Oсновные архитектурные принципы

Основное назначение CORBA и COM - поддержка разработки и развертывания сложных объектно-ориентированных прикладных систем.

Для чего нужны эти модели? Любого отдельно взятого объектно-ориентированного языка недостаточно для написания распределенных вычислительных систем. Очень часто различные компоненты программной системы требуют реализации на разных языках и, возможно, разных аппаратных платформах. С помощью объектных моделей множество объектов приложения, в том числе и на различных платформах, взаимодействуют друг с другом и реализуют бизнес-процессы, создавая видимость единого целого.

Функции CORBA и COM - это функции промежуточного программного обеспечения объектной среды. Для того чтобы обеспечить взаимодействие объектов и их интеграцию в цельную систему, архитектура промежуточного уровня должна реализовать несколько базовых принципов.

Независимость от физического размещения объекта. Компоненты программного обеспечения не обязаны находиться в одном исполняемом файле, выполняться в рамках одного процесса или размещаться на одной аппаратной системе.
Независимость от платформы. Компоненты могут выполняться на различных аппаратных и операционных платформах, взаимодействуя друг с другом в рамках единой системы.
Независимость от языка программирования. Различия в языках, которые используются при создании компонентов, не препятствуют их взаимодействию друг с другом.

CORBA и COM во многом различны, однако сходны в том, каким образом в них достигается реализация этих принципов. Это клиент-серверные технологии, в которых функциональность объекта предоставляется клиенту посредством обращения к абстрактным интерфейсам. Интерфейс определяет набор методов, которые реализуют функции, присущие данному классу объектов. Интерфейс дает клиенту возможность только вызывать тот или иной метод, скрывая от него все детали его реализации.

Рис.1. Механизм вызова удаленной процедуры

Клиент получает доступ к объекту только путем вызова метода, определенного в интерфейсе объекта. Это означает, что реальные действия выполняются в адресном пространстве объекта, возможно, удаленном по отношению к процессу клиента.
Сокрытие деталей реализации и позволяет в конечном итоге добиться слаженного взаимодействия компонентов в независимости от того, где и на какой платформе они реализованы и какой язык программирования для этого использовался. В обеих технологиях взаимодействие между клиентским процессом и сервером объекта, то есть процессом, который порождает и обслуживает экземпляры объекта, использует механизм объектный вариант вызова удаленной процедуры (RPC, remote procedure call). На рис. 1 показана типичная структура RPC - старейшей из технологий промежуточного программного обеспечения. Механизм RPC реализует схему передачи сообщений, в соответствии с которой в распределенном клиент-серверном приложении процедура-клиент передает специальное сообщение с параметрами вызова по сети в удаленную серверную процедуру, а результаты ее выполнения возвращаются в другом сообщении клиентскому процессу. Для того чтобы реализовать эту схему, на стороне клиента и на стороне сервера поддерживаются специальные компоненты, носящие название клиентский и серверный суррогаты (client stub и server stub). Для того чтобы вызвать ту или иную функцию, клиент обращается к клиентскому суррогату, который упаковывает аргументы в сообщение-запрос и передает их на транспортный уровень соединения. Серверный суррогат распаковывает полученное сообщение и в соответствии с переданными аргументами вызывает нужную функцию, или нужный метод объекта, если речь идет об объектном варианте RPC. В СОМ клиентский суррогат называется proxy, а серверный - stub. В CORBA клиентский суррогат не имеет специального названия, а серверный обозначают термином skeleton. Параметры вызова могут формироваться в отличной от серверной языковой и операционной среде, поэтому на клиентский и серверный суррогаты возлагаются функции преобразования аргументов и результатов в универсальное, не зависящее от конкретной архитектуры представление. Тем самым достигается возможность взаимодействия клиента и сервера на различных платформах. Строго говоря, рассуждая о вызове удаленных объектов и используя при этом аббревиатуру СОМ, мы не вполне точны.

Взаимодействие объектов на разных узлах сети реализовано в расширенном варианте этой технологии, Distributed COM (DCOM), который, в свою очередь, базируется на объектном расширении спецификации DCE RPC. DCOM появилась в 1996 году вместе с операционной системой Windows NT 4.0.

Рис. 2. Архитектура Component Object Model Исходная же модель СОМ (рис. 2) была представлена Мicrosoft в 1993 году как интеграционная схема для поддержки OLE, технологии построения составных документов в ОС Windows 3.1. Первоначально инфраструктура СОМ позволяла реализовывать компоненты, взаимодействующие в рамках одного адресного пространства или между процессами на одном компьютере, и представляла собой фактически средство динамической интеграции двоичных компонентов. Помимо OLE, модель СОМ послужила основой таких технологий Microsoft, как монитор транзакций Microsoft Transaction Server и архитектура интеграции прикладных компонентов ActiveX. В отличие от СОМ, архитектура CORBA [1,2] с самого начала создавалась для распределенных объектных систем. Ее автором является не отдельно взятая фирма, а консорциум Object Management Group (сейчас в него входят более 800 компаний), поставивший своей целью разработать стандартную архитектуру для взаимодействия объектов в неоднородной сетевой среде. Среди компаний, основавших OMG, были в основном производители компьютерных систем различного уровня и интеграторы с мировым именем, такие, например, как IBM, DEC, HP. Проблема развертывания приложений на смеси из самых разнородных платформ - от мэйнфреймов и Unix-компьютеров до персональных компьютеров - для них стояла очень остро. Консорциум OMG стремился объединить объектную технологию и принципы построения клиент-серверных распределенных систем, с тем чтобы предложить архитектуру, способную эффективно поддерживать взаимодействие приложений в сложной неоднородной корпоративной среде. Добиться этой цели, опираясь на решение какого-либо одного производителя, практически невозможно - компания-разработчик неизбежно отдавала бы приоритет своей платформе и тем самым препятствовала достижению истинной интероперабельности.

Поэтому OMG пошла по пути разработки единых спецификаций, на основе которых компании имели возможность создавать собственные реализации.

Рис. 3. Архитектура Common Object Request Broker Architecture Ядром архитектуры CORBA (рис. 3) является брокер объектных запросов (Object Request Broker, ORB). Это объектная шина, по которой в стиле, напоминающем классический механизм RPC, происходит взаимодействие локальных и удаленных объектов. В отличие от СОМ, ORB не опирается непосредственно на механизм RPC, но работает по тем же принципам. Помимо самого вызова метода удаленного объекта, ORB отвечает за поиск реализации объекта, его подготовку к получению и обработке запроса, передачу запроса и доставку результатов клиенту. Кроме того, CORBA включает в себя несколько групп реализаций объектов, а именно прикладные объекты, объектные службы, общие средства и домены. Прикладные объекты (Application Objects) представляют собой реализации объектов для конкретных пользовательских приложений, например, объекты для поддержки специфических бизнес-процессов. Реализации объектов, предоставляющие общие для любой объектно-ориентированной среды возможности, входят в категорию объектных служб (CORBA services): служба имен, служба событий, служба сохранения в долговременной памяти, служба транзакций и т.д. Общие средства (CORBA facilities)- это реализации объектов, необходимые для большого числа приложений, например, поддержка составных документов, потоков заданий и др. В CORBA есть также понятие домена; реализации объектов домена (CORBAdomains) предназначены для приложений вертикальных рынков - здравоохранения, страхования, финансового рынка, производственных отраслей и т.д. С момента появления первой ее версии в октябре 1991 года архитектура CORBA постоянно совершенствуется, чему способствуют строго регламентированные процессы принятия новых стандартов в OMG. Принимаемые стандарты открыты, и любая фирма может присоединиться к консорциуму и предложить свою технологию для стандартизации.

Содержание раздела