Institute of Information Science - University of Miskolc

Az alábbiakban bemutatjuk, hogy alapvetően milyen módszerekkel lehet informatikai rendszer-komponenseket fejleszteni. Az informatikai rendszerek és egyes komponenseik abban különböznek a hagyományos alkalmazásoktól, hogy elvárjuk tőlük, hogy szolgáltatásként közel állandó rendelkezésre állással működjenek. Viszont ahhoz hogy, egy alkalmazás/szoftver szolgáltatásként tudjon működni, rögtön felveti a következő kérdéseket:

• hogyan lehet a komponens életciklusát vezérelni?
• hogyan tud gazdálkodni a környezete erőforrásaival?
• honnan/hogyan kaphatja meg a futásához szükséges konfigurációs informáicót?
• hogyan tud kommunikálni a környezetével?

Bár ez a legrégebbi módszer, mégis sok tekintetben ma is alkalmazzák. Például beágyazazott rendszerekben. A forráskódot egy adott CPU és operációs rendszer kombinációra fordítjuk le: pl. (amd64/Ubuntu). Lehetőség nyílik a futtatandó kód finomhangolására, sebességének vagy méretének optimalizálásra. A komponensek folyamatos futtatásának követelménye komoly fejlesztői felkészülést kíván.

• c/c++/d fordítók: msvc, gcc, clang, dlang
• pointerek, referenciák, heap/stack memória kezelés
• a lefoglalt memória felszabadítása a fejlesztő feladata
• nagy kihívást lehet: API hívásokat operációs rendszer szinten ismerni kell
• a különböző komponensek integrációja körülményes: a szerilaizációt egyedileg kell implementálni

• az erőforrás gazdálkodás a fejlesztő feladata

• a felhasznált függőségek (mások által fejlesztett komponensek) szabványos kezelése nem egységes

• előfordulhat, hogy másik fordítóval a program működése eltér (hibás, lassabb)

• maximális tranzakciósebességre van szükség
• IOT eszközök: nem áll rendelkezésre elegendő memória a futtatáshoz vagy FPGA megoldások szükségesek

• Nincs szabványos kivételkezelés
• A fejlesztőnek kell kezelni a hibákat, a lekezeletlen problémák rendszerösszeomláshoz vezetnek
• Nagyon körülményes a hibák felkutatása (memória dump, speciális log-ok)
• Nagyon könnyű hibázni – nem inicializált adat struktúrák

A Java VM bevezetése (1997-) óta terjedt el. Egy virtuális processzort és a hozzá tartozó úgynevezett Byte Kódot, saját gépi kódú utasításkészletet definiál. A forráskódot nem közvetlenül a CPU-ra fordítja le, hanem a virtuális gép saját byte kódjára, amit futtatáskor a gazda rendszer gépi kódjára alakít át. Az virtuális gép általában c/c++ nyelven írt natív alkalmazás, ami általában több plattformon is működik.

• Java Virtual Machine
• NodeJS, chromium
• Common Language Runtime (CLR): .net rendszer
• Zend Engine: php
• Adobe Flash Player: swf futtatás
• HHVM: php alapú VM a facebook fejlesztésében
• ABAP: SAP virtuális gépe
• Python: VM
• LLVM: ez nem a klasszikus VM, hanem a forrást egy u.n. llvm byte kódra fordítja, majd ez fordul le natív kóddá. “LLVM is designed around a language-independent intermediate representation that serves as a portable, high-level assembly language that can be optimized with a variety of transformations over multiple passes.”

A virtuális gép képes az alkalmazások kódját folyamatosan optimalizálni, a byte kód átalakítás dinamikus.

• Pointerek használata tiltott (általában)
• Szemétgyüjtési algoritmus felel a nem használt memória felszabadításáért

• az erőforrás gazdálkodás a fejlesztő feladata
• a VM rendelkezik erőforráskezelő lehetőségekkel

• a felhasznált függőségek (mások által fejlesztett komponensek) szabványos kezelése egységes (pl. Maven)

• a fejlesztés a korábbi DEBUG módhoz hasonló, a nyomkövetésnél az optimalizáció rejtve marad

• együttműködő komponensek fejlesztéséhez ideális, mivel a VM-en futó alkalmazások TCP/IP segítségével könnyen kommunikálhatnak egymással
• a hálózati objektumokat önelemzés segítségével könnyen lehet használni, illetve módosítani. (Java reflection)

Alkalmazás kiszolgálós fejlesztési módszer. Eredetileg a Sun Microsystems adta ki 1999-ben akkor még J2EE néven. A szabványos specifikáció jelenleg a 8-as verziónál tart (2017): https://javaee.github.io/javaee-spec/

• Jellemzően Java nyelven implementált Middleware-t alkalmaz. Ismertebb (26) Java middleware
• Fontosabb Glashfish, Websphere, Weblogic, JBoss, Wildfly
• Az alkalmazások teljes életciklusát a middleware kezeli.

Web Container: webes komponensek életciklusának kezelése.

Servlet: Olyan Java osztály ami Http kérések szabványos feldolgozásáért és válaszaiért felel. Eredetileg a dinamikus Web tartalmak létrehozásáért felel. A generált tartalom HTML, de újabban JSON. Tartalmaz URL mapping-et is. 1996-ban mutatták be először, mint koncepciót!

• Automatikusan generálható servleteket is létre lehet hozni a a JSP techniológia segítségével, ahol a HTML kód tartalmazhat Java kódokat is.
• HTTP kérések: GET, POST, PUT, DELETE, OPTIONS

Java servlet API:

• Java API for RESTful Web Services (JAX-RS 2.0)
• Java API for XML Web Services (JAX-WS)

Mintapélda:

  public class MyServlet extends HttpServlet{  
 
	public void doGet(HttpServletRequest req, HttpServletResponse res) throws ServletException, IOException  
		{  
		res.setContentType("text/html");
		PrintWriter pw=res.getWriter();  
 
		pw.println("<html><body>");  
		pw.println("Hello from servlet");  
		pw.println("</body></html>");  
 
		pw.close();  
		}
	} 

A metaadatok kezelése az első változatokban XML leírókkal történt. Ezekben lehetett megadni, hogy egy osztály hogyan viselkedjen: URL mapping, futó példányok száma, stb.

Szolgáltatás BUSZ: Szolgáltatás Orientált Architektúra (SOA). Lazán összekapcsolt komponenseken (szolgáltatások) alapul. A hálózatoknál ismert BUSZ fogalom analógiája.

Legfontosabb funkciók:

• Üzenet továbbítás - Message Routing a szolgáltatások között
• Szolgáltatás felderítés
• Különböző protokollok konverziójának támogatása
• Validáció - séma validáció
• Szolgáltatások verziókezelése
• Monitoring szolgáltatások
• Üzleti folyamatok menedzselése

Előnyök:

• könnyen skálázható használat - lokális szolgáltatástól a teljes vállalti elérésig
• az integráció implementálása (kódolás) helyett, konfigurációk kialakítása
• lazán kapcsoltság miatt könnyen lehet szolgáltatásokat indítani, leállítani

Hátrányok:

• lassú kommunikáció
• központosítás miatt, hiba esetén teljes leállás lehet
• nagy komplexitás a konfigurációban

Ismertebb implementációk:

• Azure Service Bus, Microsoft Biztalk Server, Mule ESB, Oracle ESB, IBM Websphere ESB, JBOSS ESB