I. Bus logiciel ?

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I. Bus logiciel ?

• Mireille Blay-Fornarino
• blay_at_essi.fr

Daprès Raphael.Marvie_at_lifl.fr et Sacha
Krakowiak Et (cf. références en bas des pages)
2
Objectifs de ce cours

• Introduire les principes de base de
  larchitecture des intergiciels
• via une démarche systématique basée sur le
  besoin.

3
Méthodologie suivie pour ce cours

• Découvrir la structuration dun bus logiciel
  réparti, en concevant un petit bus simple  from
  scratch .
• Construire un bus logiciel en 10 étapes
• Chaque étape est un raffinement de la précédente
• Etape i 1 meilleure structuration de létape
  i
• A chaque étape, sil y a lieu,
• Identification des principaux schémas
  darchitecture

Raphael.Marvie_at_lifl.fr
4
Etapes

• Sockets
• Gestionnaire de connexions
• Codage et discrimination des requêtes
• Gestion de plusieurs requêtes sur une seule
  connexion
• Séparation entre Gestionnaire de connexions et
  servants
• Réification des services découplage code métier
  et technique
• Proxy isolation du client
• Transparence de la répartition  stringware 
• Décodage et encodage des données
• Références distantes
• Abstraction de désignation des sockets
• Adaptateurs dobjets plusieurs servants
  simultanément
• Gestion dexception, références typées,
• Service de désignation

Mireille Blay-Fornarino
5
Les Services

• Service 1 Hello world
• Une méthode hello avec un paramètre de type
  chaîne et retourne une chaîne hello,
  paramètre
• Deux méthodes lower et upper qui retournent le
  paramètre de type chaîne en minuscule ou
  majuscules
• Service 2 Nombres premiers
• Calcule si un nombre est premier et retourne un
  booléen
• Calcule le carré dun nombre passé en paramètre
• Calcule la division de deux nombres passés en
  paramètre

6
1. Au début était la socket
7
Principe

• Deux programmes écrits en deux classes Java
• Une pour le serveur Server.java
• Une pour le client Client.java
• Dans chaque classe est implémenté
• Le code fonctionnel manipulation des chaînes
• Le code technique construction / analyse des
  messages réseau

8
Architecture version  socket 
Client
Serveur
Réseau
9
Modélisation des Interactions
10
Côté serveur

• Initialisation du réseau
• Instanciation dune socket serveur
• Gestion des requêtes
• Attente de connexion (accept)
• Initialisation des flux dentrée et de sortie
• Evaluation des requêtes
• Lecture de la requête sur le flux dentrée
• Création de la chaîne à retourner
• Ecriture de la réponse sur le flux de sortie

11
Code serveur (i)

• package step1
• import java.io.
• import java.net.
• public class Server
• private ServerSocket asock
• public Server () throws Exception
• this.asock new ServerSocket (12345)
• public static void main (String args)
• Server s new Server ()
• s.run ()

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Code serveur (ii)

• public void run () throws Exception
• while (true)
• Socket sock this.asock.accept ()
• BufferedReader in new BufferedReader
• (new InputStreamReader(sock.getInputStream
  ()))
• DataOutputStream out
• new DataOutputStream (sock.getOutputStream
  ())
• String msg in.readLine ()
• String res "Hello, " msg "\n" //
  fonctionnel
• out.writeBytes (res)

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Côté client

• Initialisation du réseau
• Instanciation dune socket de communication
  (connexion implicite)
• Gestion de léchange réseau
• Initialisation des flux dentrée et de sortie
• Demande de service
• Ecriture de la requête sur le flux de sortie
• Lecture de la réponse sur le flux entrée
• Affichage de la chaîne retournée
• Fermeture de la connexion

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Code client (i)

• package step1
• import java.io.
• import java.net.
• public class Client
• private Socket sock
• public Client () throws Exception
• this.sock new Socket ("localhost", 12345)
• public static void main (String args) throws
  Exception
• Client c new Client ()
• c.run (args0)

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Code client (ii)

• public void run (String msg) throws Exception
• BufferedReader in new BufferedReader
• (new InputStreamReader(this.sock.getInputStream
  ()))
• DataOutputStream out
• new DataOutputStream (this.sock.getOutputStream
  ())
• out.writeBytes (msg "\n")
• String res in.readLine ()
• System.out.println ("Server replied " res)
• this.sock.close()

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Bénéfices et limitations

• Bénéfices
• Invocation dun service distant (hello world)
• Permet de réaliser des applications client /
  serveur
• Limitations
• Une seule connexion cliente à la fois
• Beaucoup de code très technique / peu de code
  métier (40 lignes de code technique pour une
  ligne de code métier)
• Un beau plat de spaghettis, difficilement
  évolutif

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2. Gestionnaire de connexions
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Principe

• Du côté serveur
• Etablissement de la connexion par le serveur
  (accept)
• La gestion de la connexion est déléguée à un
  objet Manager qui gère une connexion
• Du côté client
• Rien ne change pour le moment
• Réutilisation du client de létape 1

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Architecture version 2
Client
Manager
Réseau
20
Interactions version 2
21
Côté serveur (Serveur)

• Initialisation
• De la socket dadministration / serveur
• Création dun manager de connexions
• Gestion des requêtes
• Attente de connexion
• Délégation au manager

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Côté serveur (Manager)

• Initialisation
• Rien de spécial
• Gestion des requêtes
• Initialisation du flux dentrée et de sortie
• Evaluation de la requête
• Lecture de la requête sur le flux entrée
• Création de la chaîne à retourner
• Ecriture de la réponse sur le flux de sortie

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Code Serveur (i)

• package step2
• import java.io.
• import java.net.
• public class Server
• private ServerSocket asock
• private Manager mgr
• public Server () throws Exception
• this.asock new ServerSocket (12345)
• this.mgr new Manager ()

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Code Serveur (ii)

• public void run () throws Exception
• while (true)
• Socket sock this.asock.accept ()
• this.mgr.process (sock)
• public static void main(String argv) throws
  Exception
• Server s new Server ()
• s.run ()

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Code Manager

• package step2
• import java.io.
• import java.net.
• public class Manager
• public Manager () throws Exception
• public void process (Socket sock) throws
  Exception
• BufferedReader in ...
• DataOutputStream out ...
• String msg in.readLine ()
• String res "Hello, " msg "\n"
• out.writeBytes (res)

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Bénéfices et limitations

• Bénéfices
• Ebauche de structuration
• Distinction entre établir une connexion et la
  gérer
• Limitations
• Le manager ne sait répondre quà une invocation
• Le code nest pas encore objet (i.e. le service)

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3. Décodage des requêtes
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Principe

• Côté serveur
• Le manager propose plusieurs services
• Le manager gère plusieurs requêtes par connexion
• Côté client
• Utilise les services séquentiellement
• Réalise plusieurs invocations avec la même
  connexion

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Architecture version 3
Client
Manager
Réseau
30
Interactions version 3
31
Côté serveur

• Gestion des requêtes par le Manager
• Initialisation des flux dentrée et de sortie
• Evaluation de la requête
• Lecture de la requête sur flux dentrée
• Décodage de la requête (quel service ?)
• requête numéro de service arguments
• Evaluation du service demandé
• Ecriture de la réponse sur flux de sortie

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Code Manager (i)

• public void process (Socket sock) throws
  Exception
• BufferedReader in ...
• DataOutputStream out ...
• while (true)
• String msg in.readLine ()
• if (msg null) // end of client connexion
• break
• String res
• switch (msg.charAt (0))

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Code Manager (ii)

• case 0
• res "hello, " msg.substring (1) "\n"
• break
• case 1
• Res msg.substring (1) .toLowerCase () "\n"
• break
• case 2
• res msg.substring (1) .toUpperCase () "\n"
• break
• default
• res "Unknow operation requested"
• out.writeBytes (res)

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Côté client

• Initialisation du réseau
• Instanciation de la socket de communication
• Gestion des échanges réseaux
• Initialisation des flux dentrée et de sortie
• Demande de service (x3)
• Requête réseau numéro de service arguments
• Ecriture requête, lecture réponse et affichage
• Fermeture de la connexion

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Code Client (i)

• public void run (String msg) throws Exception
• BufferedReader in ...
• DataOutputStream out ...
• String res
• out.writeBytes ("0" msg "\n")
• res in.readLine ()
• System.out.println ("Server replied (hello) "
  res)

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Code Client (ii)

• out.writeBytes ("1" msg "\n")
• res in.readLine ()
• System.out.println ("Server replied (lower) "
  res)
• out.writeBytes ("2" msg "\n")
• res in.readLine ()
• System.out.println ("Server replied (upper) "
  res)
• this.sock.close()

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Bénéfices et limitations

• Bénéfices
• Un seul serveur propose plusieurs services
• Utilisation dune seule connexion par client
• Limitations
• Le code du service nest toujours pas objet
• Le code client est toujours un plat de spaghetti

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4. Passage à un service objet
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Principe

• Côté serveur
• Le service est implémenté comme un objet le
  Servant
• Le manager est dédié au réseau
• décode les requêtes
• invoque le Servant
• Côté client
• Rien ne change

40
Architecture version 4
Servant
Client
Manager
Réseau
41
Interactions version 4
42
Côté serveur

• Initialisation du Manager dans le serveur
• Passage du Servant comme paramètre
• Gestion des requêtes par le Manager
• Initialisation des flux
• Evaluation des requêtes
• lecture et décodage de la requête
• invocation du Servant
• écriture de la réponse

43
Code Server

• public class Server
• private ServerSocket asock
• private Manager mgr
• public Server () throws Exception
• this.asock new ServerSocket (12345)
• this.mgr new Manager (new Servant ())
• // unchanged

44
Code Servant

• public class Servant
• public String hello (String msg)
• return "hello, " msg
• public String lower (String msg)
• return msg.toLowerCase ()
• public String upper (String msg)
• return msg.toUpperCase ()

45
Code Manager (i)

• public class Manager
• private Servant ref
• public Manager (Servant s) throws Exception
• this.ref s
• public void process (Socket sock) throws
  Exception
• BufferedReader in ...
• DataOutputStream out ...
• while (true)
• String msg in.readLine ()
• if (msg null) // no more to be read
• break
• String res
• switch (msg.charAt (0))

46
Code Manager (i)

• case 0
• res this.ref.hello (msg.substring (1)) "\n"
  
• break
• case 1
• res this.ref.lower (msg.substring (1)) "\n"
  
• break
• case 2
• res this.ref.upper (msg.substring (1)) "\n"
  
• break
• default
• res "Unknow operation requested"
• out.writeBytes (res)

47
Bénéfices et limitations

• Bénéfices
• Découplage complet entre code technique et code
  métier (côté serveur)
• Les services sont implantés comme des objets
  (Servant)
• Limitations
• Linterface du service nest pas connue comme
  telle du client
• Le code client nest toujours pas objet

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5. Passage à lobjet du côté client
49
Principe

• Côté serveur
• Définition dun contrat à partager avec le
  client
• Le servant implémente le contrat commun
• Côté client
• Utilisation dun objet représentant le service
  Proxy
• Même interface que le service
• Encapsule le code technique de gestion du réseau

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Architecture version 5
Servant
Client
Contrat
Proxy
Manager
Réseau
51
Interactions version 5
52
Côté serveur

• Modifications
• Définition dun contrat de service
• Le servant implémente le contrat de service
• Contrat de service
• Définit toutes les méthodes accessibles à
  distance
• Chaque méthode peut lever une exception liée au
  réseau

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Contrat de service

• package step5
• interface Service
• public String hello (String msg) throws Exception
  
• public String lower (String msg) throws Exception
  
• public String upper (String msg) throws Exception
  

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Modification du Servant

• public class Servant implements Service
• public String hello (String msg) throws
  Exception
• return "hello, " msg
• public String lower (String msg) throws
  Exception
• return msg.toLowerCase ()
• public String upper (String msg) throws
  Exception
• return msg.toUpperCase ()

55
Côté client

• Programme client
• Instancie un proxy
• Invocation des méthodes du proxy
• Mise en oeuvre du Proxy
• Implémente linterface de contrat
• Initialise la connexion au serveur
• Gère toute la partie échanges réseaux

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Code du Client

• public class Client
• private Socket sock
• private Service ref
• public Client () throws Exception
• this.ref (Service) new Proxy ()
• public void run (String msg) throws Exception
• System.out.println (this.ref.hello (msg))
• System.out.println (this.ref.lower (msg))
• System.out.println (this.ref.upper (msg))

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Code du Proxy (i)

• public class Proxy implements Service
• private Socket sock
• private BufferedReader in
• private DataOutputStream out
• public Proxy () throws Exception
• this.sock new Socket ("localhost", 12345)
• this.in ...
• this.out ...
• public String hello (String msg) throws Exception
  
• this.out.writeBytes ("0" msg "\n")
• String res this.in.readLine ()
• return res

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Code du Proxy (ii)

• public String lower (String msg) throws Exception
  
• this.out.writeBytes ("1" msg "\n")
• String res this.in.readLine ()
• return res
• public String upper (String msg) throws Exception
  
• this.out.writeBytes ("2" msg "\n")
• String res this.in.readLine ()
• return res
• protected void finalize () throws Throwable
• this.sock.close ()

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Proxy Bilan

• Contexte
• Applications constituées dun ensemble dobjets
  répartis un client accède à des services
  fournis par un objet pouvant être distant (le
  servant)
• Problème
• Définir un mécanisme daccès qui évite au client
• Le codage en dur de lemplacement du servant
  dans son code
• Une connaissance détaillée des protocoles de
  communication
• Propriétés souhaitables
• Accès efficace et sûr
• Programmation simple pour le client idéalement,
  pas de différence entre accès local et distant
• Contraintes
• Environnement réparti (pas despace unique
  dadressage)
• Solutions
• Utiliser un représentant local du servant sur le
  site client (isole le client du servant et du
  système de communication)
• Garder la même interface pour le représentant et
  le servant
• Définir une structure uniforme de représentant
  pour faciliter sa génération automatique

C 2003 - Sacha Krakowiak
60
Usage de Proxy
C 2003 - Sacha Krakowiak
61
Définitions dinterfaces

• Partie opérationnelle
• Interface Definition Language (IDL)
• Pas de standard indépendant
• IDL CORBA
• Java et C définissent leur propre IDL
• WSDL
• Partie contractuelle
• Plusieurs niveaux de contrats
• Sur la forme spécification de types -gt
  conformité syntaxique
• Sur le comportement (1 méthode) assertions -gt
  conformité sémantique
• Sur les interactions entre méthodes
  synchronisation
• Sur les aspects non fonctionnels (performances,
  etc.) contrats de QoS

C 2003 - Sacha Krakowiak
62
Bénéfices et limitations

• Bénéfices
• Du point de vue du client la répartition est
  masquée
• Le service est vu et manipulé comme un objet
  local
• Limitations
• Comment utiliser des paramètres autres que de
  type String ?
• Comment désigner un service distant (sans le
  coder en dur) ?

63
6. Encodage et décodage des données
64
Principe

• Traduction des paramètres
• Empaquetage application vers les messages
  réseau
• type de base vers représentation chaîne
• Dépaquetage messages réseau vers application
• représentation chaîne vers type de base
• Opérations de traduction symétriques
• Serveur dépaquetage des paramètres,
  empaquetages des valeurs de retour
• Client empaquetage des paramètres, dépaquetages
  des valeurs de retour

65
Architecture version 6
Servant
Client
Contrat
Proxy
Manager
Réseau
66
Interactions version 6
67
Côté serveur

• Modification du contrat de service
• Offre une opération supplémentaire
• Calcul du carré dun entier (retourne un entier)
• Modification de la mise en oeuvre
• Manager message réseau supplémentaire et
  décodage entier
• Servant implémentation de la nouvelle méthode

68
Contrat Service

• interface Service
• public String hello (String msg) throws Exception
  
• public String lower (String msg) throws Exception
  
• public String upper (String msg) throws Exception
  
• public int sqr (int a) throws Exception

69
Code Manager

• public void process (Socket sock) throws
  Exception
• // unchanged
• switch (msg.charAt (0))
• // unchanged for 0-2
• case 3
• int val Integer.parseInt (msg.substring
  (1))
• res "" this.ref.sqr (val) "\n"
• break
• default
• res "Unknow operation requested"
• out.writeBytes (res)

70
Code Servant

• public class Servant implements Service
• // unchanged
• public int sqr (int val) throws Exception
• return val val

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Côté client

• Modification de la mise en oeuvre
• Le proxy implémente la nouvelle opération
• Le programme client utilise la nouvelle opération
• Mise en oeuvre du Proxy
• Empaquetage de lentier paramètre dans une chaîne
• Dépaquetage de lentier contenu dans la chaîne
  retour

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Code Proxy

• public class Proxy implements Service
• // unchanged
• public int sqr (int val) throws Exception
• this.out.writeBytes ("3" val "\n")
• String res this.in.readLine ()
• return Integer.parseInt (res)

73
Code Client

• public class Client
• // unchanged
• public void run (String msg) throws Exception
• System.out.println (this.ref.hello (msg))
• System.out.println (this.ref.lower (msg))
• System.out.println (this.ref.upper (msg))
• int res this.ref.sqr (123)
• System.out.println (res)

74
Bénéfices et limitations

• Bénéfices
• Utilisation transparente des types de base autres
  que String
• Vision objet dune application répartie
• Limitations
• Comment désigner un service distant sans le coder
  en dur ? (this.sock new Socket ("localhost",
  12345))
• Comment écrire un client pouvant utiliser
  plusieurs services ?

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7. Notion de référence distante
76
Principe

• Désignation dun service distant
• Equivalent à une référence Java mais en réparti
• Permet détablir une connexion avec un service
• Définition dune référence (base)
• Hôte distant adresse IP
• Serveur distant port IP

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Architecture version 7
Servant
Client
Contrat
Proxy
Manager
Réseau
78
Interactions version 7
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Côté client

• Fourniture de la référence du serveur
• Propriété java contenant la référence
• Référence donnée sous la forme machineport
• Ajout dune méthode de gestion des références
• Analyse la référence
• Instancie et initialise le Proxy daccès au
  service
• utilisation avec une référence
• gt java D service.referencelocalhost12345
• step7.Client Tout le Monde

80
Code Client

• public class Client
• private Service ref
• public Client () throws Exception
• this.ref (Service) this.ref2proxy ()
• // other methods unchanged

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Code Client

• public Proxy ref2proxy () throws Exception
• Properties props System.getProperties ()
• String ref props.getProperty ("service.reference
  ")
• if (ref null)
• throw new Exception ("no server reference given")
  
• String parts ref.split ("")
• if (parts.length lt 2)
• throw new Exception ("malformed reference")
• String host parts 0
• int port Integer.parseInt (parts 1)
• return new Proxy (host, port)

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Bénéfices et limitations

• Bénéfices
• Le code client nest pas lié à une instance de
  serveur
• Possibilité dutiliser différents serveurs
• Limitations
• Un seul objet service par serveur
• Un client ne peut utiliser quun objet à la fois
• Le client doit connaître le type de la référence
  à la compilation