Distributed Systems笔记－middlewares

CMU 95702 Distributed Systems 笔记。简单介绍分布式系统中解决 interoperability concern 的几种方案 Cobra’s CDR, Java serialization 和 XML/JSON。这章整理的比较简单。

一言以蔽之，middleware 是为了更好的与 remote server 交流。

Interoperability concern

分布式系统里的互操作性问题。

• Big/Little Endian byte ordering may differ
• Floating point representation may differ
• Binary vs Unicode
  如果 j=3, binary 表示就是 00…011，而 unicode 表示是 0000000000110011，如果两端没有达成一致，那么就会出错。
  The receiver had better know which one we are using。

假设我们用 C++ 写了 TCP server，那么我们可以写个 JAVA TCP connection 来连接 server 吗？可以！
C++ 和 JAVA 都知道怎么 open 一个 TCP connection。

假设 client 把一个 java object 发给了 server，这个 object 的内容可以重新被封装成 c++ 的 object 吗？不可以！

三种解决方案

CORBA’s CDR

双方都知道 message 的 data type 和 order。双方在交流前都有一个 IDL(Interface description language 接口描述语言)，这和 google 的 protocol buffers 差不多。XML, XSDL, WSDL 都可以作为 IDL。

如下面一段 C 的代码。

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struct Person {
  string name;
  string place;
  long year;
}

我们可以让 CORBA Interface Compiler 来做合适的 marshalling 和 unmarshalling operation，无论是 C 还是 JAVA。
CORBA’s CDR 的特点是 - 非常快！所以传送的信息不包括 data type，只有表格中的右边一栏数据。

Java serialization

Java’s serialization 本身可以用来 marshal 和 unmarshal，所以并不需要 IDL。双方事先也不知道 data type。

如下面一段 Java 的代码。

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public class Person implements Serializable{
  string name;
  string place;
  long year;
  public Person(String nm,place,year) {
    nm=name;this.place=place;this.year=year;
  }
  // more methods
}

Java 序列化的特点是有很多 data (如 class name, version number, data type 等)来 describe 真正的 data。

Web Service use of XML

格式：

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<p:person xmlns:p=“http://www.andrew.cmu.edu/~mm6”>
  <p:name>Smith</p:name>
  <p:place>London</p:place>
  <p:year>1934</p:year>
</p:person>

• 相对前两种方法来说会比较慢。因为它是 text 形式而前两种方法是 binary 形式。
• HTTP header 需要声明 Content-Type: text/xml; charset: ISO-8859-1
• 可以表示任何 binary message，因为 binary data（图片和其它加密的元素）可以被表示成 Base64
• 必须遵循 XSDL 的语法。
• 支持各平台。

Web Service use of JSON

格式：

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{ “person” : { “name” : “Smith”
“place”:”London”
“year”:”1934”}
}

• 可以表示任何 binary message，因为 binary data（图片和其它加密的元素）可以被表示成 Base64
• 必须遵循 JSON 的语法。

比较

• Marshalling and external data representation
  binary, xml/json text
• Interoperability
  corba flexibility, java requires both sides, xml/json interoperable
• Security
• Reliability
  TCP: reliable as it checks if the message is arrived
  UDP: not reliable
• Performance
  corba > java > xml/json(package and unpackage)
• Remote references
• Full OOP
• Describe how the protocols of the internet allow for heterogeneity
• Describe how middleware allows for heterogenity
  hides low level implementation

Pass pointers

在分布式的 OOP 中，我们需要传送 pointers，包括以下信息。

UDP Based Request-Reply Protocol

直接上图和代码。

代码：

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Client side:
public byte[] doOperation (RemoteObjectRef o, int methodId, byte[] arguments)
sends a request message to the remote object and returns the reply.
The arguments specify the remote object, the method to be invoked and the
arguments of that method.
Server side:
public byte[] getRequest ();
acquires a client request via the server port.
coolOperation
select object, execute, method
public void sendReply (byte[] reply, InetAddress clientHost, int clientPort);
sends the reply message reply to the client at its Internet address and port.

Failure model

doOperation 可能在 waiting 的时候 timeout，我们要做什么？

• 返回给 caller 一个错误信息
• response 可能会丢失，所以我们告诉 client 让 client try and try 直到确认服务器挂了。这带来的结果是 client 可能会收到同样的信息。

Handle duplicates

根据 client 的 acknowledgement 来清空历史。

Request-Reply Message Structure

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messageType: int (0=Request, 1=Reply)
requestId: int
objectReference: RemoteObjectRef
methodId: int or Method
argument: array of bytes

原文地址：　http://www.shuang0420.com/2016/11/02/Web-service-middlewares/