! Avantages. ! Limitations. ! Des mécanismes plus évolués visent à remédier à ces limitations

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1 Rappel des conclusions sur l appel de procédure à distance 2 JAVA RMI heithem.abbes@gmail.com! Avantages! Abstraction ( les détails de la communication sont cachés )! Intégration dans un langage : facilite la portabilité, mise au point! Outils de génération : facilitent la mise en œuvre! Limitations! La structure de l application est statique " Pas de création dynamique de serveur " Pas de possibilité de redéploiement entre sites! Pas de passage des paramètres par référence! La communication est réduite à un schéma synchrone! La persistance des données n est pas assurée " Il faut la réaliser explicitement par sauvegarde des données dans des fichiers! Des mécanismes plus évolués visent à remédier à ces limitations! Objets répartis ( ex : Java RMI, CORBA ) pour les 2 premières limitations! Bus à messages ( Message Oriented Middleware )! Composants répartis ( ex : EJB, Corba CCM,. Net ) Intérêt des objets pour la construction d applications réparties Extension du RPC aux objets (1) 3! Encapsulation! L interface (méthodes + arguments) est la seule voie d accès à l état interne, non directement accessible! Classes et instances! Mécanismes de génération d exemplaires conformes à un même modèle! Héritage! Mécanisme de spécialisation : facilite la récupération et réutilisation de l existant! Polymorphisme! Mises en œuvre diverses des fonctions d une interface! Facilite l évolution et l adaptation des applications 4! Appel de procédure vs appel de méthode sur un objet! Exemple : insérer une entrée dans un annuaire

2 5 Extension du RPC aux objets (2)! Phase préalable : création d instances d une classe d objets! Notion de fabrique (factory) Notion de référence d objet : Contient tout ce qui est nécessaire pour atteindre l objet distant (Localisation, protocole d accès) 6 Notion de référence! Référence : notion clé pour les objets répartis! Moyen d accès à un objet distant,! Son contenu ne peut pas être directement exploité «opaque», elle n est utilisable que via un mécanisme d appel à distance! Contenu d une référence! Toutes les informations nécessaires pour atteindre physiquement l objet " Site de résidence (adresse IP) " Numéro de porte sur le site (Numéro de port) " Localisation interne au serveur "! Exemples! En Java RMI : la référence est le talon client ( stub )! En Corba : format de référence spécifié ( IOR : Interoperable Object Reference )! En DCOM : format propriétaire 7 Java RMI (Remote Method Invocation)! Motivation : construction d applications réparties avec Java! Appel de méthode au lieu d appel de procédure! Principe : même schéma que RPC! Le programmeur fournit " Une (ou plusieurs) description(s) d interface " Ici pas d IDL séparé : IDL=JAVA " Le programme du serveur " Objets implémentant les interfaces " Serveur d objets " Le programme du client! L environnement Java fournit! Un générateur de talons : rmic! Un service de noms : rmiregistry voir 8 Java RMI : règles d usage (1/2)! Interface! L interface d un objet distant (Remote) est celle d un objet Java, avec quelques règles d usage : " L interface distante doit être publique " L interface distante doit étendre l interface java.rmi.remote " Chaque méthode doit déclarer au moins l exception java.rmi.remoteexception! Passage d objets en paramètre! Les objets locaux sont passés par valeur (copie) et doivent être sérialisables (étendent l interface java.io.serializable)! Les objets distants sont passés par référence et sont désignés par leur interface

3 Java RMI : règles d usage (2/2) Java RMI : règles d écriture du serveur 9 10! Implémentation des classes distantes (Remote)! Une classe distante doit implémenter une interface ellemême distante (Remote)! Une classe distante doit étendre la classe java.rmi.server.unicastremoteobject (d autres possibilités existent)! Une classe distante peut aussi avoir des méthodes appelables seulement localement (ne font pas partie de son interface Remote)! Un serveur est une classe qui implémente l interface de l objet distant! Spécifier les objets distants qui doivent être implémentées! Définir le constructeur de l objet distant! Fournir l implémentation des méthodes appelables à distance! Créer et installer le gestionnaire de sécurité! Créer au moins une instance de la classe serveur! Enregistrer au moins une instance dans le serveur de noms Le compilateur IDL : rmic Stub/Skeleton 11! Le compilateur rmic génère les amorces (stub/ skeleton)! assurent le rôle d adaptateurs pour le transport des appels distants.! réalisent les appels sur la couche réseau.! réalisent l emballage/déballage des paramètres (sérialisation ou marshalling/unmarshalling).! Une référence d objets distant correspond à une référence d amorce (stub). 12! Stub (talon client)! Représentant local de l objet distant.! Initie une connexion avec la JVM distante! Assemble les paramètres pour leur transfert à la JVM distante.! Attend les résultats de l invocation distante.! Désassemble la valeur ou l exception renvoyée.! Renvoie la valeur au client (l appelant).! Skeleton (talon serveur)! Désassemble les paramètres pour la méthode distante.! Fait appel à la méthode demandée.! Assemble le résultat (valeur renvoyée ou exception) à destination de l appelant.

4 Serveur de noms : rmiregistry Étapes d un appel de méthode distante 13! Permet d obtenir une référence d objet distant! S exécute sur chaque machine hébergeant des objets distants! Utilise par défaut le port 1099! Accepte comme opérations l'enregistrement, l'effacement et la consultation (méthodes de la classe java.rmi.naming)! void Naming.bind(String nom, Remote obj) : associe l'objet au nom spécifié;! void Naming.rebind(String nom, Remote obj) : réassocie le nom au nouvel objet;! void Naming.unbind(String nom) : supprime l'enregistrement correspondant;! Remote Naming.lookup(String nom) : renvoie la référence (stub) de l'objet enregistré sous le nom donné;! String[] Naming.list(String nom) : renvoie la liste des noms enregistrés Développer une application avec RMI 1. Définir une interface distante (AppInterface.java). 2. Créer une classe implémentant cette interface (AppImpl.java). 3. Compiler cette classe (javac AppImpl.java). 4. Créer une application serveur (AppServer.java). 5. Compiler l application serveur. 6. Créer les classes stub et skeleton à l aide de rmic: AppImpl_Stub.java et AppImpl_Skel.java 7. Démarrage du serveur de noms (registre) avec rmiregistry. 8. Lancer le serveur AppServer pour la création d objets et leur enregistrement dans rmiregistry. 9. Créer une classe cliente qui appelle des méthodes distantes de l objet distant (AppClient.java). 10. Compiler cette classe et la lancer. 17 Exemple : Inversion d une chaîne de caractères! Invocation distante de la méthode reversestring() d un objet distant qui inverse une chaîne de caractères fournie par l appelant.! Classes nécessaires:! ReverseInterface : interface qui décrit l objet distant! Reverse : qui implémente l objet distant! ReverseServer : le serveur d objets RMI! ReverseClient : le client qui utilise l objet distant

5 Interface Interface 18 19! Interface de l objet! Permet de décrire les différentes méthodes de l'objet distant! Partagée par le client et le serveur.! Doit étendre l interface Remote définie dans java.rmi.! Toutes ses méthodes doivent déclarer l exception RemoteException.! RemoteException est déclenchée si :! connexion refusée à l hôte distant! l objet n existe plus,! un problème d assemblage ou de désassemblage. import java.rmi.remote; import java.rmi.remoteexception; public interface ReverseInterface extends Remote { String reversestring(string chaine) throws RemoteException; Implémentation de l objet distant Implémentation de l objet distant 20! Une classe qui implémente l'interface définie! Permettre de rendre un objet accessible à distance par des clients.! Doit permettre l exposition de l'objet distant:! La solution (la plus simple) consiste à étendre la classe UnicastRemoteObject de java.rmi.server. 21 import java.rmi.*; import java.rmi.server.*; public class Reverse extends UnicastRemoteObject implements ReverseInterface { public Reverse() throws RemoteException { super(); public String reversestring (String ChaineOrigine) throws RemoteException { int longueur=chaineorigine.length(); StringBuffer temp=new StringBuffer(longueur); for (int i=longueur; i>0; i--) { temp.append(chaineorigine.substring(i-1, i)); return temp.tostring();

6 Serveur d objets Serveur d objets Les opérations réalisées par le serveur: 1. Définir un gestionnaire de sécurité (classe RMISecurityManager) si le serveur est amené à charger des classes (Inutile si pas de chargement dynamique de classes) System.setSecurityManager (new RMISecurityManager()); 3. Exposer les objets distants : rendre accessibles dans le serveur! Si la classe de l'objet a été définie comme une extension de UnicastRemoteObject, l exposition est automatique.! Sinon, l'objet doit être exposé explicitement par appel de la méthode exportobject de la classe UnicastRemoteObject: 2. Créer les objets distants par instanciation de classes Remote: MonObjetDistant Objet = new MonObjetDistant; UnicastRemoteObject.exportObject(unObjet); 4. Faire connaitre l'existence des différents objets au serveur de noms (rmiregistry) de la machine sur laquelle ce serveur s'exécutera Naming.rebind("nomUnObjet", unobjet); Serveur d objets Le client (1/3) 24 import java.rmi.*; public class ReverseServer { public static void main(string[] args) { System.setSecurityManager(new RMISecurityManager()); try { System.out.println( "Serveur : Construction de l implémentation "); Reverse rev= new Reverse(); System.out.println("Objet Reverse lié dans le RMIregistry"); Naming.rebind("MyReverse", rev); System.out.println("Attente des invocations des clients..."); catch (Exception e) { System.out.println("Erreur de liaison de l objet Reverse"); System.out.println(e.toString()) 25! Le client récupère le stub de l'objet : il s'adresse au serveur de noms auprès duquel l'objet a été enregistré.! Cette opération est réalisée en invoquant la méthode lookup de la classe Naming.! Pour cela, il doit nommer complètement l'objet concerné au travers d'une URL de la forme générale suivante : rmi://machine:port/nom! Dans une telle URL, " si le nom de machine est omis, la machine locale est considérée; " si le numéro de port est omis, le numéro par défaut (1099) est considéré.

7 Le client (2/3) Le client (3/3) 26 27! La méthode lookup est susceptible de provoquer une exception RemoteException : try { MonInterface stub= (MonInterface) Naming.lookup (adresse_de_l'objet); catch (Exception e){ ! Une fois le stub est récupéré, un client peut invoquer sur ce stub des méthodes de l'interface comme il ferait sur un objet local: objet=stub.méthode(paramètres); import java.rmi.*; public class ReverseClient { public static void main (String [] args) { System.setSecurityManager(new RMISecurityManager()); try{ ReverseInterface rev = (ReverseInterface) Naming.lookup ("rmi://localhost:1099/myreverse"); String result = rev.reversestring (args [0]); System.out.println ("L inverse de "+args[0]+" est "+result); catch (Exception e) { System.out.println ("Erreur d accès à l objet distant."); System.out.println (e.tostring()); Fabrique d objets (Factory) Fabrique Exemple 28 29! Fabrique : Permettre au client de construire des instances multiples d une classe sur le site serveur! Problème : Le new n est pas utilisable tel quel (car il ne gère que la mémoire locale, celle du client)! Solution : appel d un objet FabriqueC, qui crée localement (sur le serveur) les instances de C (en utilisant new C)

8 Interface de l objet distant public interface Annuaire extends Remote{ public boolean inserer(string nom, int id) throws RemoteException; public boolean supprimer(string nom, int id) throws RemoteException; public Info rechercher(string nom) throws RemoteException; Interface de fabrique d objets public interface FabAnnuaire extends Remote{ public Annuaire newannuaire(string titre) throws RemoteException ; Implémentation de l objet distant public class AnnuaireImpl implements Annuaire extends UnicastRemoteObject{ private String titre; public Annuaire(String titre) {this.titre=titre; public boolean inserer(string nom, Info info) throws RemoteException{ ; public boolean supprimer(string nom) throws RemoteException{ ; public Info rechercher(string nom) throws RemoteException{ ; Implémentation de la fabrique d objets Exemple public class FabAnnuaireImpl implements FabAnnuaire extends UnicastRemoteObject{ public FabAnnuaireImpl{; public Annuaire newannuaire(string titre) throws RemoteException { return new AnnuaireImpl(titre); Serveur d objets import java.rmi.*; public class Server { public static void main (String [ ] argv) { try { Naming.rebind ("Fabrique,new (FabAnnuaireImpl)) ; System.out.println ("Serveur prêt.") ; catch (Exception e) { System.out.println("Erreur serveur : " + e) ; Client Exemple import java.rmi.*; public class HelloClient { public static void main (String [ ] argv) { try { /* trouver une référence vers la fabrique */ FabAbannuaire fabrique = (FabAbannuaire ) Naming.lookup ("rmi://goedel.imag.fr/fabrique") ; annuaireimag = fabrique.newannuaire("imag"); /* créer un annuaire */ annuaireinria= fabrique.newannuaire("inria"); /* créer un autre annuaire */ /* utiliser les annuaires */ annuaireimag.inserer(, ); annuaireinria.inserer(, ); catch (Exception e) { System.out.println("Erreur client : " + e) ; Passage d objets en paramètres Passage d objets en paramètres 32 Deux cas possibles! Passage en paramètre d un objet local (sur la JVM de l objet appelant)! Passage par valeur : on transmet une copie de l objet (plus précisément : une copie de l ensemble ses variables d état)! Pour cela l objet doit être sérialisable (i.e. implémenter l interface java.io.serializable)! Exemple de l annuaire : le client transmet un objet de la classe locale Info! Passage en paramètre d un objet non-local (hors de la JVM de l objet appelant, par ex. sur un site distant)! Passage par référence : on transmet une référence sur l objet (plus précisément : un stub de l objet). Le destinataire utilisera ce stub pour appeler les méthodes de l objet.! Exemple de l annuaire : le client passe un objet de type Annuaire (localisé sur le serveur distant) 33

9 34 Passage d objets en paramètres! Notions sur les objets sérialisables! Un objet sérialisable (transmissible par valeur hors de sa JVM) doit implémenter java.io.serializable! Les objets référencés dans un objet sérialisable doivent aussi être sérialisables! Comment rendre effectivement un objet sérialisable? " Pour les variables de types primitifs (int, boolean,..) rien à faire " Pour les objet dont les champs sont constitués de telles variables : rien à faire " On peut éliminer une variable de la représentation sérialisée en la déclarant transient " Pour un champ non immédiatement sérialisable (ex. : Array), il faut fournir des méthodes readobject() et writeobject()! Voir javadoc de l interface Serializable et des classes ObjectOutputStream et ObjectInputStream 35 Fonctionnement interne de JavaRMI! La classe UnicastRemoteObject! Rappel de la règle d usage: une classe d objets accessibles à distance étend la classe java.rmi.unicastremoteobject " La principale fonction de cette clase se manifeste lors de la création d une instance de l objet public class AnnuaireImpl extends UnicastRemoteObject { AnnuaireImpl ( ) { /* le constructeur d AnnuaireImpl appelle automatiquement le constructeur de la superclasse UnicastRemoteObject*/ monannuaire = new AnnuaireImpl ( ) ; " Le constructeur de UnicastRemoteObject crée une instance de stub pour l objet, en utilisant la classe Annuaire_Stub engendrée par rmic, et retourne ce stub comme résultat de la création.! Le contenu d un stub! Un stub contient essentiellement une variable ref de type RemoteRef qui contient la localisation de l objet (adresse IP, port)! Un appel de méthode se fait par appel de ref.invoke() qui utilise les sockets pour la communication Fonctionnement interne de javarmi Appel en retour (callback) 36! Le serveur de noms (registry)! Classes utiles (fournies par java.rmi) " Naming : sert de représentant local du serveurs de noms " Permet d utiliser les méthodes bind(), rebind(), lookup(), unbind(), list() " LocateRegistry: permet de localiser un serveur de noms (getregistry()) et éventuellement d en créer un(createregistry()), appelé en interne par Naming 37! Le problème! Réaliser un appel du serveur vers le client! Intérêt! Augmenter l asynchronisme " appel client-serveur avec retour immédiat (demande service) " rappel serveur-client quand le service est exécuté! Augmenter le dynamisme " Le serveur peut demander des informations complémentaires au client en cours d exécution " L exécution du service peut faire appel à des services fournis par le client " Exemple : traitement d exceptions

10 38 Appel en retour : principe 39 Appel en retour : réalisation (interfaces des objets distants)! Le client passe en paramètre au serveur l objet à rappeler! Le serveur exécute un appel asynchrone sur cet objet Appel en retour : réalisation (le servant) Appel en retour : réalisation (le serveur) 40 41

11 Appel en retour : réalisation (le callback) Appel en retour : réalisation (un client) Gestionnaire de sécurité Gestionnaire de sécurité 44 45! Installer un gestionnaire de sécurité! Utile lorsqu on télécharge du code à partir d une machine distante! Permet de protéger la machine virtuelle java de tout utilisateur malintentionné qui essaye de faire tourner du code malicieux sur la machine.! Utiliser le gestionnaire de sécurité fournit par RMI: RMISecurityManager System.setSecurityManager(new RMISecurityManager());! La politique de sécurité spécifie les actions autorisées, en particulier sur les sockets! Les opérations possibles sur les sockets:! connect est utilisé pour établir une connexion avec un serveur.! listen est utilisé par un serveur pour indiquer qu'il est disposé à accepter des connexions.! Après un listen, un serveur peut attendre une demande de connexion d'un client par accept

12 46 Gestionnaire de sécurité! Exécuter le programme java utilisant un gestionnaire de sécurité avec l option : java Djava.security.policy=java.policy NomClasse Où java.policy et le fichier des permissions! Exemple de contenu du fichier java.policy: grant { permission java.net.socketpermission "localhost ","connect,accept"; permission java.net.socketpermission ":80", "connect"; ; 47 Chargement dynamique! Les définitions de classes sont hébergées sur un serveur Web! Les paramètres, les stubs sont envoyés au client via une connexion au serveur web! Pour fonctionner, une application doit télécharger les fichiers de classe nécessaires! Chargement dynamique! Évite de disposer localement de toutes les définitions de classe! les mêmes fichiers de classe (même version) sont partagés par tous les clients! Charge une classe au besoin Fichiers nécessaires si pas de chargement dynamique Fichiers nécessaires si chargement dynamique Côté Client Côté Serveur Côté Client Côté Serveur! Interface : ReverseInterface! Stub : Reverse_Stub! Client : ReverseClient! Interface : ReverseInterface! Objet : Reverse! Stub : Reverse_Stub! Serveur d objets: ReverseServer! client : ReverseClient! serveur d objets: ReverseServer! Récupérer les fichiers de classe à partir de serveur web! Interface : ReverseInterface! Stub : Reverse_Stub! L objet : Reverse

13 Client dynamique Client & Serveur dynamiques 50! Le client peut lui même être dynamique Côté Client Côté Serveur! client : DynamicClient! serveur d objets: ReverseServer! Récupérer les fichiers de classe à partir de serveur web! Interface : ReverseInterface! Stub : Reverse_Stub! L objet : Reverse! Le client : ReverseClient 51 Client : DynamicClient! Chargement dynamique du client et de l interface à partir d un répertoire local. Si non disponibles localement, ils sont recherchés sur le serveur Web spécifié.! L exécution de ReverseClient permet d obtenir la référence de l objet Reverse et l appel distant de sa méthode! Récupérer les fichiers de classe à partir de serveur web! Interface : ReverseInterface! Stub : Reverse_Stub! L objet : Reverse! Le client : ReverseClient Serveur dynamique : ReverseServer! : Chargement dynamique de l objet Reverse à partir du serveur Web! Enregistrement de l objet dans RmiRegistry (bind)! Attente de requêtes des clients Deux propriétés systèmes dans RMI Principe de chargement dynamique 52 53! java.rmi.server.codebase! Spécifie l URL (file://, ftp://, où peuvent se trouver les classes! Lorsque RMI sérialise l objet (envoyé comme paramètre ou reçu comme résultat), il rajoute l URL spécifié par codebase! java.rmi.server.usecodebaseonly! informe le client que le chargement de classes est fait uniquement à partir du répertoire du codebase! À l enregistrement (dans rmiregistry) de l objet distant, le codebase est spécifié par java.rmi.server.codebase! À l appel de bind(), le registre utilise ce codebase pour trouver les fichiers de classe associés à l objet! Le client recherche la définition de classe du stub dans son classpath. S il ne trouve pas, il essayera de la récupérer à partir du codebase.! Une fois que toutes les définitions de classe sont disponibles, la méthode du stub appelle les objets sur le serveur

14 54 Sécurité lors d un chargement dynamique! Les classes java.rmi.rmisecruritymanager et java.rmi.server.rmiclassloader vérifient le contexte de sécurité avant de charger les classes à partir d emplacements distants! La méthode LoadClass de RMIClassLoader charge la classe à partir du codebase spécifié 55 Etapes d un chargement dynamique! Ecrire les classes correspondant respectivement à l interface et à l objet! Les compiler! Générer le stub correspondant à l objet! Installer tous les fichiers de classe sur un serveur web! Ecrire le serveur dynamique! Lancer rmiregistry au niveau de la machine du serveur! Lancer le serveur en lui précisant l URL des fichiers de classe afin qu il puisse charger dynamiquement le fichier de classe correspondant à l objet, l instancier et l enregistrer dans rmiregistry! Sur la machine du client, écrire le code du client! Compiler le client statique et l installer éventuellement sur le serveur web! Compiler le client dynamique et le lancer en précisant l URL des fichiers de classe. 56 Exemple avec chargement dynamique Interface 57 Exemple avec chargement dynamique L objet Reverse

15 58 Exemple avec chargement dynamique Serveur d objet dynamique 59 Exemple avec chargement dynamique Client statique Exemple avec chargement dynamique Exécution 60! Client dynamique 61 mulder> ls Reverse.java ReverseInterface.java DynamicServer.java mulder> javac *.java mulder> rmic -v1.2 Reverse mulder> mv Reverse*.class /home/duvallet/public_html/rmi Le répertoire destination des fichiers de classe doit être accessible par http. mulder> ls *.class DynamicServer.class mulder>rmiregistry J D java.security.policy=client1.policy & mulder>java -Djava.security.policy=client1.policy -Djava.rmi.server.codebase= DynamicServer Objet lié Attente des invocations des clients

16 62 Exécution scott>ls *.java ReverseClient.java DynamicClient.java scott>javac *.java scott> java D java.security.policy=client1.policy -D java.rmi.server.codebase= DynamicClient L inverse de Alice est ecila Le chargement de ReverseClient se fera à partir du répertoire local alors que ReverseInterface et Reverse_Stub seront chargés à partir du serveur Web spécifié dans la commande. 63 Conclusion! Extension du RPC aux objets! Permet l accès à des objets distants! Pas de langage séparé de description d interfaces (IDL fourni par Java)! Limitations! Environnement restreint à un langage unique (Java)! Mais passerelles possibles, en particulier RMI/IIOP! Services réduits au minimum! Service élémentaire de noms (sans attributs)! Pas de services additionnels " Duplication d objets " Transactions Ce qui reste à voir 64! Parallélisme sur le serveur! Un serveur RMI peut servir plusieurs clients. Dans ce cas, un thread séparé est créé pour chaque client sur le serveur. C est au développeur du programme serveur d assurer leur bonne synchronisation (exemple : méthodes synchronized) pour garantir la cohérence des données! Activation automatique de serveurs! Un veilleur (demon) spécialisé, rmid, peut assurer le lancement de plusieurs classes serveur sur un site distant (cette opération est invisible au client)