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。

Web-service-middlewares/middlewarelayer.jpg

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。

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。

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：

<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：

{ “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：

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

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