Проектирование web сервисов. Архитектурные особенности проектирования и разработки веб-приложений

(Материал сайта http://se.math.spbu.ru)

Введение.

В настоящее время практически все большие программные системы являются распределенными. Распределенная система - система, в которой обработка информации сосредоточена не на одной вычислительной машине, а распределена между несколькими компьютерами. При проектировании распределенных систем, которое имеет много общего с проектированием ПО в общем, все же следует учитывать некоторые специфические особенности.

Существует шесть основных характеристик распределенных систем.

Совместное использование ресурсов. Распределенные системы допускают совместное использование как аппаратных (жестких дисков, принтеров), так и программных (файлов, компиляторов) ресурсов.
Открытость. Это возможность расширения системы путем добавления новых ресурсов.
Параллельность. В распределенных системах несколько процессов могут одновременно выполнятся на разных компьютерах в сети. Эти процессы могут взаимодействовать во время их выполнения.
Масштабируемость . Под масштабируемостью понимается возможность добавления новых свойств и методов.
Отказоустойчивость. Наличие нескольких компьютеров позволяет дублирование информации и устойчивость к некоторым аппаратным и программным ошибкам. Распределенные системы в случае ошибки могут поддерживать частичную функциональность. Полный сбой в работе системы происходит только при сетевых ошибках.
Прозрачность. Пользователям предоставляется полный доступ к ресурсам в системе, в то же время от них скрыта информация о распределении ресурсов по системе.

Распределенные системы обладают и рядом недостатков.

Сложность . Намного труднее понять и оценить свойства распределенных систем в целом, их сложнее проектировать, тестировать и обслуживать. Также производительность системы зависит от скорости работы сети, а не отдельных процессоров. Перераспределение ресурсов может существенно изменить скорость работы системы.
Безопасность . Обычно доступ к системе можно получить с нескольких разных машин, сообщения в сети могут просматриваться и перехватываться. Поэтому в распределенной системе намного труднее поддерживать безопасность.
Управляемость . Система может состоять из разнотипных компьютеров, на которых могут быть установлены различные версии операционных систем. Ошибки на одной машине могут распространиться непредсказуемым образом на другие машины.
Непредсказуемость . Реакция распределенных систем на некоторые события непредсказуема и зависит от полной загрузки системы, ее организации и сетевой нагрузки. Так как эти параметры могут постоянно изменятся , поэтому время ответа на запрос может существенно отличаться от времени.

Из этих недостатков можно увидеть, что при проектировании распределенных систем возникает ряд проблем, которые надо учитывать разработчикам.

Идентификация ресурсов . Ресурсы в распределенных системах располагаются на разных компьютерах, поэтому систему имен ресурсов следует продумать так, чтобы пользователи могли без труда открывать необходимые им ресурсы и ссылаться на них. Примером может служить система URL(унифицированный указатель ресурсов), которая определяет имена Web-страниц.
Коммуникация . Универсальная работоспособность Internet и эффективная реализация протоколов TCP/IP в Internet для большинства распределенных систем служат примером наиболее эффективного способа организации взаимодействия между компьютерами. Однако в некоторых случаях, когда требуется особая производительность или надежность, возможно использование специализированных средств.
Качество системного сервиса . Этот параметр отражает производительность, работоспособность и надежность. На качество сервиса влияет ряд факторов: распределение процессов, ресурсов, аппаратные средства и возможности адаптации системы.
Архитектура программного обеспечения . Архитектура ПО описывает распределение системных функций по компонентам системы, а также распределение этих компонентов по процессорам. Если необходимо поддерживать высокое качество системного сервиса, выбор правильной архитектуры является решающим фактором.

Задача разработчиков распределенных систем - спроектировать программное и аппаратное обеспечение так, чтобы предоставить все необходимые характеристики распределенной системы. А для этого требуется знать преимущества и недостатки различных архитектур распределенных систем. Выделяется три типа архитектур распределенных систем.

Архитектура клиент/сервер . В этой модели систему можно представить как набор сервисов, предоставляемых серверами клиентам. В таких системах серверы и клиенты значительно отличаются друг от друга.
Трехзвенная архитектура . В этой модели сервер предоставляет клиентам сервисы не напрямую, а посредством сервера бизнес-логики .

Про первые две модели было сказано уже не раз, остановимся подробнее на третьей.

Архитектура распределенных объектов . В этом случае между серверами и клиентами нет различий и систему можно представить как набор взаимодействующих объектов, местоположение которых не имеет особого значения. Между поставщиком сервисов и их пользователями не существует различий.

Эта архитектура широко применяется в настоящее время и носит также название архитектуры веб-сервисов . Веб-сервис - это приложение, доступное через Internet и предоставляющее некоторые услуги, форма которых не зависит от поставщика (так как используется универсальный формат данных - XML) и платформы функционирования. В данное время существует три различные технологии, поддерживающие концепцию распределенных объектных систем. Это технологии EJB, CORBA и DCOM.

Для начала несколько слов о том, что такое XML вообще. XML - универсальный формат данных, который используется для предоставления Web-сервисов. В основе Web-сервисов лежат открытые стандарты и протоколы: SOAP, UDDI и WSDL.

SOAP (Simple Object Access Protocol ), разработанный консорциумом W3C, определяет формат запросов к Web-сервисам. Сообщения между Web-сервисом и его пользователем пакуются в так называемые SOAP-конверты (SOAP envelopes , иногда их ещё называют XML-конвертами). Само сообщение может содержать либо запрос на осуществление какого-либо действия, либо ответ - результат выполнения этого действия.
WSDL (Web Service Description Language). Интерфейс Web-сервиса описывается в WSDL-документах (а WSDL - это подмножество XML). Перед развертыванием службы разработчик составляет ее описание на языке WSDL, указывает адрес Web-сервиса, поддерживаемые протоколы, перечень допустимых операций, форматы запросов и ответов.
UDDI (Universal Description, Discovery and Integration) - протокол поиска Web- сервисов в Internet (http://www.uddi.org/ ). Представляет собой бизнес-реестр, в котором провайдеры Web-сервисов регистрируют службы, а разработчики находят необходимые сервисы для включения в свои приложения.

Из доклада может показаться, что Web-сервисы - наилучшее и безальтернативное решение, и вопрос только в выборе средств разработки. Однако это не так. Альтернатива Web-службам существует, это семантический Web (Semantic Web ), о необходимости создания которого уже пять лет назад говорил создатель WWW Тим Бернерс-Ли .

Если задача Web-сервисов - облегчить коммуникацию между приложениями, то семантический Web призван решить гораздо более сложную проблему - с помощью механизмов метаданных повысить эффективность ценность информации, которую можно найти в Сети. Сделать это можно, отказавшись от документно-ориентированного подхода в пользу объектно-ориентированного.

Список литературы

Соммервилл И. Инженерия программного обеспечения.
Драница А. Java против.NET. - "Компьютерра ", #516.
Ресурсы интернет.

Web-сервисы - новое слово в технологии распределенных систем. Спецификация Open Net Environment (ONE) корпорации Sun Microsystems и инициатива. Net корпорации Microsoft обеспечивают инфраструктуры для написания и развертывания Web -сервисов. В настоящий момент имеется несколько определений Web -сервиса. Web -сервисом может быть любое приложение, имеющее доступ к Web , например, Web -страница с динамическим содержимым. В более узком смысле Web -сервис - это приложение, которое предоставляет открытый интерфейс, пригодный для использования другими приложениями в Web . Спецификация ONE Sun требует, чтобы Web -сервисы были доступны через HTTP и другие Web -протоколы, чтобы дать возможность обмениваться информацией посредством XML -сообщений и чтобы их можно было найти через специальные сервисы - сервисы поиска. Для доступа к Web -сервисам разработан специальный протокол - Simple Object Access Protocol (SOAP) ,который представляет средства взаимодействия на базе XML для многих Web -сервисов. Web -сервисы особенно привлекательны тем, что могут обеспечить высокую степень совместимости между различными системами.

Гипотетический Web -сервис, разработанный в соответствии с архитектурой ONE Sun , может принимать форму, в которой реестр сервисов публикует описание Web -сервиса в виде документа .

Огромный потенциал Web -сервисов определяется не технологией, примененной для их создания. HTTP , XML и другие протоколы, используемые Web -сервисами, не новы. Функциональная совместимость и масштабируемость Web -сервисов подразумевает, что разработчики могут быстро создавать большие приложения и более крупные Web -сервисы из меньших Web -сервисов. Спецификация Sun Open Net Environment описывает архитектуру для создания интеллектуальных Web-сервисов .Интеллектуальные Web -сервисы задействуют общее операционное окружение. Совместно используя контекст, интеллектуальные Web -сервисы могут выполнять стандартную аутентификацию для финансовых транзакций, предоставлять рекомендации и указания в зависимости от географического местоположения компаний, участвующих в электронном бизнесе .

Для того чтобы создать приложение, являющееся Web -сервисом, необходимо применить целый ряд технологий.

Взаимосвязь этих технологий условно представлена на рис. 10.1 .

Рис. 10.1.

По сути, Web -сервисы являются одним из вариантов реализации компонентной архитектуры , при которой приложение рассматривается как совокупность компонентов, взаимодействующих друг с другом. Как уже неоднократно говорилось, взаимодействие компонент, выполняющихся на разных платформах, представляет собой достаточно сложную задачу, в частности, требует разработки коммуникационного протокола , учитывающего особенности передачи данных между различными платформами. Одной из основных идей, положенных в основу рассматриваемой технологии Web -сервисов, является отказ от бинарного коммуникационного протокола . Обмен сообщениями между компонентами системы осуществляется посредством передачи XML -сообщений. Поскольку XML -сообщения представляют собой текстовые файлы, транспортный протокол передачи может быть самый различный - XML -сообщения можно передавать по HTTP -, SMTP -, FTP -протоколам, причем использование различных транспортных протоколов прозрачно для приложений. Как уже говорилось, протокол, обеспечивающий возможность взаимодействия Web -сервисов, называется SOAP (Simple Object Access Protocol ). Он определен на основе XML . SOAP обеспечивает взаимодействие распределенных систем, независимо от объектной модели или используемой платформы. Данные в рамках SOAP передаются в виде XML -документов особого формата. SOAP не навязывает какого-либо определенного транспортного протокола. Однако в реальных приложениях наиболее часто реализуется передача SOAP -сообщений по протоколу HTTP . Также широко распространено использование в качестве транспортного протокола SMTP , FTP и даже "чистого" TCP . Итак, SOAP определяет механизм, с помощью которого Web -сервисы могут вызывать функции друг друга. В каком-то смысле работа этого протокола напоминает вызов удаленной процедуры - вызывающая сторона знает имя Web -сервиса, имя его метода, параметры, которые метод принимает, оформляет вызов этого метода в виде SOAP -сообщения и отсылает его Web -сервису.

Однако описанный подход годится лишь в том случае, если заранее известны "сигнатуры" методов, которые реализует Web -сервис. Но как быть, если это не так? Для решения этой проблемы в модель Web -сервиса введен дополнительный слой - слой описания интерфейсов сервисов. Этот слой представлен в виде описания WSDL .

Согласно определению W3C , " WSDL - формат XML для описания сетевых сервисов как набора конечных операций, работающих при помощи сообщений, содержащих документно-ориентированную или процедурно-ориентированную информацию". Документ WSDL полностью описывает интерфейс Web -сервиса с внешним миром. Он предоставляет информацию об услугах, которые можно получить, воспользовавшись методами сервиса, и способах обращения к этим методам. Таким образом, в случае если сигнатура метода Web -сервиса точно не известна (например, она изменилась со временем), у целевого Web -сервиса может быть запрошено WSDL -описание - файл, в котором эта информация будет содержаться.

Следующим слоем технологии является сервис Universal Description, Discovery and Integration (UDDI) .Эта технология предполагает ведение реестра Web -сервисов. Подключившись к этому реестру, потребитель сможет найти Web -сервисы, которые наилучшим образом подходят для решения его задач. Технология UDDI дает возможность поиска и публикации нужного сервиса, причем эти операции могут быть выполнены как человеком, так и другим Web -сервисом или специальной программой-клиентом. UDDI , в свою очередь, также представляет собой Web -сервис.

Таким образом, Web -сервисы являются еще одной реализацией системного программного обеспечения промежуточного слоя . Отличительной чертой этой технологии является ее независимость от используемого программного и аппаратного обеспечения, а также использование широко применяемых открытых стандартов (таких как XML ) и стандартных коммуникационных протоколов.

В настоящее время Web -сервисы являются очень активно продвигаемой технологией и позиционируются как средство решения целого ряда задач.

Следует отметить, что с их применением могут строиться и так называемые "стандартные" приложения, где в качестве Web -сервиса оформляется серверная часть.

Простой протокол доступа к объектам (SOAP)

Базовым протоколом, обеспечивающим взаимодействие в среде Web -сервисов, является протокол

Глава 1. Общая методика построения распределенных систем на основе веб-сервисов

1.1. Сервис-ориентированная архитектура.

1-2. Методика построения веб-сервисов Java.

1-3. Предварительное тестирование веб-сервисов.

Глава 2. Методы построения программного обеспечения веб-сервисов распределенной системы автоматизации схемотехнического проектирования

2-1. Математическое обеспечение систем автоматизации схемотехнического проектирования.

2-2. Веб-сервис для проектирования линейных систем в частотной области.

2-3. Веб-сервис для расчета стационарного режима нелинейных систем.

2-4. Сервис-ориентированная интегрированная система для частотного анализа линеаризованных схем.

2-5. Веб-сервис для расчета нелинейных систем в динамическом режиме.

Глава 3. Построение веб-сервисов на основе методов сжатия данных.

3-1. Методы устранения нулевых элементов при хранении и обработке матриц.

3-2. Методика разработки модифицированных версий веб-сервисов.

3-2-1. Модификация на символьном этапе.

3-2-2. Модификация на численном этапе.

3-3. Веб-сервис для расчета чувствительности схемных функций к вариации параметров.

3-3-1. Построение метода веб-сервиса на основе дифференцирования уравнений.

3-3-2. Метод веб-сервиса на основе присоединенной схемы.

3-4. Веб-сервис для расчета чувствительности переменных стационарного режима.

3-4-1. Построение метода веб-сервиса для расчета векторной чувствительности переменных.

3-4-2. Метод веб-сервиса для расчета скалярной чувствительности переменных.

Глава 4. Методы построения клиентских приложений распределенных САПР.

4-1. Методика построения клиентских приложений на основе WSDL-документа.

4-1-1. Развертывание веб-сервисов на сервере Apache Tomcat.

4-1-2. Методика импортирования файла WSDL и построения каркаса клиентского приложения.

4-2. Клиентские приложения распределенной системы схемотехнического проектирования.

4-2-1. Методика построения консольных клиентов.

4-2-2. Методика построения оконных клиентских приложений.

4-2-3. Методика построения клиентских веб- приложений.

4-3. Развертывание клиентских Java-приложений.

4-3-1. Развертывание клиентских Java-приложений, запускаемых из командной строки.

4-3-2. Развертывание клиентских Java-приложений, запускаемых из веб-броузера.

4-4. Организация взаимодействия клиентских приложений с вебсервисами в гетерогенных средах.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему "Исследование и разработка методов построения распределенных систем автоматизированного проектирования на основе технологии веб-сервисов"

Широкое внедрение систем автоматизированного проектирования в практику решения инженерных задач существенно ограничивается высокой стоимостью лицензионного программного обеспечения САПР. Вместе с тем создание собственных систем автоматизированного проектирования связано с огромными затратами ресурсов и не может быть реализовано в сжатые строки, так как на разработку современных САПР требуются сотни человеколет. Проблема усложняется также и тем, что в реальных ситуациях эксплуатации многофункциональные интегрированные САПР (например, Micro-Cap 7, PSPICE, DISPC ) используются, как правило, крайне неэффективно, поскольку в процессе решения конкретных задач из базового программного обеспечения этих систем часто применяется не более 10-20% программного обеспечения, наиболее специфичного для каждого подразделения.

Решением этой актуальной проблемы может быть децентрализация архитектуры САПР путем перехода к распределенным системам проектирования, построенным на основе Интернет-технологий, реализующих задачи коммуникации и информационного обмена между приложениями. Такие независимо управляемые приложения являются автономными и могут взаимодействовать между собой в процессе выполнения общей задачи. Протоколы Интернет-технологий представляют надежную базу для связывания подсистем, и в отличие от Грид-технологий , не требуют согласованного использования ресурсов, находящихся в разных узлах сети, что существенно упрощает процесс построения и эксплуатации распределенной САПР. Основным требованием для возможности реализации такой распределенной системы является согласованность интерфейсов, посредством которых отдельные подсистемы могут взаимодействовать между собой. При выполнении этого требования отдельные компоненты распределенной САПР могут создаваться различными разработчиками и поддерживаться на различных сайтах, откуда они будут поставляться возможно, на коммерческой основе) потребителям.

Наиболее эффективным методом интеграции отдельных подсистем в распределенное приложение является удаленный вызов процедур на основе сервис-ориентированной архитектуры с использованием технологии веб-сервисов . Интеграция на основе веб-сервисов при разработке децентрализованных САПР позволяет перейти к описанию интерфейсов и взаимодействий на основе XML, обеспечивая возможность модификации и развития программного обеспечения при условии сохранения выбранного интерфейса. Это позволяет вследствие слабосвязанности отдельных подсистем обеспечивать взаимодействие между различными сервисами на любой платформе и проводить адаптацию существующих приложений к меняющимся условиям проектирования.

Основная нагрузка по выполнению вычислительных операций при такой архитектуре ложится на веб-сервисы, которые решают все задачи моделирования проектируемых систем, на клиентские приложения возлагаются только простейшие функции подготовки исходных данных и отображения результатов моделирования . При построении САПР на основе технологии веб-сервисов могут быть реализованы следующие типы клиентских приложений: приложение консольного типа, приложение оконного типа и веб-приложение.

Особенностью консольных приложений является отсутствие графического интерфейса однако их использование может оказаться полезным при реализации простейших САПР для карманных компьютеров с небольшой площадью экрана.

Оконные приложения дают возможность в наилучшей степени реализовать графический интерфейс и больше всего подходят для разработки САПР на основе технологии веб-сервисов. При этом для любого веб-сервиса предоставляется возможность построения нескольких однотипных приложений с разными способами реализации диалогового взаимодействия.

Веб-приложения обеспечивает возможность полностью разместить все программное обеспечение распределенной системы проектирования в сети Интернет. Достоинством приложения такой структуры является открытый доступ к использованию распределенной САПР через броузер любого типа, недостатком приложения такого типа является увеличение времени, необходимого для ввода описания компонентов моделируемой системы, вызванное ожиданием реакции на каждом шаге ввода исходных данных.

Для любого типа клиентского приложения, вызов веб-сервисов осуществляется одинаковым способом, при этом для каждого веб-сервиса можно использовать любые способы построения клиентских приложений, написанных на различных языках программирования. В случае необходимости такие клиентские приложения можно легко модифицировать в соответствии с изменяющимися условиями проектирования, возможно также расширение веб-сервиса за счет включения в его состав дополнительных методов.

Целью настоящей диссертационной работы является исследование и разработка методов построения платформенно-независимых распределенных систем автоматизированного проектирования на основе сервис-ориентированной архитектуры с использованием технологии веб-сервисов. Для конкретной реализации выбрана задача построения распределенной системы автоматизации схемотехнического проектирования, которая должна осуществлять многовариантное моделирование линейных и нелинейных электронных схем в стационарном режиме, в частотной области, во временной области, а также выполнять расчет чувствительности схемных (передаточных) функций и чувствительности переменных стационарного режима к вариации параметров.

Для достижения поставленной задачи необходимо:

Разработать общую методику построения, автономного тестирования и развертывания на сервере веб-сервисов Java.

Выполнить исследование и разработку программного обеспечения веб-сервисов Java для распределенной системы автоматизации схемотехнического проектирования.

Исследовать и разработать методику построения веб-сервисов Java на основе технологии сжатия данных.

Провести исследование и разработку общей методики построения шаблонов клиентских приложений консольного и оконного типов, а также клиентских веб-приложений.

Разработать методику реализации функционирования веб-сервисов в гетерогенных средах.

Диссертационная работа содержит введение, четыре главы основного содержания, заключение и список литературы, содержащий 69 наименований. Работа изложена на 154 странице текста, и включает 21 рисунок и одну таблицу.

Заключение диссертации по теме "Системы автоматизации проектирования (по отраслям)", Анисимов, Денис Андреевич

Основные результаты диссертационной работы сводятся к следующим:

1. Разработана архитектура распределенной сервис-ориентированной САПР на основе веб-сервисов, отличающаяся децентрализованной структурой, платформенной независимостью и возможностью проведения непрерывной модернизации отдельных подсистем для адаптации их свойств к изменяющимся условиям проектирования.

2. Реализована общая методика построения восходящим методом веб-сервисов Java и соответствующих WSDL-документов, а также доставки их на сервер распределенной САПР после проведения автономного тестирования в среде разработки.

3. Разработана методика построения программного обеспечения веб-сервисов Java для решения типовых задач моделирования непрерывных систем при автоматизированном проектировании электронных схем.

4. Построена библиотека вспомогательных функций для реализации программного обеспечения веб-сервисов Java на основе сжатия данных.

5. Разработана общая методика построения шаблонов консольных и оконных клиентских приложений распределенной системы автоматизации схемотехнического проектирования и реализована организация функционирования распределенной САПР с клиентскими веб-приложениями.

6. Разработана методика построения распределенных САПР, обеспечивающая взаимодействие веб-сервисов Java и клиентских приложений произвольного типа в гетерогенных средах.

Заключение

При выполнении диссертационной работы были рассмотрены вопросы исследования и разработки методов построения платформенно-независимых распределенных САПР с сервис-ориентированной архитектурой и использованием веб-сервисов. Для конкретизации такой САПР была выбрана распределенная система для решения задач схемотехнического проектирования.

В работе показано, что использование веб-сервисов при построении программного обеспечения децентрализованных САПР позволяет осуществит описание интерфейсов и взаимодействий на базе XML, предоставляя возможность модификации и развития системы при условии сохранения необходимого интерфейса. Это позволяет организовать взаимодействие между сервисами на любых платформах и адаптировать используемые приложения к изменяющимся условиям проектирования.

В работе создана общая методика построения, автономного тестирования и развертывания на сервере веб-сервисов Java. На основании такой методики разработана программная реализация веб-сервисов Java, решающих задачи расчета линейных и нелинейных электронных схем в стационарном режиме, в частотной области, во временной области, включая расчет чувствительности схемных функций и переменных стационарного режима к вариации параметров. Структура программного обеспечения основана на широком использовании технологии сжатия данных и вспомогательных функций, библиотека которых создана в процессе выполнения диссертационной работы.

Для организации эффективного взаимодействия пользователя с веб-сервисом разработана общая методики построения шаблонов клиентских приложений консольного и оконного типов, а также клиентских веб-приложений и реализовано функционирование веб-сервисов в гетерогенных средах.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Анисимов, Денис Андреевич, 2013 год

1. Автоматизация схемотехнического проектирования Текст.: монография / В.Н.Ильин [и др.]; под ред. В.Н.Ильина. М.: Радио и связь, 1987. - 368 с.

2. Автоматизация схемотехнического проектирования на мини-ЭВМ Текст.: учебное пособие / В.И.Анисимов [и др.]. JL: Изд-во Ленингр. ун-та, 1983. - 199 с.

3. Анисимов, В.И. Комплекс диалоговых пакетов моделирования аналоговых и цифровых электронных схем на IBM/PC Текст. / В.И.Анисимов, К.Б.Скобельцын, А.В.Никитин // Автоматизированное проектирование в радиоэлектронике и приборостроении: 1991.-С.3-6.

4. Анисимов, В.И. Чувствительность нелинейных систем к вариации параметров Текст. / В.И.Анисимов, Ю.М.Амахвр // Изв.СПБГЭТУ «ЛЭТИ». Сер. Информатика, управление и компьютерные технологии, -2007. Вып.2. - С. 22-26.

5. Анисимов, В.И. Моделирование непрерывных систем Текст.: учебное пособие / В.И.Анисимов. СПб.: ЛЭТИ, 2006. - 172 с.

6. Беллиньясо, М. Разработка Web-приложений в среде ASP.NET 2.0 Текст.: монография / М.Беллиньясо.; пер. с англ. под ред. Ю.Н. Артеменко. М.: ООО «И.Д.Вильямс», 2007. - 640 с.

7. Беллман, Р. Введение в теорию матриц Текст.: монография / Р.Беллман.; пер. с англ. под ред. В.Б. Лидского. М.: Наука, 1969. - 336 с.

8. Богданов, A.B. Сервис-ориентированная архитектура: новые возможности в свете развития GRID технологий / А.В.Богданов, Е.Н.Станкова, В.В.Мареев (http//www.ict.edu.ru/lib/index.php?idres=5639)

9. Влах, И. Машинные методы анализа и проектирования электронных схем Текст.: монография / И.Влах, К.Сингхал.; пер. с анг. М.: Радио и связь, 1988. - 560 с.

10. Гамма, Э. Приемы объектно-ориентированного проектирования Текст.: монография / Э.Гамма, Р.Хелм.; пер. с анг. СПб.: Питер, 2001.

11. И. Гербер, Ш. Полный справочник по С# Текст.: монография / Ш.Гербер.; пер. с анг. СПб.: Питер, 2006. - 740 с.

12. Глориозов, Е.Л. Введение в автоматизацию схемотехнического проектирования Текст.: монография / Е.Л.Глориозов, В.Г.Сорин, П.П.Сыпчук. М.: Советское радио, 1976. - 232 с.

13. Даконта, М. XML и Java 2. Библиотека программиста Текст.: монография / М.Даконта, А.Саганич.; пер. с анг. СПб.: 2001. - 384 с.

14. Дей, Н. Eclipse: Платформа Web-инструментов Текст.: монография / Н.Дей, Л.Мандел, А.Райман.; пер. с англ. М.:, 2008.- 688 с.

15. Дейтел, Х.М. Технология программирования на Java 2: Книга 1. Графика, JavaBeans, интерфейс пользователя Текст.: монография / Х.М.Дейтел, П.Д.Дейтел, С.И.Сантри.; М.: ООО «Бином-Пресс», 2003.-560 с.

16. Дейтел, Х.М. Технология программирования на Java 2: Книга 2. Распределенные приложения Текст.: монография / Х.М. Дейтел, П.Д.Дейтел, С.И.Сантри.; М.: ООО «Бином-Пресс», 2003.-464 с.

17. Дейтел, Х.М. Технология программирования на Java 2: Книга 3. Корпоративные системы, сервлеты, JSP, Web-сервисы Текст.: монография / Х.М.Дейтел, П.Д.Дейтел, С.И.Сантри.; пер. с анг. М.: ООО «Бином-Пресс», 2003.- 672 с.

18. Демидович, Б.П. Основы вычислительной математики Текст.: монография / Б.П.Демидович, И.А.Марон. М.: Физматгиз, 1963. - 658 с.

19. Джеймс, О. Итерационные методы решения нелинейных систем уравнений Текст.: монография / О.Джеймс, Р.Венер.; пер. с англ. под ред. Э.В. Вершкова, Н.П. Жидкова, И.В. Коновальцева. М.: Мир, 1975.- 551 с.

20. Джордж, А. Численное решение больших разреженных систем уравнений Текст.: монография / А.Джордж, Дж.Лю.; пер. с англ. Х.Д. Икрамова М.: Мир, 1984. - 333 с.

21. Диалоговые системы схемотехнического проектирования Текст.: монография / В.И.Анисимов [и др.]. М.: Радио и связь, 1988. - 287 с.

22. Дунаев С.Б. Java для Internet в Windows и Linux Текст.: монография / С.Б.Дунаев. М.: ДИАЛОГ-МИФИ, 2004. - 496 с.

23. Зеленухина, В.А. Разработка Интернет-ориентированных виртуальных лабораторий математического моделирования посредством разделения вычислительных и визуализационных задач Текст. / В.А.Зеленухина, //Информационные технологии, 2010. №10. - С.

24. Зыков, A.A. Основы теории графов Текст.: монография / А.А.Зыков. -М.: Наука, 1987.-256 с.

25. Ильин, В.Н. Основы автоматизации схемотехнического проектирования Текст.: монография / В.Н.Ильин. М.: Энергия, 1979. - 391 с.

26. Имитационное моделирование производственных систем Текст.: монография / А.А.Вавилов [и др.]. Киев: Техника, 1983. - 415 с.

27. Как программировать на XML Текст.: монография / Х.М.Дейтел, [и др.].; пер. с анг. М.: ЗАО «Издательство БИНОМ», 2001.- 944 с.

28. Калиткин, H.H. Численные методы Текст.: монография / Н.Н.Калиткин. -М.: Наука, 1978,- 519 с.

29. Кнут, Д. Искусство программирования для ЭВМ Текст.: монография / Д.Кнут.; пер. с англ. Г.П.Бавенко, Ю.М.Ваяковского.; под ред. К.И.Бабенко, В.С.Штаркмана. М.: Мир, 1976. - 734 с.

30. Кристофидес, Н. Теория графов. Алгоритмический подход Текст.: монография / Н.Кристофидес.; пер. с анг. под ред. Г.П.Гаврилова. М.: Мир, 1978.-432 с.

31. Мак-Дональд, М. Microsoft ASP.NET 2.0 с примерами на С# 2005 для профессионалов Текст.: монография / М. Мак-Дональд, М.Шпушта; пер. с анг. под ред. Ю.Н. Артеменко. М.: ООО «И.Д.Вильямс», 2006. - 1408 с.

32. Михайлов, В.Б. Численно-аналитические методы решения сверхжестких дифференциально-алгебраических систем уравнений Текст.: монография /В.Б.Михайлов. СПб.: Наука, 2005. - 223 с.

33. Норенков, И.П. Введение в автоматизированное проектирование технических устройств и систем Текст.: монография / И.П.Норенков. -М.: Высшая школа, 1986. 302 с.

34. Норенков, И.П. Основы теории и проектирования САПР Текст.: монография / И.П.Норенков, В.Б.Маничев. М.: 1990. -334 с.

35. Норенков, И.П. Системы автоматизированного проектирования электронной и вычислительной аппаратуры Текст.: монография / И.П.Норенков, В.Б.Маничев. -М.: Высшая школа, 1983. 272 с.

36. Ноутон, П. Java 2 Текст.: монография / П. Ноутон, Г.Шилдт. ; пер. с англ. СПб.: БХВ-Петербург, 2001. - 1072 с.

37. Петренко, А.И. Основы построения систем автоматизированного проектирования Текст.: монография / А.И.Петренко, О.И.Семенков. -Киев: Высшая школа, 1984. 293 с.

38. Петренко, А.И. Табличные методы моделирования электронных схем на ЭЦВМ Текст.: монография / А.И. Петренко, А.И.Власов, А.П.Тимченко. -Киев: Высшая школа, 1977. 186 с.

39. Писсанецки, С. Технология разреженных матриц Текст.: монография / С.Писсанецки.; пер. с анг. под ред. Х.Д.Икрамова. М.: Мир, 1988. - 410 с.

40. Разевиг, В. Схемотехническое моделирование с помощью Micro-Cap 7 Текст.: монография / В.Разевиг. М. : Телеком, 2003. - 368 с.

41. Разработка распределенных приложений на платформе Microsoft .Net Framework Текст.: монография / С.Морган [и др.].; пер. с англ. М.: «Русская Редакция», 2008. - 608 с.

42. Разработка клиентских веб-приложений на платформе Microsoft .Net Framework Текст.: монография / Гленн Д. [и др.].; пер. с англ. М.: «Русская Редакция», 2007. - 768 с.

43. Руководство разработчика Borland JBuilder Текст.: монография / М.Ленди [и др.].; пер. с англ. М.: Издательский дом «Вильяме», 2004. -864 с.

44. Райе, Дж. Матричные вычисления и математическое обеспечение Текст.: монография / Дж.Райс.; пер. с анг. М.: Мир, 1984. - 264 с.

45. С# для профессионалов Текст.: монография / Симон Робинсон [и др.].; пер. с англ. С.Коротыгин [и др.]. М.: Лори, 2005. - 1002 с.

46. Саймон, P. Microsoft Windows 2000 API. Энциклопедия программиста Текст.: монография / Р.Саймон.; СПб.: ДиаСофт, 2002.-1088 с.

47. Секреты программирования для Internet на Java Текст.: монография / М.Томас [и др.].; пер. с англ. СПб.: Питер, 1997. - 640 с.

48. Сешу, С. Линейные графы и электрические цепи Текст.: монография / С.Сешу, М.Б.Рид.; пер. с англ. М.: Высшая школа, 1971. - 448 с.

49. Сигорский, В.П. Алгоритмы анализа электронных схем Текст.: /

50. B.П.Сигорский, А.И.Петренко. М.: Советское радио, 1976. - 606 с.

51. Сигорский, В.П. Математический аппарат инженера Текст.: монография / В.П.Сигорский. Киев: Техника, 1975. - 765 с.

52. Слипченко, В.Г. Машинные алгоритмы и программы моделирования электронных схем Текст.: монография / В.Г.Слипченко, В.Г.Табарный -Киев: Техника, 1976. 157 с.

53. Советов, Б.Я. Моделирование систем Текст.: монография / Б.Я.Советов,

54. C.А.Яковлев. М.: Высшая школа, 1985. - 271 с.

55. Сольницев, Р.И. Автоматизация проектирования систем автоматического управления Текст.: монография / Р.И.Сольницев. М.: Высшая школа, 1991. - 328 с.

56. Сольницев, Р.И. Основы автоматизации проектирования гироскопических систем. Текст.: монография / Р.И. Сольницев. М.: Высшая школа, 1985. - 240 с.

57. Степаненко, И.П. Основы микроэлектроники: учеб. пособие для вузов Текст / И.П.Степаненко. М.: Советское радио, 1980. -567 с.

58. Тарасик, В.П. Математическое моделирование технических систем Текст.: монография / В.П. Тарасик. Минск: Дизайн ПРО, 2004. - 639 с.

59. Троелсен, Э. Язык программирования С# 2005 и платформа.NET 2.0 Текст.: монография / Э.Троелсен,; пер. с англ. под ред. А.Г.Спивака. М.: ООО «И.Д.Вильямс», 2007. - 1168 с.

60. Тьюарсон, Ф.Р. Разреженные матрицы Текст.: монография / Ф.Р.Тьюарсон.; пер. с анг. М.: Мир, 1977. - 189 с.

61. Фадеев, Д.К. Вычислительные методы линейной алгебры Текст.: монография / Д.К.Фадеев, В.Н. Фадеева. М.: Изд-во Физ-мат литературы, 1963. - 734 с.

62. Феррара, А. Программирование web-сервисов для.NET Текст.: монография / А.Феррара, М.Мак-Дональд. СПб.: Питер, 2003. - 422 с.

63. Форсайт, Дж. Машинные методы математических вычислений Текст.: монография / Дж.Форсайт, М.Малькольм, К.Моулер.; пер. с англ. под ред. Х.Д.Икрамова. М.: Мир, 1980. - 277 с.

64. Цимбал, A.A. Технология создания распределенных систем Текст.: монография / А.А.Цимбал, М.Л.Аншина. СПб.: Питер, 2003. - 576 с.

65. Чуа, Л.О. Машинный анализ электронных схем Текст.: монография / Л.О.Чуа, Лин.Пен-Мин.; пер. с анг. -М.: Энергия, 1980. 631с.

66. Хайнеман, P. PSPICE Моделирование работы электронных схем Текст.: монография / Р.Хайнеман. -М.: Издательство ДМК, 2005. 327с.

67. Хабибулин, И. Разработка Web-служб средствами Java Текст.: монография / И. Хабибулин. СПб.: БХВ-Петербург, 2003. - 400 с.

68. Холл, М. Сервлеты и JavaServer Pages Текст.: монография / М.Холл.; пер. с анг. -СПб.: Питер, 2001. 496 с.

69. Эстербю, О. Прямые методы для разреженных матриц Текст.: монография / О.Эстербю, З.Златев.; пер. с анг. М.: Мир, 1987. - 111 с.

70. Янг, М.Д. Microsoft XML. Шаг за шагом Текст.: монография / М.Д.Янг.; пер. с англ. -М.: Издательство ЭКОМ, 2002. 384с.69. http://bigor.bmstu.ru/?doc=080IS/ai006.mod/?cou-140CADedu/CAD.cou

Обратите внимание, представленные выше научные тексты размещены для ознакомления и получены посредством распознавания оригинальных текстов диссертаций (OCR). В связи с чем, в них могут содержаться ошибки, связанные с несовершенством алгоритмов распознавания. В PDF файлах диссертаций и авторефератов, которые мы доставляем, подобных ошибок нет.

Лекция 10. Технологии веб-сервисов

План

8.1. Основы веб-сервисов

8.2. Веб 2.0 и веб-сервисы

8.4. Взаимодействие с веб-сервисами

8.6. Компоновка веб-сервисов

8.7. Веб-сервисы в ASP.Net

8.1. Основы веб-сервисов

Веб-сервисом (Веб-службой) (см. документ W3C “Web-services architecture requirements”) называется программная система, идентифицируемая строкой URI, чьи интерфейсы и привязки определены и описаны на языке XML. Описание этой программной системы может быть найдено другими программными системами, которые могут взаимодействовать с ней согласно этому описанию посредством сообщений , основанных на XML, и передаваемых с помощью Интернет-протоколов .

Концепция веб-сервисов возникла в конце 90-х годов XX века. Однако, к настоящему моменту эта концепция успела устояться и архитектура, которую она предлагает, стала отраслевым стандартом в сфере IT.

Стандартизацией архитектуры веб-сервисов занимаются рабочие группы комитета W3C.

Стандарты веб-сервисов определяют формат сообщений, интерфейс, которому передается сообщение, правила привязки содержания сообщения к реализующему сервис приложению и обратно, а также механизмы публикации и поиска интерфейсов.

Механизм обмена сообщениями определяется в описании сервисов (Web Services Description), которое представляет собой спецификацию интерфейса сервиса и охватывает форматы сообщений, типы данных, транспортные протоколы, используемые при обмене между агентами заказчика и поставщика услуг. Кроме того, описание сервиса содержит указание на одну или несколько точек в сети (endpoint), откуда доступен поставщик.

Благодаря веб-сервисам функции любой программы в сети могут стать доступными через Интернет.

В основе веб-сервисов лежат следующие универсальные технологии:

TCP/IP – универсальный протокол, понимаемый всеми сетевыми устройствами, от мэйнфреймов до мобильных телефонов и PDA;

HTML – универсальный язык разметки, применяемый для отображения информации устройствами пользователей;

XML (Extensible Markup Language)– универсальный язык для работы с любыми типами данных.

Универсальность этих технологий – основа для понимания веб-сервисов. Они основаны только на общепринятых, открытых и формально независимых от поставщиков технологиях. Только посредством этого достигается главное преимущество веб-сервисов как концепции построения распределенных ИС – их универсальность, т. е. возможность применения для любых операционных систем, языков программирования, серверов приложений и т. д.

Таким образом, веб-сервисы решают исходную задачу – задачу интеграции приложений различной природы и построения распределенных ИС.

В этом заключается основное принципиальное отличие веб-сервисов от предшественников - технологий взаимодействия распределенных приложений, позволявших реализовать обмен данными между приложениями (Remote Procedure Calls (RPC), Distributed COM (DCOM), Remote Method Invocation (RMI) и Common Object Request Broker Architecture (CORBA)). Однако каждая из них была довольно сложна в реализации, не обладала необходимой универсальностью (т. е. все же зависела от выбора, например, одной и той же операционной системы для всех участников обмена) и, что особенно плохо, эти технологии с большим трудом стыковались между собой.

Преимущества и недостатки веб-сервисов

Преимущества

веб-сервисы обеспечивают взаимодействие программных систем независимо от платформы;
веб-сервисы основаны на открытых стандартах и протоколах. Благодаря использованию XML достигается простота разработки и отладки веб-сервисов;
Использование интернет-протокола HTTP обеспечивает взаимодействие программных систем через межсетевой экран.

Недостатки

Меньшая производительность и больший размер сетевого трафика по сравнению с технологиями RMI, CORBA, DCOM за счет использования текстовых XML-сообщений.

Платформы

Веб сервисы выполняются на серверах приложений. Сегодня практически все веб-серверы приложений поддерживают эту технологию:

Axis и Tomcat (оба являются проектами Apache).
Mono development platform от Novell
Microsoft .NET серверы от Microsoft
Java Web Services Development Pack (JWSDP) от Sun Microsystems (основан на Jakarta Tomcat)
Zope является объектно ориентированным web application server написанным на Python
Application Server от IBM (основан на Apache и платформе J2EE)
Cordys WS-AppServer
infoRouter Document Management software Web Services API
JOnAS (является частью ObjectWeb Open Source initiative)
Web Application Server от SAP (Web AS является ключевой частью стека SAP NetWeaver)
Pramati Application Server от Pramati Technologies Limited
OpenEdge Platform от Progress Software
Oracle Application Server от Oracle Corporation
Zend Framework - от Zend Technologies
Pythomnic - платформа для написания распределенных сетевых сервисов.
Google App Engine - платформа для высокомасштабируемых приложений, использующих инфраструктуру компании Google .

Веб-сервисы подобны DLL-библиотекам, но имеют следующие отличительные особенности:

выполняются на стороне сервера;
предоставляют набор методов, доступных внешним клиентам;
исполняют веб-методы и возвращают результаты клиентам;
веб-сервисы и их клиенты могут быть написаны на разных языках и/или разных платформах.

8.2. Веб 2.0 и веб-сервисы

Технологии веб-сервисов являются основополагающими для Веб 2.0.

Термин “Веб 2.0” был предложен в 2005 году известным американским издателем Тимом О’Рейли для обозначения совокупности прогрессивных тенденций в развитии веб-технологий.

Сегодня под этим термином понимается не столько совокупность каких-то конкретных технологий, сколько философия представления информации в веб-ориентированной среде и построение информационных отношений.

Феномен Веб 2.0 можно разделить в пределах нескольких общих тенденций в развитии веб-среды.

Веб как платформа . Эта концепция является базовой в философии веб 2.0.

Тут имеется в виду предоставление пользователям возможностей использовать программные приложения непосредственно с помощью веб-браузера. Другими словами эта концепция предполагает проведение всех необходимых вычислений с помощью лишь тех программных средств, которые интегрированы с веб-браузером.

Поскольку веб-сервисы позволяют одному веб-проекту использовать программные приложения другого, то организациям не нужно создавать множество аналогичных продуктов для выполнения одних и тех же задач. Таким образом, веб-сервисы обеспечивают возможность кооперации и координации различных учреждений в процессе создания веб-контента.

Тут уже речь идёт о другом важном принципе Веб 2.0 - “мэшап” (Mash-up – “смешивание”). Этот принцип означает, что путём интегрирования программных возможностей нескольких независимых друг от друга веб-сервисов возможно создать новый уникальный веб-проект.

8.3. Стек технологий веб-сервисов

Веб-сервисы требуют использования нескольких смежных XML-технологий, образующих стек технологий (рис. 8.1).

Язык XML - фундамент, на котором строятся веб-сервисы. Он предоставляет язык определения данных и порядок их обработки. XML представляет семейство связанных спецификаций, публикуемых и поддерживаемых интернет-консорциумом (W3C) и другими организациями.
SOAP (Simple Object Access Protocol), разработанный консорциумом W3C, определяет формат запросов к веб-сервисам. Сообщения между веб-сервисом и его пользователем пакуются в так называемые SOAP-конверты (SOAP envelopes, иногда их ещё называют XML-конвертами). Само сообщение может содержать либо запрос на осуществление какого-либо действия, либо ответ - результат выполнения этого действия.
WSDL (Web Services Description Language) - технология, основанная на XML, определяющая интерфейсы веб-сервисов, типы данных и сообщений, а также модели взаимодействия и протоколы связывания. Перед развертыванием сервиса разработчик составляет его описание на языке WSDL, указывает адрес веб-сервиса, поддерживаемые протоколы, перечень допустимых операций, форматы запросов и ответов.
Технология UDDI (Universal Description, Discovery and Integration) - реестр веб-сервисов и механизм поиска. Он используется для хранения и упорядочения информации о веб-сервисах, а также для нахождения указателей на интерфейсы веб-сервисов.

Рис. 8.1. Стек технологий веб-сервисов

Эти технологии обеспечивают реализацию базовых свойств веб-сервиса, описанных в его определении.

На их основе разрабатываются новые языки взаимодействия и сервисо-ориентированные архитектуры.

8.4 Взаимодействие с веб-сервисами

Интерфейсы веб-сервисов получают из сетевой среды стандартные XML-сообщения, преобразуют XML-данные в формат, "понимаемый" конкретной прикладной программной системой, и отправляют ответное сообщение (последнее - не обязательно). Программная реализация веб-сервисов (базовое программное обеспечение, нижний уровень) может быть создана на любом языке программирования с использованием любой операционной системы и любого промежуточного программного обеспечения (middleware).

Взаимодействие программных систем с веб-сервисами представлено на рис. 8.2.

Рис. 8.2. Взаимодействие c веб-сервисами

Различают следующие три основных архитектурных компонента сервисно-ориентированной архитектуры:

пользователь сервиса : приложение, программный модуль либо сервис, осуществляющий поиск и вызов необходимого сервиса из реестра сервисов по описанию сервиса, а также использующий сервис, предоставляемый провайдером сервиса, в соответствии с интерфейсом сервиса;
провайдер сервиса : приложение, программный модуль либо сервис, осуществляющий реализацию сервиса в виде веб-сервиса, прием и исполнение запросов пользователей сервиса, а также публикацию сервиса в реестре сервисов;
реестр сервисов : библиотека сервисов, предоставляющая пользователям сервиса средства поиска и вызова необходимого сервиса и принимающая запросы провайдеров сервисов на публикацию сервисов.

Каждый компонент может играть либо лишь одну роль (быть, например, только пользователем сервиса) либо одновременно сразу несколько ролей (например, быть провайдером одних сервисов и пользователем других).

В ходе взаимодействия друг с другом компоненты сервисо-ориентированной архитектуры выполняют следующие основные операции:

публикация : для того, чтобы сервис был доступным (вызываемым) пользователям сервиса, необходимо сделать его интерфейс известным им;
поиск : пользователь сервиса должен иметь возможность найти в реестре сервисов необходимый сервис, удовлетворяющий заданным критериям;
связывание и вызов : после получения описания сервиса, пользователь сервиса должен иметь возможность вызвать и использовать сервис в соответствии с описанием сервиса.

Рассматривая взаимодействие компонентов сервисо-ориентированной архитектуры необходимо отметить наличие (и различие) следующих двух артефактов:

описание сервиса : определяет формат запроса и отклика при взаимодействии пользователя сервиса и провайдера сервиса, а также требуемое качество сервиса;
сервис : собственно сервис, который может быть вызван и использован пользователем сервиса в соответствии с опубликованным интерфейсом сервиса.

8.5. Сервисно-ориентированная архитектура приложений

8.5.1. Основы сервисо-ориентированной архитектуры

Архитектуру, в рамках которой все функции приложения являются независимыми сервисами с четко определенными интерфейсами, которые можно вызывать в нужном порядке для формирования бизнес-процессов, называют сервисо-ориентированной (SOA).

SOA - это средство, позволяющее представить бизнес в виде набора взаимосвязанных услуг. Одним из ее преимуществ является гибкость и простота разработки новых приложений. SOA создает коммуникационную среду для модулей, реализующих прикладную бизнес-логику. Информация о модулях публикуется в такой форме, что их использование не требует знаний об использованных в них решениях и технологиях.

8.5.2. Технологии реализации сервисо-ориентированной архитектуры

Для создания сложных распределенных приложений одного стека базовых технологий (SOAP, WSDL, UDDI), недостаточно. Необходимо решать и другие вопросы, такие как обеспечение производительности, безопасности, надежная доставка сообщений, координация транзакций и другие. Поэтому этот стек технологий постоянно расширяется. На рис. 8.3 представлен расширенный стек технологий веб-сервисов, включающий как уже стандартизованные технологии, так и новые.

Рис. 8.3. Расширенный стек технологий веб-сервисов

Расширенный стек технологий веб-сервисов принципиально разбивается на следующие две составляющие:

технологии, обеспечивающие функциональность веб-сервисов (Functions);
технологии, обеспечивающие качество сервиса веб-сервисов (Quality of service).

Эти составляющие в свою очередь образуются несколькими слоями (layers):

технологии, обеспечивающие функциональность веб-сервисов:

транспортный слой (transport layer);
коммуникационный слой (service communication layer);
слой описаний сервисов (service description layer);
сервисный слой (service layer);
слой бизнес-процессов (business process layer);
слой реестров сервисов (service registry layer).

технологии, обеспечивающие качество веб-сервисов:

слой политик (policy layer);
слой безопасности (security layer);
слой транзакций (transaction layer);
слой управления (management layer).

В целях понимания назначения слоев, дадим краткое описание каждого из них.

№ п/п	Наименование слоя	Назначение слоя	Технологии, реализующие слой
Функциональность (Functions)
1	Транспортный слой (Transport layer)	Описывает средства обмена данными между веб-сервисами	Стандартные: HTTP, JMS (для Java-приложений), SMTP Новые: WS-ReliableMessaging, BEEP
2	Коммуникационный слой (Service communication layer)	Описывает средства формализации механизмов использования транспортных протоколов веб-сервисами.	Стандартные: SOAP Новые:REST
3	Слой описаний сервисов (Service description layer)	Описывает средства формализации интерфейсов веб-сервисов с целью обеспечения их функционирования независимо от программно-аппаратной платформы реализации или языка программирования.	Стандартные: XML, WSDL Нарождающиеся: ebXML
4	Сервисный слой (Service layer)	Описывает программное обеспечение, вызываемое с помощью WSDL-описаний интерфейсов веб-сервисов. В частности, это сами веб-сервисы
5	Слой бизнес-процессов (Business process layer)	Описывает возможности организации веб-сервисов для реализации бизнес-процессов и потоков работ. При этом определяются правила, задающие последовательность взаимодействия веб-сервисов с целью удовлетворения бизнес-требованиям	Новые: BPEL4WS, WCF, WF
6	Слой реестров сервисов (Service registry layer)	Описывает возможности организации веб-сервисов в иерархические библиотеки, позволяющие публикацию, поиск и вызов веб-сервисов по их WSDL-описаниям интерфейсов	Стандартные: UDDI Нарождающиеся: WS-Inspection
Качество сервиса (Quality of service)
7	Слой политик (Policy layer)	Описывает правила и условия, согласно которым веб-сервисы могут быть использованы. Поскольку данные правила и условия относятся как к функциональному аспекту веб-сервисов, так и к аспекту обеспечения качества сервиса на рис. 8.3, данный слой является общим для обоих аспектов	Стандартные: в настоящее время нет Новые: WS-Policy, WS-PolicyAssertions и WS-PolicyAttachment
8	Слой безопасности (Security layer)	Описывает возможности обеспечения безопасности веб-сервисов и безопасности их функционирования (авторизация, аутентификация и разделение доступа)	Стандартные: WS-Security Новые: WS-SecureConversation, WS-Federation, WS-Authorization, WS-Trust и WS-Privacy
9	Слой транзакций (Transaction layer)	Описывает свойство транзакционности распределенных систем на основе веб-сервисов для обеспечения надежности их функционирования	Стандартные: в настоящее время нет Новые: WS-Transaction и WS-Coordination
10	Слой управления (Management layer)	Описывает возможности управления веб-сервисами и характеристиками их функционирования	Новые:

Представленный выше стек технологий веб-сервисов вводит иерархию во множество технологий веб-сервисов в соответствии с их функциональным назначением. При этом в таблице указаны лишь наиболее широко применяемые и устоявшиеся технологии. Стандартными названы технологии, получившие официальный статус стандартов международных консорциумов по разработке IT-стандартов (W3C).

8.6. Компоновка веб-сервисов

Возможность компоновки (composability) веб-сервисов часто рассматривают как одно из основных преимуществ технологии, обеспечивающее их многократное повторное использование. Вообще говоря, компоновка веб-сервисов - нахождение набора атомарных сервисов, необходимых для реализации запроса пользователя, и определение порядка их выполнения.

Функциональные возможности каждого веб-сервиса определяются его входами, выходами, предварительными условиями и действиями, которые обозначают как IOPEs (inputs, outputs, preconditions, and effects). IOPE сервиса содержится в его WSDL-описании.

Веб-сервисы с точки зрения их выполнения можно разделить на атомарные, которые не делятся на подпроцессы и могут быть вызваны пользователем через Интернет непосредственно, и составные, которые имеют подпроцессы, связанные конструкциями управления. Как правило, бизнес-задачи пользователя реализуют именно составные сервисы, которые могут быть скомпонованы из уже существующих атомарных.

Концепция веб-сервисов подразумевает, что отдельные сервисы обладают определенной ограниченной функциональностью, в то время как для решения более-менее сложных задач требуется использовать функциональность нескольких сервисов. Поэтому в ходе развития архитектуры веб-сервисов возникли такие понятия, как композиция и поток или, как сейчас говорят, оркестровка и хореография. Они отражают взаимодействие сервисов и последовательность их выполнения; приложения, построенные с использованием веб-сервисов, рассматривают как основанные на потоках работ (Work Flow, WF).

Термины оркестровка и хореография описывают два аспекта разработки бизнес-процессов на основе объединения веб-сервисов. На рис. 8.5 в общем виде показана взаимосвязь этих аспектов, которые в какой-то мере дополняют друг друга.

Под оркестровкой понимают то, как сервисы взаимодействуют друг с другом на уровне сообщений, включая бизнес-логику и кооперацию при выполнении сложных процессов в пределах одного предприятия (одного бизнес-процесса).

Хореография охватывает более широкий круг участников взаимодействия, в том числе поставщиков, потребителей и партнеров предприятия. Она ассоциируется с публичным обменом сообщениями между множеством веб-сервисов, а не с одним бизнес-процессом, осуществляемым на одном предприятии.

Стандарты хореографии и оркестровки опираются на WSDL. На уровне модели бизнес-процесса предложены такие проекты стандартов, как Wf-XML (Workflow Management Coalition), WSFL (IBM Web Services Flow Language), XLANG (Microsoft"s XLANG: Business modeling language for BizTalk), PIPs (RosettaNet"s Partner Interface Process).

К настоящему моменту наибольший вес имеют BPEL4WS (Business Process Execution Language for Web Services), подготовленный IBM, Microsoft и BEA Systems, и WSCI (Web Service Choreography Interface) корпорации Sun Microsystems.

Язык BPEL4WS предназначен для реализации оркестровки сервисов.

Язык WSCI отражает концепцию хореографии сервисов.

WSCI (Web Service Choreography Interface)- это описательный язык интерфейсов на основе XML, который работает в связке с WSDL. Его цель - позволить корпорациям использовать возможности веб-сервисов для создания процессов, отражающих меняющиеся требования бизнеса. Язык позволяет компаниям представлять свои прикладные программы и ресурсы в виде веб-сервисов, чтобы другие фирмы могли оперативно находить их и применять в своих бизнес-процессах.

WSCI с 2002 года развивается рабочей группой консорциума W3C (организована рабочая группа Web Services Choreography Working Group);
для развития BPEL4WS в 2003 году в консорциуме OASIS был создан технический комитет - OASIS Web Services Business Process Execution Language TC (WS-BPEL TC).

BPEL определяет конструкции, необходимые для составления набора сервисов для бизнес-процессов, связанных с совместной деятельностью и сделками.

BPEL определяет поведение бизнес-процессов, базирующихся на dt,-сервисах.

BPEL реализует функциональность экспорта и импорта, используя исключительно интерфейсы веб-сервисов.

BPEL вписывается в архитектуру основных веб-сервисов, построенную поверх UDDI, WSDL, XML и XML Schema.

Основу BPEL составляют три ключевые свойства: асинхронность, координация потоков и управление исключительными ситуациями. Все они связаны с проблемами, с которыми сталкиваются разработчики, занимающиеся управлением интеграцией.

Asynchrony (Асинхронность) Асинхронность имеет дело с асинхронными взаимодействиями, корреляцией сообщений и надежностью. Поддержка асинхронности необходима для разрешения веб-сервисов в сценариях интеграции и является обязательной для оптимального использования рабочего времени (для лучшего распределения обработки она позволяет пользователям вмешиваться в течение бизнес-потока или задержанной пакетной обработки). За счет разделения запросов на обслуживание и соответствующих им откликов асинхронность повышает масштабируемость и помогает избежать узких мест при выполнении приложения. Кроме того, она допускает непрерываемое выполнение, когда сервисы временно недоступны и когда клиенты работают в автономном режиме или отключены.

Flow coordination. (Координация потоков) Координация потоков включает параллельный поток выполнения, образцы соединений и динамические потоки. В реальных приложениях бизнес-потоки могли бы включать образцы сложных взаимодействий, и с синхронными, и с асинхронными сервисами. Координация потока включает интерфейс с WSDL, действия потока, переменные XML и отвечает за компенсацию. BPEL использует WSDL для обращения к обмениваемым сообщениям, вызванным операциям и типам портов. Действия с потоком используют общие переменные XML, так что компенсационные обработчики (compensation handlers) должны сохранять снимки данных, которые могут быть использованы обработчиком. Компенсационные обработчики могут отменить шаги, которые были уже завершены.

BPEL includes basic and structured activities. (В BPEL включены основные и структурированные действия). Основные действия состоят из индивидуальных шагов для взаимодействия с сервисом, манипулирования обмениваемыми данными или обработки исключительных состояний, с которыми сталкиваются в течение выполнения. Структурированные действия определяют последовательность выполнения и описывают создание процесса, транслируя выполняемые ими действия в структуры; в состав этих структур включены поток данных, шаблоны управления, обработка внешних событий, обработка ошибок и координация сообщений.

Exception management. (Управление исключительными ситуациями). Управление исключительными ситуациями имеет дело с синхронными ошибками, асинхронным управлением исключительными ситуациями и компенсацией бизнес-транзакций. Для того чтобы автоматизировать бизнес-процессы, большие усилия сосредоточены на управлении исключительными ситуациями, и BPEL упрощает управление исключительными ситуациями для Web-сервисов. При возникновении исключительных ситуаций вызываются локальные обработчики ошибки, связанные с Web-сервисами, и асинхронные сервисы уведомляются об этих исключительных ситуациях.

8.7. Веб-сервисы в ASP.Net

Технология веб-сервисов в ASP.Net расширяет возможности создания веб-приложений. В настоящее время в ASP.Net поддерживается два способа разработки и вызова веб-сервисов:

Через протокол HTTP (однонаправленный синхронный вызов) - XML-веб-сервисы;

Через MCF (Microsoft Communication Fundation) – ассинхронный двунаправленный обмен сообщениями – MCF- веб-сервисы.

Создание веб-сервиса (веб-службы) в Visual Studio похоже на создание веб-страницы. Также можно использовать средство веб-разработки Microsoft Visual Web Developer для ссылок и использовать веб-службы, находящиеся в решении Visual Web Developer, на локальном компьютере, а также в локальном или внешнем каталоге UDDI.

Мы рассмотрим выполнение следующих задач:

создание простого XML-веб-сервиса в Visual Web Developer;
создание отдельного веб-сайта, использующего веб-сервис.

Реализовывать эту задачу будем в виде двух отдельных решений.

8.7.1. Создание веб-сервиса в ASP .Net. Пошаговое руководство

http://msdn.microsoft.com/ru-ru/library/8wbhsy70.aspx

Откройте Visual Web Developer.
В меню Файл выберите пункт Создать веб-сайт .

File – New- WebSite

Откроется диалоговое окно Новый веб-сайт

В разделе выберите Веб-сервис ASP.NET .

ASP.Net Web Service

Нажмите кнопку Обзор и выберите путь и имя сервиса.
В списке Язык выберите С#
Нажмите кнопку ОК .

Будет создан файл Service.asmx со ссылкой на код сервиса

@ WebService Language="C#" CodeBehind="~/App_Code/Service.cs" Class="Service" %>

И файл с кодом сервиса: Service.cs

using System;

using System.Linq;

using System.Web;

using System.Web.Services;

Public Service () {

// InitializeComponent();

Public string HelloWorld() {

Return "Hello World";

Атрибут определяет пространство имен для веб-сервиса

Атрибут касается способа определения WSDL

Добавление метода, доступного через веб-сервис делается написанием соответствующего кода и указания квалификатора доступа к методу как public .

Метод должен иметь атрибут

2. Компиляция и тестирование веб-сервиса

Сохраняем сервис и запускаем браузер

Следующие операции поддерживаются. Формальное определение см. в Описание службы .

По ссылке Описание службы находится описание сервиса на WSDL

По ссылке – HelloWorld описание вызова сервиса. Структура SOAP-запроса и ответа и как они будут выглядеть при использовании HTTP-методов GET и POST.

Для тестирования вызова метода нужно нажать кнопку Запуск.

Http://tempuri.org/">Hello World

Пример

Сервис, который содержит два метода.

Метод Example1() возвращает строку "Привет от ASP.Net!";

Метод Summa возвращает сумму двух целых чисел, которые передаются через параметры.

using System;

using System.Web;

using System.Web.Services;

using System.Web.Services.Protocols;

public class Service: System.Web.Services.WebService

Public Service () {

//Uncomment the following line if using designed components

//InitializeComponent();

Public string Example1() {

Return "Привет от ASP.Net!";

Public int Summa(int a, int b)

В VS есть встроенный Web DeveloperServer , который должен быть запущен при вызове сервиса. Созданный веб-сервис размещается на этом сервере.

Создадим еще один веб-сервис для перевода температуры (пример из MSDN)

Предстоит создать веб-сервис, который преобразует температуру по шкале Фаренгейта в температуру по шкале Цельсия и наоборот.

Создание веб-сервиса

В обозревателе решений (Solution Explorer ) щелкните правой кнопкой мыши имя созданного веб-сервиса

(http://localhost/TemperatureWebService), а затем выберите команду Добавить новый элемент .

В разделе Установленные шаблоны Visual Studio выберите (Web Service) и в поле Имя введите Convert.
Убедитесь, что установлен флажок Размещать код в отдельном файле и нажмите кнопку Добавить .

Visual Web Developer создаст новый веб-сервис, состоящий из двух файлов. Файл Convert.asmx является файлом, который может быть вызван для вызова методов веб-сервиса, и он указывает на код для веб-сервиса. Сам код находится в файле класса (CONVERT.cs) в папке App_Code. Файл кода содержит шаблон для веб-сервиса. Файл кода включает некоторый код для метода веб-службы.

В данном примере будет создано два метода в одной веб-службе. Первый метод преобразует температуру по шкале Фаренгейта в температуру по шкале Цельсия, а второй метод преобразует температуру по шкале Цельсия в температуру по шкале Фаренгейта.

Чтобы создать методы преобразования, выполните следующие действия:

Добавьте следующий код в класс сразу после метода HelloWorld:

Обратите внимание, что имена функций предваряются атрибутом ( >) как часть объявления функции.

После ввода функций сохраните файл.

Полный код приведен ниже.

using System.Collections;

using System.Linq;

using System.Web;

using System.Web.Services;

using System.Web.Services.Protocols;

using System.Xml.Linq;

/// Summary description for Convert

// To allow this Web Service to be called from script, using ASP.NET AJAX, uncomment the following line.

public class Convert: System.Web.Services.WebService {

public Convert () {

//Uncomment the following line if using designed components

//InitializeComponent();

Public string HelloWorld() {

Return "Hello World";

Public double FahrenheitToCelsius(double Fahrenheit)

Return ((Fahrenheit - 32) * 5) / 9;

Public double CelsiusToFahrenheit(double Celsius)

Return ((Celsius * 9) / 5) + 32;

Теперь можно протестировать веб-службу в Visual Web Developer.

Чтобы протестировать веб-службу, выполните следующие действия:

В обозревателе решений выберите Convert.asmx и нажмите сочетание клавиш CTRL+F5.

Будет вызвана веб-служба и в обозревателе появится страница, отображающая методы, предоставляемые веб-службой.

Нажмите кнопку CelsiusToFahrenheit , которая вызывает этот метод.

Появится страница, которая запросит значения параметров для метода CelsiusToFahrenheit.

В поле Celsius введите 100 и нажмите кнопку Вызвать .

Новое окно отображает XML-данные, возвращаемые веб-службой при вызове метода CelsiusToFahrenheit. Значение 212 отображается в XML.

Закройте браузер, содержащий результаты метода.
В исходном обозревателе нажмите кнопку Назад , чтобы вернуться к списку методов.
Нажмите FahrenheitToCelsius и убедитесь, что метод возвращает ожидаемый результат.

Если ввести 212, метод FahrenheitToCelsius возвратит 100 .

Закройте браузер.

После окончания создания веб-службы, следующим шагом является ее использование.

8.7.2. Использование веб-сервиса в приложении

Теперь, когда веб-служба создана, предстоит создать веб-узел, в котором будет использоваться созданная веб-служба. Необходимо создать отдельный веб-сайт со страницей, из которой будут запускаться только что созданные методы веб-сервиса.

Для этого нужно создать приложение-клиент (потребитель сервиса). Создадим в качестве такого клиента ASP.Net страницу.

Например, создадим страницу с двумя кнопками, при нажатии на которые будут вызываться сервисы.

Вызов веб-сервиса из приложения-клиента выполняется через класс-посредник (proxy-класс).

1. Создайте веб-сайт:

В меню Файл выберите пункт Создать веб-сайт .
В разделе Установленные шаблоны Visual Studio выберите Веб-узел ASP.NET .
Введите имя TemperatureWeb.
В списке Язык выберите C#
Нажмите кнопку ОК .

Visual Web Developer создаст новый локальный веб-узел IIS и новую страницу с именем Default.aspx.

Веб-сервис является компонентом, на который можно ссылаться в приложении. Следовательно, необходимо создать ссылку на него.

Для создания ссылки на веб-сервис, выполните следующие действия:

В меню Веб-сайт выберите команду Добавить веб-ссылку .

Откроется диалоговое окно Добавление веб-ссылки , как показано на следующем снимке экрана.

В списке URL-адреса введите следующий URL-адрес для веб-службы и нажмите кнопку Переход :

http://localhost/TemperatureWebService/Convert.asmx

Когда Visual Web Developer находит веб-службу, сведения о веб-службе отображаются в диалоговом окне Добавление веб-ссылки .

Примечание

Если не удается добавить ссылку на веб-службу, возможно, что прокси-сервер настроен неправильно. В Microsoft Internet Explorer, в меню Сервис выберите пункт Свойства обозревателя , выберите вкладку Подключения и затем нажмите кнопку Параметры LAN . Установите флажок Не использовать прокси-сервер для локальных адресов . Кроме того, задайте в поле для адреса прокси-сервера точное имя прокси-сервера, вместо разрешения Internet Explorer самостоятельно обнаруживать прокси-сервер. Для получения дополнительных сведений обратитесь к администратору сети.

Выберите одну из ссылок метода.

Откроется страница тестирования для метода.

Нажмите кнопку Добавить ссылку .

Visual Web Developer создает папку App_WebReferences и добавляет в нее папку для новой веб-ссылки. По умолчанию для веб-ссылок назначаются пространства имен, соответствующее имени их сервера (в данном случае localhost). Запишите имя для пространства имен веб-ссылки. Visual Web Developer добавляет в папку WSDL-файл, который ссылается на веб-службу. Он также добавляет вспомогательные файлы, такие как файлы обнаружения (файлы с расширениями DISCO и DISCOMAP), содержащие сведения о расположении веб-службы.

Примечание.

Должен быть запущен сервер Web Developer Server/

3. Вызовите сервис из из ASP страницы

Пример 1. Вычисление суммы чисел

1. Создайте форму с двумя текстовыми полями и кнопкой Сумма.

В обработчике кнопки добавьте вызов метода.

Подключите пространство имен localhost

using System;

using System.Data;

using System.Configuration;

using System.Web;

using System.Web.Security;

using System.Web.UI;

using System.Web.UI.WebControls;

using System.Web.UI.WebControls.WebParts;

using System.Web.UI.HtmlControls;

using localhost;

public partial class _Default: System.Web.UI.Page

Protected void Page_Load(object sender, EventArgs e)

Protected void Button1_Click(object sender, EventArgs e)

Service myService= new Service();

Label1.Text = myService.Example1();

Protected void Button2_Click(object sender, EventArgs e)

Int a, b,summa;

A = int.Parse(txt_a.Text);

B = int.Parse(txt_b.Text);

// summa = a + b;

Service myService1 = new Service ();

Summa = myService1.Summa(a,b);

Txt_summa.Text = summa.ToString();

Пример 2. Вызов методов перевода температуры

Создайте на странице форму со следующими полями:

Чтобы вызвать методы веб-службы, выполните следующие действия:

Откройте страницу Default.aspx и переключитесь в представление "Конструктор".
Из группы Стандартные в панели элементов перетащите следующие элементы управления на страницу и задайте их свойства, как показано в следующей таблице:

protected void ConvertButton_Click(object sender, EventArgs e)

Localhost.Convert wsConvert = new localhost.Convert();

Double temperature =

System.Convert.ToDouble(TemperatureTextbox.Text);

FahrenheitLabel.Text = "Fahrenheit To Celsius = " +

WsConvert.FahrenheitToCelsius(temperature).ToString();

CelsiusLabel.Text = "Celsius To Fahrenheit = " +

WsConvert.CelsiusToFahrenheit(temperature).ToString();

Нажмите клавиши CTRL+F5 для запуска страницы.
В текстовом поле введите значение, например 100, и нажмите кнопку Преобразовать .

На странице отображается результат преобразования значения температуры по шкале Фаренгейта и Цельсия.

Отладку веб-службы можно выполнить так же, как отладку веб-страниц.

Сначала необходимо настроить веб-узел, содержащий веб-службу, для включения отладки.

Чтобы включить отладку на веб-узле веб-службы, выполните следующие действия:

Средство администрирования веб-узла создаст файл Web.config для веб-узла и установит параметры конфигурации для включения отладки.

Закройте Средство администрирования веб-узла.

Теперь необходимо включить отладку для веб-узла, использующего веб-службу.

Чтобы включить отладку на веб-узле, выполните следующие действия:

Visual Web Developer откроет файл кода для страницы.

Поместите указатель в следующей строке:

Обнаружение web-сервисов

Каким образом другие разработчики узнают о существовании веб-сервиса?

Во-первых, с помощью DISCO (сокращение от слова discovery) - файлового механизма поиска локальных web-сервисов, то есть механизма получения списка доступных web-сервисов из DISCO-файлов, размещенных на web-серверах. Кроме того, DISCO-файлы содержат записи о расположении WSDL-контрактов имеющихся сервисов. DISCO-файл представляет собой XML-файл с записями.

Также возможно использовать VSDISCO-файлы, которые аналогичны DISCO-файлам, но их содержимое есть результат динамического поиска web-сервисов в указанных каталогах и всех вложенных подкаталогах. ASP .NET отображает расширение имени файла.vsdisco на HTTP-обработчик, который отыскивает в данном каталоге и его подкаталогах asmx и disco и возвращает динамически генерируемый DISCO-документ. По соображениям безопасности динамический поиск в ряде версий.NET Framework отключен, но его можно включить, изменив записи файла Machine.config.

А как же осуществляется поиск web-сервисов в глобальной сети? Для поиска web-сервисов в глобальной сети Microsoft, IBM и Ariba совместно разработали UDDI (Universal Description Discovery and Integration) - спецификацию построения распределенных баз данных, которая позволяет отыскивать web-сервисы. UDDI поддерживается сотнями компаний. UDDI-сайты сами являются web-сервисами. Каждый может опубликовать свой реестр на основе UDDI. Большинство разработчиков никогда не используют UDDI API напрямую. Вместо этого к реестрам UDDI обращаются инструментальные средства разработки. Они также генерируют классы-оболочки обнаруженных и выбранных web-сервисов.

8.8. Итоги

Технология Web-сервисов - это современная технология, которая обеспечивает новый уровень распределенности. Вместо разработки или приобретения компонентов и их встраивания в ИС предлагается покупать время их работы и формировать программную систему, которая осуществляет вызовы методов из компонентов, которые принадлежат и поддерживаются независимыми провайдерами.

Веб-сервисы решают задачу интеграции приложений различной природы и построения распределенных ИС. В этом заключается основное принципиальное отличие веб-сервисов от предшественников - технологий взаимодействия распределенных приложений, так или иначе позволявших реализовать обмен данными между приложениями (среди получивших наибольшее развитие - Remote Procedure Calls (RPC), Distributed COM (DCOM), Remote Method Invocation (RMI) и Common Object Request Broker Architecture (CORBA)). Однако каждая из них была довольно сложна в реализации, не обладала необходимой универсальностью (т. е. все же зависела от выбора, например, одной и той же операционной системы для всех участников обмена) и, что особенно плохо, эти технологии с большим трудом стыковались между собой.

Изначально World Wide Web (WWW) представлялась ее создателям как "пространство для обмена информацией, в котором люди и компьютеры могут общаться между собой". Поэтому первые Веб-приложения представляли собой примитивные файловые серверы, которые возвращали статические HTML-страницы запросившим их клиентам. Таким образом, Веб начиналась как документо-ориентированная.

Следующим этапом развития Веб стало появление понятия приложений, которые базировались на таких интерфейсах, как CGI (или FastCGI), а в дальнейшем – на ISAPI. Common Gateway Interface (CGI) – это стандартный интерфейс работы с серверами, позволяющий выполнять серверные приложения, вызываемые через URL. Входной информацией для таких приложений служило содержимое HTTP-заголовка (и тело запроса при использовании протокола POST). CGI-приложения генерировали HTML-код, который возвращался браузеру. Основной проблемой CGI-приложений было то, что при каждом клиентском запросе сервер выполнял CGI-программу в реальном времени, загружая ее в отдельное адресное пространство.

Появление Internet Server API (ISAPI) позволило не только решить проблемы производительности, которые возникали с CGI-приложениями, но и предоставить в распоряжение разработчиков более богатый программный интерфейс. ISAPI DLL можно было ассоциировать с расширениями имен файлов через специальную мета-базу. Эти два механизма (CGI и ISAPI) послужили основой создания первого типа Веб-приложений, в которых, в зависимости от каких-либо клиентских действий, выполнялся серверный код. Таким образом, стала возможной динамическая генерация содержимого Веб-страниц и наполнение Веб перестало быть чисто статическим.

Интерфейс ISAPI – это особенность Microsoft Internet Information Server. ISAPI-приложения представляют собой динамические загружаемые библиотеки (DLL), которые выполняются в адресном пространстве Веб-сервера. У других Веб-серверов через некоторое время также появилась возможность выполнять приложения, реализованные в виде библиотек. В случае Веб-серверов Netscape этот программный интерфейс назывался NSAPI (Netscape Server API). У довольно популярного Веб-сервера Apache также имеется возможность выполнять Веб-приложения, реализованные в виде библиотек; такие библиотеки называются Apache DSO (Dynamic Shared Objects ).

Естественно, что при использовании как CGI-, так и ISAPI-приложений разработчики в основном решали одни и те же задачи, поэтому естественным шагом стало появление нового, высокоуровневого интерфейса, который упростил задачи генерации HTML-кода, позволил обращаться к компонентам и использовать базы данных. Таким интерфейсом стала объектная модель Active Server Pages (ASP), построенная на основе ISAPI-фильтра.

Основной идеей ASP с точки зрения создания интерфейса приложения является то, что на Веб-странице присутствуют фрагменты кода, который интерпретируется Веб-сервером и вместо которого пользователь получает результат выполнения этих фрагментов кода.

Вскоре после появления ASP были созданы и другие технологии, реализующие идею размещения внутри Веб-страницы кода, выполняемого Веб-сервером. Наиболее известная из них на сегодняшний день – технология JSP (Java Server Pages), основной идеей которой является однократная компиляция Java-кода (сервлета) при первом обращении к нему, выполнение методов этого сервлета и помещение результатов выполнения этих методов в набор данных, отправляемых в браузер.

Новейшая версия технологии Active Server Pages – ASP .NET, являющаяся ключевой в архитектуре Microsoft .NET Framework. С помощью ASP .NET можно создавать Веб-приложения и Веб-сервисы, которые не только позволяют реализовать динамическую генерацию HTML-страниц, но и интегрируются с серверными компонентами и могут использоваться для решения широкого круга бизнес-задач, возникающих перед разработчиками современных Веб-приложений.

В общем случае клиентом Веб-сервера может быть не только персональный компьютер, оснащенный обычным Веб-браузером. Одновременно с широким распространением мобильных устройств появилась и проблема предоставления Веб-серверами данных, которые могут быть интерпретированы этими устройствами. Поскольку мобильные устройства обладают характеристиками, отличными от характеристик персональных компьютеров (ограниченным размером экрана, малым объемом памяти, а нередко и невозможностью отобразить что-либо, кроме нескольких строк черно-белого текста), для них существуют и другие протоколы передачи данных (WAP – Wireless Access Protocol) и соответствующие языки разметки ( WML – Wireless Markup Language, СHTML – Compact HTML и т.п.). При этом возникает задача передачи данных на мобильное устройство в соответствующем формате (и для этой цели существуют специальные сайты), либо, что представляется более удобным, происходит опознание типа устройства в момент его обращения к серверу и преобразование исходного документа (например, в формате XML) в формат, требующийся данному мобильному устройству (например, с помощью XSLT-преобразования).

Другим способом поддержки различных типов клиентов является создание "разумных" серверных компонентов, которые способны генерировать различный код в зависимости от типа клиента. Такой подход, в частности, реализован в Microsoft ASP .NET.

Другим направлением развития клиентских частей Веб-приложений стало размещение некоторой части логики приложения (такой как проверка корректности вводимых данных) в самом Веб-браузере. В частности, современные Веб-браузеры способны интерпретировать скриптовые языки (VBScript, JavaScript), код на которых, как и ASP-код, внедряется в Веб-страницу, но интерпретируется не Веб-сервером, а браузером и соответственно выполняется на клиентском устройстве. Кроме того, современные браузеры способны отображать и выполнять Java-аплеты – специальные Java-приложения, которые пользователь получает в составе Веб-страницы, а некоторые из браузеров могут также служить контейнерами для элементов управления ActiveX – выполняющихся в адресном пространстве браузера специальных COM-серверов, также получаемых в составе Веб-страницы. И в Java-аплетах, и в элементах управления ActiveX можно реализовать практически любую функциональность.

Отметим, что с ростом объема используемых данных и числа посетителей Веб-сайтов возрастают и требования к надежности, производительности и масштабируемости Веб-приложений. Следующим этапом эволюции подобных приложений стало отделение бизнес-логики, реализованной в Веб-приложении, а нередко и сервисов обработки данных и реализации транзакций от его интерфейса. В этом случае в самом Веб-приложении обычно остается так называемая презентационная часть, а бизнес-логика, обработка данных и реализация транзакций переносятся в сервер приложений в виде бизнес-объектов. В зависимости от типа сервера приложений подобные бизнес-объекты могут быть выполняющимися самостоятельно COM-серверами, CORBA-серверами, а также объектами COM+, выполняющимися с помощью служб компонентов Windows 2000, или объектами EJB (Enterprise Java Beans), исполняемыми сервером приложений , поддерживающим спецификаци ю J2EE (Java 2 Enterprise Edition). В качестве механизма доступа к данным подобные объекты могут использовать OLE DB, ODBC, JDBC (это зависит от того, как реализован бизнес-объект).

Нередко подобные бизнес-объекты предоставляют доступ к данным корпоративных информационных систем либо реализуют какую-либо часть их функциональности. Нередко они позволяют, например, интегрировать Веб-сайт с CRM-системами (Customer Relationship Management) или с ERP-системами (Enterprise Resource Planning), сохраняя в корпоративных системах сведения о посетителях сайта и предоставляя потенциальным клиентам сведения об имеющейся продукции для осуществления заказов.

Поскольку современный Интернет – это не столько средство демонстрации присутствия компании на рынке или инструмент маркетинга, сколько инструмент ведения бизнеса, достаточно важными становятся задачи реализации организации через Интернет таких взаимоотношений с клиентами, как продажа товаров и услуг. И здесь довольно важными становятся решения для электронной коммерции типа "предприятие-клиент" ( B2C – business-to-consumer). Не менее важными становятся и задачи интеграции Веб-приложений c данными и приложениями партнеров с целью реализации схемы "предприятие-предприятие" ( B2B – business-to-business), позволяющей заключать торговые сделки между предприятиями, обмениваться каталогами товаров, проводить аукционы, создавать электронные торговые площадки.

Отметим, что, будучи составной частью подобного решения, Веб-сервер должен уметь не только выполнять приложения и взаимодействовать с сервером приложений , но и использовать сервисы интеграции, сервисы управления приложениями и данными, а также сервисы для разработчиков.

Следующим шагом эволюции Веб-приложений, помимо доступа к корпоративным данным и данным партнеров, стало получение доступа к корпоративным приложениям. Для решения этой задачи интеграции Веб-приложений с внутренними информационными системами предприятий и с приложениями, обеспечивающими взаимодействие с клиентами и партнерами, используются специальные решения, называемые корпоративными порталами.

Нередко частью портального решения являются средства управления информационным наполнением Веб-сайта – ведь объем данных, доступных пользователям с помощью сайтов крупных компаний и порталов, сейчас таков, что управление этими данными "вручную" не представляется возможным.

Обобщая вышесказанное можно выделить основные особенности веб-архитектуры [ , ]:

отсутствие необходимости использовать дополнительное ПО на стороне клиента – это позволяет автоматически реализовать клиентскую часть на всех платформах;
возможность подключения практически неограниченного количества клиентов;
благодаря единственному месту хранения данных и наличия системы управления базами данных обеспечиваются минимальные требования для поддержания целостности данных;
доступность при работоспособности сервера и каналов связи;
недоступность при отсутствии работоспособности сервера или каналов связи;
достаточно низкая скорость Веб сервера и каналов передачи данных;
относительно объема данных – архитектура Веб систем не имеет существенных ограничений.

Схематически такую архитектуру (в трехзвенном варианте) можно представить, как показано на рис. 5.9 .

Рис. 5.9.

5.1.8. Сервис-ориентированная архитектура

Решение многих описанных выше задач, возникающих при создании современных Веб-приложений, теперь начинает возлагаться на Веб-сервисы – не зависящие от платформы, объектной модели и клиента программные компоненты, которые можно вызывать из клиентских Веб-приложений (а также из самих Веб-сервисов) через основанный на протоколе HTTP и языке XML протокол SOAP . Для описания Веб-сервисов используется XML-подобный язык WSDL, а для организации реестров Веб-сервисов, в которых разработчики и компании могут искать необходимые им сервисы, а также публиковать данные о своих сервисах – интерфейс UDDI .

Поддержка Веб-сервисов стала одним из главных стратегических направлений для многих компаний, специализирующихся на выпуске серверов приложений , систем управления базами данных и средств разработки приложений.

(SOA, service-oriented architecture) – модульный подход к разработке программного обеспечения, основанный на использовании сервисов (служб) со стандартизированными интерфейсами .

OASIS (Организация по распространению открытых стандартов структурированной информации) определяет SOA следующим образом ( OASIS Reference Model for Service Oriented Architecture V 1.0): Сервисно-ориентированная архитектура – это парадигма организации и использования распределенных информационных ресурсов таких как: приложения и данные, находящихся в сфере ответственности разных владельцев, для достижения желаемых результатов потребителем, которым может быть: конечный пользователь или другое приложение.

В основе SOA лежат принципы многократного использования функциональных элементов ИТ, ликвидации дублирования функциональности в ПО, унификации типовых операционных процессов, обеспечения перевода операционной модели компании на централизованные процессы и функциональную организацию на основе промышленной платформы интеграции.

Компоненты программы могут быть распределены по разным узлам сети, и предлагаются как независимые, слабо связанные, заменяемые сервисы-приложения. Программные комплексы, разработанные в соответствии с SOA, часто реализуются как набор веб-сервисов, интегрированных при помощи известных стандартных протоколов (SOAP, WSDL, и т. п.)

Интерфейс компонентов SОА-программы предоставляет инкапсуляцию деталей реализации конкретного компонента (ОС, платформы, языка программирования, вендора, и т. п.) от остальных компонентов. Таким образом, SOA предоставляет гибкий и элегантный способ комбинирования и многократного использования компонентов для построения сложных распределенных программных комплексов.

SOA хорошо зарекомендовала себя для построения крупных корпоративных программных приложений. Целый ряд разработчиков и интеграторов предлагают инструменты и решения на основе SOA (например, платформы IBM WebSphere, Oracle/BEA Aqualogic, Microsoft Windows Communication Foundation, SAP NetWeaver, ИВК Юпитер, TIBCO, Diasoft).

Основными целями применения SOA для крупных информационных систем, уровня предприятия, и выше являются :

сокращение издержек при разработке приложений, за счет упорядочивания процесса разработки;
расширение повторного использования кода;
независимость от используемых платформ, инструментов, языков разработки;
повышение масштабируемости создаваемых систем;
улучшение управляемости создаваемых систем.

Принципы SOA:

архитектура , как таковая, не привязана к какой-то определенной технологии;
независимость организации системы от используемой вычислительной платформы (платформ);
независимость организации системы от применяемых языков программирования;
использование сервисов, независимых от конкретных приложений, с единообразными интерфейсами доступа к ним;
организация сервисов как слабосвязанных компонентов для построения систем.

Архитектура не привязана к какой-то определенной технологии. Она может быть реализована с использованием широкого спектра технологий, включая такие технологии как REST, RPC, DCOM, CORBA или веб-сервисы. SOA может быть реализована, используя один из этих протоколов и, например, может использовать, дополнительно, механизм файловой системы, для обмена данными.

Главное, что отличает SOA, это использование независимых сервисов, с четко определенными интерфейсами, которые, для выполнения своих задач, могут быть вызваны неким стандартным способом, при условии, что сервисы заранее ничего не знают о приложении, которое их вызовет, а приложение не знает, каким образом сервисы выполняют свою задачу.

SOA также может рассматриваться как стиль архитектуры информационных систем, который позволяет создавать приложения, построенные путем комбинации слабосвязанных и взаимодействующих сервисов. Эти сервисы взаимодействуют на основе какого-либо строго определенного платформо-независимого и языково-независимого интерфейса (например, WSDL). Определение интерфейса скрывает языково-зависимую реализацию сервиса.

Таким образом, системы, основанные на SOA, могут быть независимы от технологий разработки и платформ (таких как Java, .NET и т. д.). К примеру, сервисы, написанные на C#, работающие на платформах.Net и сервисы на Java, работающие на платформах Java EE , могут быть с одинаковым успехом вызваны общим составным приложением. Приложения, работающие на одних платформах, могут вызывать сервисы, работающие на других платформах, что облегчает повторное использование компонентов.

, , Терминал , Сервер приложений , Сервер базы данных , Архитектура распределенных систем , , Сервис-ориентированная архитектура .