Conception d Applications Réparties

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1 Jean-François Roos LIFL - équipe GOAL- bâtiment M3 Extension - bureau 206 1

2 Objectifs du Cours Appréhender la conception d applications réparties motivations et concepts architectures et exemples problèmes et solutions Comprendre les solutions industrielles Internet et sockets Java Objets répartis en Java (RMI et CORBA) WWW, XML, SOAP, Web services Maîtriser par la pratique (beaucoup de TP) Java, WWW et CORBA 2

3 Plan Introduction aux applications réparties Construction d applications réparties en mode message L environnement Web Les objets répartis L environnement RMI L environnement CORBA Les Web Services 3

4 Organisation Un cours, un TD et un TP par semaine Quatre TP seront à rendre Une interrogation écrite Un examen écrit à la fin du semestre 4

5 Introduction 5

6 Introduction Deux exemples d applications réparties : la télévision interactive le commerce électronique Les problèmes de la conception d applications réparties 6

7 Pourquoi des applications réparties? La plupart des applications informatiques sont réparties Besoins propres des applications Communication, coopération Partage d information, accès à des ressources distantes Répartition intrinsèque des applications Possibilités techniques Coût et performances des machines et des communications Interconnexion généralisée Interpénétration Informatique-télécom-télévision Les applications informatiques utilisent les technologies télécom Les réseaux de télécom sont des systèmes informatiques La télévision devient numérique et interactive 7

8 Quelques classes d applications réparties Coordination d activités Systèmes à flots de données Systèmes à agents Communication et partage d information Bibliothèques virtuelles Services grand public Presse électronique Télévision interactive Commerce électronique Collecticiels Edition coopérative Téléconférence Applications temps-réel Contrôle des procédés Localisation de mobiles 8

9 Télévision Interactive Fonctions : fourniture d un ensemble de services au clients diffusion de programmes à la demande télé-achat jeux interactifs Contraintes : interface client familière (télécommande) disponibilité des services performances coût i.e. terminal simple extensibilité 9

10 Télévision Interactive : architecture du réseau Réseau 1000Mb/s Serveurs Réseau ATM Terminaux TV (set top box) 10

11 Télévision Interactive : services et objets Services de l application Connexion Livraison des média Fiabilité de la livraison Gestion des média Gestion de fichiers Gestion du terminal TV Diffusion de l'amorce Système de communication Noms Contrôle des serveurs Persistance Spécifications des services Interfaces Interface Definition Language (IDL) Réalisation des services 1 service est réalisé par un objet désignation par référence d objet service de noms Disponibilité duplication active serveur primaire/secondaire 11

12 Télévision Interactive : lancement d une application Serveur de noms Service d installation d applications 1 localiser le service d installation 2 appeler le service d installation 3 installer l application 4 lancer l application 5 appeler services spécifiques Service Y Terminal TV Gérant d applications 4 Application 12

13 Télévision Interactive : commentaires contraintes d une application grand public : disponibilité du service : duplication active/passive, reprise performances : bon dimensionnement, répartition de charge simplicité de l interface : terminal TV passage à l échelle : évolution incrémentale génie logiciel d une grande application répartie : organisation client/serveur modèle objets utilisation systématique de l IDL service de noms évolué capacité d évolution 13

14 Commerce électronique Fonction : exécution de transactions commerciales entre clients et fournisseurs recherche de produits et de services (catalogues) commande simple ou groupée paiement livraison Contraintes : protection des informations confidentielles (client et fournisseur) respect des règles de concurrence respect des garanties du fournisseur au client : offre sincère, exécution du contrat,... respect des garanties du client au fournisseur : identité, paiement,... respect des droits de propriétés (licences, droit d auteur) disponibilité permanente du service 14

15 Commerce électronique Cas d un produit disponible sous forme électronique Client 1 demande de prix Fournisseur A p p l i c l i e n t e P o r t e m o n n a i e 2 offre de prix 3 demande d achat 4 envoi du produit chiffré 5 ordre de paiement 8 reçu et clé de chiffrement T i r o i r c a i s s e A p p l i F o u r ni s s e u r Organisme financier Serveur de paiement 6 envoi de la facture 7 attestation de paiement 15

16 Commerce électronique Cas d un produit disponible sous forme électronique Client 1 demande de prix Fournisseur A p p l i c l i e n t e P o r t e m o n n a i e 2 offre de prix 3 demande d achat 4 envoi du produit chiffré 5 ordre de paiement 8 notification du refus T i r o i r c a i s s e A p p l i F o u r ni s s e u r Organisme financier Serveur de paiement 6 envoi de la facture 7 refus de paiement 16

17 Commerce électronique : tolérance aux fautes Point de vue du client pannes dans les étapes 1 à 4 aucune transaction financière n a eu lieu pas de paiement, pas de livraison panne après l émission de l ordre de paiement (étape 5) le client a accepté le produit mais le serveur ne répond pas le client prend l initiative de la reprise : il contacte le fournisseur ou le serveur pour connaître l état de la requête erreurs possibles ordre de paiement non transmis au serveur : annuler (délai de garde) ordre de paiement transmis et accepté (transaction) : le client finira par recevoir la clé (si besoin, du serveur) 17

18 Commerce électronique : tolérance aux fautes Point de vue du fournisseur pannes dans les étapes de 1 à 5 aucune transaction financière n a eu lieu pas de paiement, pas de livraison pannes après émission de la facture (étape 6) le fournisseur finira par obtenir une réponse du serveur (au besoin en renvoyant la facture) propriété transactionnelle sur l envoi de la facture et le résultat du règlement (étapes 6 et 7) annulation possible si panne durable 18

19 Commerce électronique : commentaires Sécurité confidentialité (secret des informations) intégrité (pas de modifications non désirées) authentification des partenaires du contenu des messages Tolérance aux fautes atomicité des transactions commerciales (paiement + livraison) garanties assurées par le serveur (état défini, opérations transactionnelles) pas d hypothèses sur les sites extérieurs au serveur 19

20 Caractéristiques et besoins des applications réparties Organisation Coordination Communication Sécurité Disponibilité Capacité de croissance Génie logiciel Construction Administration 20

21 Organisation des applications réparties Client-serveur exécution «synchrone» requête-réponse extensions : serveurs coopérants; service discontinu Objets partagés (organisations diverses) Flots de communication discrets (messages) ou continus (multimédia) Code mobile machine virtuelle pour cacher l hétérogénéité problèmes de sécurité Agents programme agissant pour le compte d une entité cliente agents fixes ou mobiles, statiques ou adaptatifs coopération entre agents 21

22 Organisation des applications réparties un schéma commun : le «middleware» «Middleware»: couche logicielle répartie destinée à masquer l hétérogénéité des machines et des systèmes masquer la répartition des traitements et données fournir une interface commode aux applications (modèle de programmation + API) Application Application Platform Interface Application programming Interface Middleware système de communication Platform Interface site 1 site 2 22

23 Organisation des applications réparties Importance de la normalisation Le développement du middleware impose une normalisation des interfaces au niveau : du logiciel de base des domaines spécifiques d applications de nombreux standards et consortiums : Open Group (ex OSF) : systèmes, outils de base Web Consortium (W3C) : Web +outils associés OMG : objets répartis (CORBA, IIOP)+ Modèles (MDA) ODP : organisation ouverte des applications 23

24 Organisation des applications réparties un outil de structuration : le mandataire ou proxy initialement : réalisation d un traitement à distance Client Talon Client Talon Serveur Serveur fonction : réalisation de la communication synchronisation adaptation du protocole conversion de données évolution ultérieure : fonctions propres à l application gestion des objets sécurité adaptation aux conditions variables de fonctionnement 24

25 Utilisation de proxy pour l adaptation Applications pour clients légers mobiles Objectif : porter une application répartie sur clients légers (PDA, téléphone) Méthode : reporter les fonctions coûteuses dans un ensemble de proxies proxy proxy internet Serveurs Fonctions des proxies : Filtrage et compression (avec perte) des images Filtrage de texte (HTML) Agrégation de réponses aux requêtes Gestion des caches programmation indépendante du serveur, adaptée aux caractéristiques du client 25

26 Utilisation de proxy pour l adaptation protocole ICAP (Internet Content Adaptation Protocol) Fonction : fournir des services à valeur ajoutée Utilisation de ressources (processeurs, appareils spécialisés) Réalisation de fonctions (filtrage, transformation, traduction, protection) Mode d action Interposition dans un système client/serveur utilisant HTTP Client modifier la requête modifier la réponse ajouter une fonction Serveur 26

27 Protocole ICAP : modifier la requête Client 1 6 Client ICAP 4 5 Serveur 2 3 Exemples : traduction protection filtrage Serveur ICAP 27

28 Protocole ICAP : modifier la réponse Client 1 6 Client ICAP 2 3 Serveur 4 5 Exemples : traduction filtrage adaptation Serveur ICAP insertion de commentaires ou de publicités 28

29 Protocole ICAP : interposer une fonction Client 1 6 Client ICAP 2 5 Exemples : transformation de fonction ajout de ressources adaptation Serveur ICAP 3 4 Serveur 29

30 Coordination les composants d une application d interagir en respectant des règles fixées englobe synchronisation et communication divers niveaux d abstraction divers mécanismes (messages, événements, etc ) caractéristiques de la communication synchrone : schéma pré-défini (RPC) asynchrone : réaction à un événement flots discrets ou continus QoS informations partagées espace unique ou multiples divers modes de réalisation (centralisé, réparti, dupliqué, ) 30

31 Sécurité Confidentialité Intégrité Protection par contrôle des droits d accès Isolation (pare-feux) Authentification, signature électronique Identification des partenaires Non-déni d envoi ou de réception Messages authentifiés Respect possible de l anonymat Technique de base : cryptographie Aspects techniques Aspects sociaux, juridiques et législatifs 31

32 Disponibilité des informations et des services Séparation des machines «contrôlables» (serveurs) et des «non contrôlables» (les autres) Technique de base n 1 : la duplication Des serveurs Des services Des informations Technique de base n 2 : les protocoles de groupe Protocole d appartenance Protocole de diffusion (fiable, atomique, causale) Technique de base n 3 : les transactions 32

33 Capacité de croissance le problème est d éviter la dégradation des performances lorsqu augmentent: Le nombre de sites Le nombre d utilisateurs Le volume de données La fréquence des interactions Quelques heuristiques Éviter la concentration des données Éviter les algorithmes nécessitant la participation de tous les sites Déléguer et décentraliser les décisions Un exemple réussi : le DNS 33

34 Génie logiciel des applications réparties Réutilisation de l existant Réutilisation en général non prévue à l avance Adaptation à l environnement Support matériel (machines et réseaux) Hétérogénéité Conditions variables d utilisation (charge,ressources, ) Quelques voies Méthodes à base d objets («composants») Encapsulation, interfaces séparées Spécialisation de classes Interfaces d administration 34

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