Методы построения инвариантных серверов web-приложений тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.13.11, кандидат технических наук Егоров, Павел Викторович

• Егоров, Павел Викторович
• кандидат технических наук
• 2003

Оглавление диссертации кандидат технических наук Егоров, Павел Викторович

ВВЕДЕНИЕ.

1.1. Актуальность работы.

1.2. Цель работы.

1.3. Научная новизна.

1.4. Практическая ценность.

1.5. Методы исследования.

1.6. Основные результаты, выносимые на защиту.

1.7. Структура и объем диссертации.

1.8. Апробация.

1.9. Публикации.

1. Анализ проблематики современных технологий для создания web-приложений.

1.1. Определение критериев оценки web-технологий.

1.2. Архитектура web-приложения на основе интерфейсов web-сервера и препроцессоров.

1.3. Интерфейсы web-сервера.

1.4. Препроцессоры.

1.5. Гибридные web-интерфейсы.

1.6. Web-сервисы.

1.7. Архитектура web-приложения на основе сервера web-приложений.

1.8. Обзор программных продуктов класса "сервер web-приложений".

1.9. Определение требований к инвариантному серверу web-приложений.

2. Методы построения инвариантного сервера web-приложений.

2.1. Использование в сервере web-приложений стандартизованного интерфейса с web-сервером.

2.2. Методы обмена данными между сервером web-приложений и приложением.

2.3. Хранение служебных данных сервера web-приложений

2.4. Освобождение ресурсов в сервере web-приложений.

2.5. Стандартизованный прикладной программный интерфейс сервера web-приложений.

2.6. Выводы.

3. Архитектура инвариантного сервера web-приложений.

3.1. Определение коопераций объектов инвариантного сервера web-приложений и их назначения.

3.2. Определение классов кооперации "Передача данных" инвариантного сервера web-приложений и отношений между классами.

3.3. Обеспечение поддержки сессий и передачи данных с помощью кооперации объектов "Передача данных" инвариантного сервера web-приложений.

3.4. Определение классов кооперации "Освобождение ресурсов" инвариантного сервера web-приложений и отношений между классами.

3.5. Определение нештатного завершения выполнения клиентского и серверного приложений с помощью кооперации объектов "Освобождение ресурсов" инвариантного сервера web-приложсний.

4. Реализация сервера web-приложений "Мост".

4.1. Архитектура сервера web-приложений "Мост".

4.2. Реализация синхронизации передачи данных через канал в сервере web-приложений "Мост".

4.3. Реализация передачи данных через канал в сервере web-приложений "Мост".

4.4. Реализация запуска и остановки сервера web-приложений "Мост".

4.5. Реализация освобождения ресурсов в сервере web-приложений "Мост".

5. Автоматизированная система управления "АРХИВ" на основе сервера web-приложений "Мост".

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ.

СПИСОК ИЛЛЮСТРАЦИЙ.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Методы построения инвариантных серверов web-приложений»

1.1. Актуальность работы

Диссертация посвящена проблеме разработки методов и технологии построения серверов web-приложений в операционной среде Unix, инвариантных к web-серверам и серверам баз данных, и обеспечивающих взаимодействие клиентских приложений web-броузера с постоянно действующими (persistent) неразделяемыми серверными приложениями на основе http-протокола. Эта задача приобретает особую актуальность в последнее время в связи с возрастающим распространением систем "класса UNIX", т.е. собственно систем UNIX и UNIX-клонов, и систем типа web-серверов и серверов баз данных на компьютерах в сетевых средах. Соответственно, появляется также широкий класс прикладных задач, требующих эффективного (быстрого и гибкого) создания серверов web-приложений, что и определяет необходимость создания предлагаемых в диссертации технологий. В качестве всего лишь двух примеров приведем программное обеспечение АСУ "Архив" НИИСИ РАН, которое реализовано с помощью оригинального сервера web-приложений "Мост", и АСУ "Автоматизированная справочная служба 09", которое реализовано с помощью технологии Informix Universal Web Connect (UWC)[94],

Задача создания методов и технологии построения серверов web-приложений в операционной среде Unix, рассмотренная в работе, характеризуется следующими особенностями.

Под "сервером web-приложений" понимается программное обеспечение промежуточного уровня, обеспечивающее взаимодействие клиентских приложений web-броузера с постоянно действующими (persistent) неразделяемыми серверными приложениями на основе http-протокола. Постоянно действующее неразделяемое серверное приложение - это программа, реализующая прикладную логику, которая выполняет запросы только одного и того же клиентского приложения web-броузера, процесс или поток которой выполняется непрерывно в течение сессии.

Перечисленные web-приложения отличаются следующими свойствами:

1. Программные модули серверного приложения выполняются на одном аппаратном сервере.

2. Состав функций web-приложения не изменяется во время исполнения.

3. Масштабирование web-приложения осуществляется за счет увеличения мощности аппаратного сервера.

Для таких web-приложений использование корпоративного сервера приложений, обеспечивающего безопасность, управление транзакциям, масштабируемость, высокую доступность, является избыточным [93], а, следовательно, не всегда эффективным. Для них лучше подходят традиционные двух или трехуровневые системы, например, сервлеты и JSP [93].

Реализация прикладной части web-приложения в виде постоянно действующего неразделяемого серверного приложения коренным образом отличает технологию серверов web-приложений от таких широко распространенных технологий, как CGI, ISAPI, NSAPI, Java-сервлеты, РНР. Это отличие состоит в том, что в указанных технологиях из-за того, что процесс или поток серверного приложения после каждого запроса завершается, реализуются сложные механизмы управления контекстом сессии и поддержки постоянных соединений с базой данных. Соответственно, технология сервера web-приложений, не имеющая таких сложных механизмов и порожденных ими накладных расходов, оказывается более эффективной по производительности.

Инвариантность к web-серверам и серверам баз данных означает способность сервера web-приложений взаимодействовать с любым web-сервером и сервером баз данных на основе стандартных интерфейсов. Неинвариантные серверы web-приложений зависят от баз данных, как например, сервер web-приложений UWC, и от web-серверов, как например сервер web-приложений Baikonur Web Application Server. Этого недостатка предлагаемая в работе технология лишена. На ее основе реализован сервер web-приложений "Мост". С помощью сервера web-приложений "Мост" в НИИСИ РАН создана автоматизированная система управления "Архив" с web-интерфейсом. Эксперименты с этой системой подтвердили справедливость принятых при выполнении диссертационной работы посылок и решений.

Отметим также следующие свойства выполненной разработки. Исследование технологий серверов web-приложений с точки зрения реализации в них взаимодействия с web-серверами и серверами баз данных показало, что в настоящее время существуют проблемы использования серверов web-приложений в открытых системах, вызванные следующими причинами:

1. В некоторых технологиях серверов web-приложений, например, UWC для хранения глобальных ресурсов используются неинвариантные структуры данных, в частности базы данных с нестандартными интерфейсами.

2. Некоторые технологии серверов web-приложений, например, FastCGIjSA [19], Baikonur Web Application Server [51-52,103104] используют нестандартные интерфейсы с web-серверами.

В работах [11-14, 17-21, 36, 38, 47-52, 59-60, 85-87] предлагаются следующие решения задачи создания сервера web-приложений, инвариантного к web-серверам и серверам баз данных.

1. Для организации взаимодействия сервера web-приложений с web-сервером предлагается использовать CGI-сценарий [14, 17-21,37-38,41,59, 60, 85-87].

2. Для организации взаимодействия сервера web-приложений с приложением предлагается использовать различные средства межпроцессного взаимодействия (IPC): гнезда, разделяемую память [14, 41, 59-60, 17-21, 37-38].

3. Предлагается для хранения служебных данных сервера web-приложений использовать базы данных [12-14, 36, 41, 47-50, 59-60].

4. Предлагается определять нештатное завершение серверного и клиентских приложений и выполнять освобождение ресурсов по истечении заданного интервала времени [19, 35, 5152, 98].

5. Предлагается использовать стандартизированную библиотеку прикладных функций для обеспечения взаимодействия приложения с сервером web-приложений [18, 28, 49-50].

Приведенные в указанных работах подходы и методы достаточны для создания программного обеспечения класса "сервер web-приложений". Однако систематическое изложение методов создания инвариантных серверов web-приложений в перечисленных работах отсутствует.

Сказанное дополнительно подчеркивает актуальность задачи разработки общих методов построения серверов web-приложений, которые были бы инвариантны к серверам баз данных и web-серверам и обеспечивали взаимодействие клиентских приложений web-броузера с постоянно действующими (persistent) неразделяемыми серверными приложениями на основе http-протокола.

1.2. Цель работы

Цель диссертационной работы состоит в разработке общих методов и технологии построения серверов web-приложений, которые были бы инвариантны к серверам баз данных и web-серверам и обеспечивали взаимодействие клиентских приложений web-броузера с постоянно действующими (persistent) неразделяемыми серверными приложениями на основе http-протокола.

1.3. Научная новизна

Научная новизна диссертации состоит в том, что в ней предложен новый обобщающий подход к решению актуальной задачи создания продуктов класса "сервер web-приложений" в различных программных средах на базе UNIX. Предложенный подход обеспечивает единообразную реализацию свойств инвариантности к web-серверам и серверам баз данных, и взаимодействия клиентских приложений web-броузера с постоянно действующими (persistent) неразделяемыми серверными приложениями на основе http-протокола.

В диссертации получены теоретические результаты, среди которых основными являются следующие:

1. Разработаны и обоснованы методы создания сервера web-приложений инвариантного к web-cepeepy и серверу баз данных.

2. Разработана и обоснована архитектура сервера web-приложений инвариантного к web-cepBepy и серверу баз данных.

Заключение диссертации по теме «Математическое и программное обеспечение вычислительных машин, комплексов и компьютерных сетей», Егоров, Павел Викторович

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

В диссертации получены следующие результаты:

I. Разработаны и обоснованы методы построения инвариантного сервера web-приложений.

II. Разработана и обоснована типовая архитектура инвариантных серверов web-приложений.

III. На основе предложенных набора понятий и методов создан сервер web-приложений "Мост".

IV. С помощью сервера web-приложений "Мост" в НИИСИ РАН реализована АСУ "Архив" с web-интерфейсом.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Егоров, Павел Викторович, 2003 год

1. Вейтман В. Программирование для Web.: Уч. пос.: - М.: Издательский дом "Вильяме", 2000. - 368 с.

2. Стивен Спейнаур и Валери Куэрсиа. Справочник Web мастера: К.: Издательская группа BHV, 1997. - 368 с.

3. Ратшиллер Т., Геркен Т. РНР4: разработка Web-приложений. Библиотека программиста. СПб.: Питер, 2001. - 384 с.

4. М. Фаулер, К. Скотт. UML в кратком изложении. Применение стандартного языка объектного моделирования: Пер. с англ. -М.:Мир, 1999. 191 е., ил.

5. Буч Г., Рамбо Д., Джекобсон А. Язык UML. Руководство пользователя: Пер. с англ. М.: ДМК, 2000. - 432 е., ил. ("серия для программистов").

6. Ладыженский. Технология "клиент-сервер" и мониторы транзакций: Открытые Системы • # 3/94.

7. Джо Хьюз. Толковый словарь Intranet: Lan Magazine / Русское издание, Июнь 1997, том 3, номер 4.

8. Джеффри Д. Шэнк. Руководство Novell. Технология клиент/сервер и ее приложения: М.: Лори, 1995 г.

9. Г.Г. Барон. Параллельные архитектуры серверов баз данных: СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ БАЗАМИ ДАННЫХ #02/95

10. Г. М. Ладыженский. Tuxedo System: разработка систем клиент-сервер часть 1: СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ БАЗАМИ ДАННЫХ #01/961 l.Kuslich J. J. Netscape Application Server. A Server Side JavaScript Developers Perspective: www. http://Developer.netscape.com

11. Informix Web Integration Option for Informix Dynamic Server: www: http://www.informix.com

12. J. M. Ivler with Kamran Husian. CGI developer's resource: Prentice Hall PTR, 1997.

13. T. Berners-Lee R. Fielding, H. Frystyk. Hypertext Transfer Protocol HTTP/1.0: Network Working Group Request for Comments: 1945 Category: Informational, May 1996.

14. S. Dybiec, P. Rousselle. Web Extensions and Applications Using FastCGI, a high performance, portable web API. Dr: Dobb's Journal, June 1997.

15. FastCGI: A High Performance Web Server Interface: Technical White Paper, April 1996. http:// www.fastcgi.com/ devkit/ doc/ fastcgi-whitepaper/ fastcgi.htm.

16. Tim Armbruster. FastCGISA. www.tfarmbruster.com/ docu-ment.htm, October 7, 2000.

17. Module modfastcgi. www.fastcgi.com, 1996.

18. Stanley Gambarin. The FastCGI FAQ. www.fastcgi.com, October1996.

19. TOMCOH JIaypa, Веллинг Люк. Разработка Web-приложений на PHP и MySQL: Пер. с англ. К.: Издательство "ДиаСофт", 2002.

20. Курт Ланг, Джефф Чоу. Публикация баз данных в Интернете: СПб.: Символ Плюс, 1998.

21. Джейсон Мейнджер. JavaScript: основы программирования: Пер. С англ. К.: Издательская группа BHV, 1997, - 512 с.

22. М. И. Беляков, Ю. И. Рабовер, А. Л. Фридман. Мобильная операционная система: М.: «РАДИО И СВЯЗЬ», 1991.

23. Теренс Чан. Системное программирование на С++ для UNIX: Пер. с англ. К.:Издательская группа BHV, 1999. - 592 с.

24. Операционная система UNIX. СПб.: BHV - Санкт-Петербург,1997.-528 с.

25. Cliff Berg. How do I Write a Java Servlet?: Dr. Dobb' s Journal, October 1997.

26. Д. Моуд. Web не терпит пустоты: PC WEEK/RE, 28 января, 1997.

27. ЗО.Грингауз Т. К., Егоров П. В. Технология разработки интерактивных интерфейсов к реляционным базам данных для среды World Wide Web: М.: НИИСИ РАН, Вопросы кибернетики, 1999 г.

28. ЗЕТ. Дик. SilverStream поднимает планку Java: PC WEEK/RE, N 48, 21 декабря 1999.

29. JI. Черняк. Серверы корпоративных приложений-ОС для корпоративных информационных систем: Открытые Системы, январь 2001.

30. П. Фрике. Битва за господство на рынке серверов приложений: Открытые Системы, январь 2001.

31. С. Орлик, С. Макарьин. Взгляд на сервер со стороны Borland: Открытые Системы, январь 2001.

32. А. Сергеев, А. Хорошилов, А. Дементьев, А. Шутов. Компоненты для объектных поверхностей: Открытые Системы, январь 2001.

33. В. Дмитриев. Сервер приложений Jaguar CTS: Открытые Системы, январь 2001.

34. Scott Dybiec and Philip Rousselle. Web extensions and applications using FastCGI. Dr. Dobbs Journal, June 1997.

35. FastCGI process manager for Apache web server. Technical White Paper, Open Market, inc, .

36. W.David Pitt. How do I Use Servlets? Dr.Dobb's Journal, December 1998, pp. 122-125

37. С.Дунаев. Доступ к базам данных из Java-nporpaMM и проблемы русификации. СУБД 1-2/98, 57-75.

38. Галатенко В., Гвоздев А. Типы и структуры данных в INFORMIX-Universal Server. Jet Info, 1997, 12/13.

39. Zope Administrator's Guide. Document revision 1.0. Modified September 29, 1999 for Zope version 2.0.1. http://zinc.redcom.ru/docs/Zope/ZAG/ZAP.html.

40. Саймон A. P. Стратегические технологии баз данных: менеджмент на 2000 год: Пер. с англ./ Под ред. и с предисл. М. Р. Кога-ловского. М.: Финансы и статистика, 1999. - 479 с.

41. Венкатрао М., Пиццо М. SQL/CLI Новый стиль связывания для SQL. СУБД N 2, 1996.

42. Кузнецов С. Д. Стандарты языка реляционных баз данных: краткий обзор. СУБД N 2, 1996.

43. Кузнецов С. Д. Доступ к базам данных с использованием технологии WWW. СУБД N 5-6, 1996.

44. Сайгин Ю., Филимонов Б., Глонти Н. Создание приложений Web к базам данных Oracle. СУБД N 5-6, 1996.

45. Шестаков С. Web-серверы в версии Oracle. Открытые системы N 4, 1997.

46. Overview of the Web Request Broker (WRB). http://sure.org.ru/ docs/ database/ ows/ wrbntro.htm.

47. Writing Applications Using the Web Request Broker API. http://sure.org.ru/ docs/ database/ ows/ wrbprog.htm.

48. Сергеев А. Технология Baikonur Web Application Server архитектура клиент-сервер для Intranet - систем доступа к корпоративным базам данных. СУБД N 5-6, 1996.

49. Шутов А. Введение в архитектуру сервера Baikonur. http://www.demo.ru/products/technology/baikonur/baikonur.phtmI.

50. Брюхов Д. О., Задорожный В. И., Калиниченко Л. А., Курошев М. Ю., Шумилов С. С. Интероперабельные информационные системы: архитектуры и технологии. СУБД N 4, 1995.

51. Орлик С. В. Borland Delhi как средство разработки масштабируемых приложений. СУБД N 4, 1995.

52. Калитниченко Л. А., Когаловский М. Р. Интероперабельность брокеров в стандарте CORBA 2.0. СУБД N 3, 1996.

53. Филинов Е. Выбор и разработка концептуальной модели среды открытых систем. Открытые системы, N 6, 1995.

54. Сухомлин В. Методологический базис открытых систем. Открытые системы, N 4, 1996.

55. Открытые системы: концепция или реальность. Открытые системы, N 4, 1993.

56. Гвоздев A. IUWA: универсальная архитектура Informix для работы В Internet/Intranet, http://www.citforum.ru/.

57. Коваль И. Технология Universal Web Connect компании Informix. Сети, N 9, 1997.

58. Conallen J. Modeling Web Application Design with UML. http://www.west.crimea.ua/ -black/ asfar/ vb/ rose/ webappsuml.htm.

59. Kenneth W. Copeland, C. Jinshong Hwang. Third-Generation Web Application, Full-Service Intranets, EDI: The Fully Integrated Business Model for Electronic Commerce. http://www.chg.ru/ inet97/C5/C52.htm.

60. Егоров П. В. Применение программ-расширений web-сервера для доступа к базам данных. Информационная безопасность. Инструментальные средства программирования. Базы данных. Сборник статей: Москва, НИИСИ РАН, 2001.

61. Егоров П. В. Сервер приложений "Мост": М.: ИЭиА РАН, Препринт, 2001.

62. Сингор Роберт, Стегман Михаэль О. Использование ODBC для доступа к базам данных: Пер. с англ. М. .БИНОМ; НАУЧНАЯ КНИГА.- 384 с.

63. Powers Т. Web Services Long Overdue. http://www.webreview.eom/2001/l 1 9/strategists/index01 .shtml.

64. Managing Services, http://xml.apache.org:/ soap/ docs/ guide/ manage.html.

65. Introduction. http://xml/apache.org/soap/docs/intro.html

66. Troubleshooting, http://xml.apache.org/ soap/ docs/ trouble/ index .html.

67. Writing RPC Services, http://xml.apache.org/ soap/ docs/ guide/ rpc.html.

68. Writing RPC Clients. http://xml.apache.org/soap/docs/guide/manage.html.

69. Benfield S. What Do Application Servers Really Do? http://www.webreview.com.

70. Wright G. What is an Application Server? http://www.webreview.corn.

71. Web Database Application Servers for the Web. http://www.webreview.com.

72. Дайк Тимоти. Web-серверы: мозг и мускулы. PC Magazine/Russion Edition, 10/2001.

73. VqServer. http://www.vqsoft.com/vq/server/index.html.

74. Xitami. http://www.xitami.com.

75. Stronghold Secure Web Server, http://www.c2.net. 79.Servertec Internet Server, http://www.servertec.com. SO.Roxen Webserver, http://www.roxen.com/.

76. AOLserver. http://www.aolserver.com/.

77. Allegro RomPager. http://www.allegrosoft.com.

78. Apache, http://www.apache.org.

79. RapidControl for Web(tm). http://www.rapidlogic.com.

80. KIVA Enterprise Server Architecture. http://developer.netscape.eom/docs/manuals/appserv/2 l/inover4.htm, 1996, 1997 KIVA Software Corporation.

81. Key Features of the KIVA Enterprise Server. http://developer.netscape.com/docs/manuals/appserv/2l/inover2.htm, 1996, 1997 KIVA Software Corporation.

82. Key Components of KIVA Enterprise Server. http://devel0per.netscape.c0m/d0cs/manuals/appserv/2 1 /inover3.htm, 1996, 1997 KIVA Software Corporation.

83. Том Армстронг. ActiveX: создание Web-приложений: Пер. с англ. К.: Издательская группа BHV, 1998.

84. Ritter D. The Middleware Muddle. DBMS OnLine, May 1998.

85. The Zope Developer's Guide (Zope 2.4 edition) by Michel Pelletier, Amos Latteier, and Chris McDonough. http://www.zope.org/Documentation/Books/ZDG/current/contents

86. The Zope Book by Michel Pelletier and Amos Latteier ISBN 0735711372 (Covers Zope 2.5). http:// www.zope.org/ Documentation/ Books/ ZopeBook/ current/ indexhtml

87. Олег Бройтман, Дмитрий Ишуткин. Перевод статьи Zope Architecture. http://zope.net.ru/text/Zope/ZopeArchitecture.html.

88. Choosing Whether To Use Enterprise Beans. http://developer.java.sun.com/ developer/ EJTechTips/ txtarchive/ 2002/ Aug02MarkJ.txt?s=18&w=33

89. Федоров А., Елманова Н. Архитектура современных web-приложений. Компьютер Пресс, 6 2002.

90. Федоров А. Технологии для Web-сервисов. Компьютер Пресс, 6 2002.

91. Грингауз Т. К., Егоров П. В. Технология разработки интерактивных интерфейсов к реляционным базам данных для среды World Wide Web: М.: НИИСИ РАН, Вопросы кибернетики, 1999 г.

92. Кастаньетто Дж., Рават X., Шуман С., Сколло К., Велиаф Д. Профессиональное РНР программирование. Пер. с англ. - СПб: Символ-Плюс, 2001.

93. Марка Д., МакГоуэн К. Методология структурного анализа и проектирования: Пер. с англ. М.: 1993.

94. Буч Г. Объектно-ориентированный анализ и проектирование с примерами приложений на С++, 2-е изд./ Пер. с англ. М.: "Издательство Бином", СПб: "Невский диалект", 1998 г.

95. Федоров A. Web нового поколения Web-сервисы. Компьютер Пресс, 6 2001.

96. Kreger Н. Web Services Conceptual Architecture (WSCA 1.0). IBM Software Group. May 2001.

97. Основы технологий Epsylon http://www.demo.ru/products/technology/tech/tech.phtml

98. Технологии Epsylon конспект в картинках http://www.demo.ru/products/technology/conspect/baikconsp.phtml