находится в процессе сервера и не покидает его, а для доступа к объекту клиенты используют посредников. При маршализации же по значению само значение объекта сериализуется в набор байт для его передачи между процессами, после чего следует создание его копии в другом процессе.

Рис. 2.3. Использование удаленных объектов

Как и удаленный вызов процедур, вызов метода удаленного объекта может быть как синхронным, так и асинхронным. Существует две особенности при использовании удаленных объектов, не встречавшихся в удаленном вызове процедур. Во-первых, если на момент формирования концепции удаленного вызова процедур исключения ( exceptions ) еще не поддерживались распространенными языками и не использовались, то в дальнейшем они стали методом информирования вызывающей стороны о встреченных вызываемой стороной проблемах. Таким образом, в системах, использующих удаленные объекты, сериализации подвержены как параметры метода и его результат, так и выбрасываемые при выполнении удаленного метода исключения. Во-вторых, в качестве параметра или результата методов могут тоже передаваться ссылки на удаленный объект (рис. 2.4), если вызывающий удаленный метод клиент также может является сервером RMI.

Рис. 2.4. Передача удаленному методу ссылки на объект, маршализируемый по ссылке

При использовании удаленных объектов проблемными являются вопросы о времени их жизни:

• в какой момент времени создается экземпляр удаленного объекта;
• в течение какого промежутка времени он существует.

Для описания жизненного цикла в системах с удаленными объектами используются два дополнительных понятия:

• активация объекта: процесс перевода созданного объекта в состояние обслуживания удаленного вызова, то есть связывания его с каркасом и посредником.
• деактивация объекта: процесс перевода объекта в неиспользуемое состояние.

Выделяют три модели использования удаленных объектов – модель единственного вызова ( singlecall ), модель единственного экземпляра ( singleton ), а так же модель активации объектов по запросу клиента ( client activation ). Первые две модели так же иногда называют моделями серверной активации ( server activation ), хотя, строго говоря, активация всегда происходит на сервере после какого-либо запроса от клиента.