Introduzione ad OpenACS. The Toolkit for Online Communities

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1 Introduzione ad OpenACS The Toolkit for Online Communities Gennaio

2 Indice OpenACS Overview...3 Background...3 Cos'è OpenACS...4 Struttura di OpenACS... 5 Funzionalità disponibili...5 Infrastruttura applicativa... 6 Tecnologia...7 Per saperne di più su OpenACS:... 8 AOLserver... 8 Background... 8 Perchè AOLserver...8 Per saperne di più su AOLserver:... 9 Conclusioni...9 2

3 OpenACS Overview OpenACS (Open Architecture Community System) is a toolkit for building scalable, communityoriented web applications. OpenACS is the foundation for many products and websites, including the.lrn e-learning platform. OpenACS is open source and is available under the GNU General Public License. (citazione dal sito ufficiale) OpenACS è un application framework specificamente progettato per creare applicazioni web nel dominio delle comunità virtuali, per supportare le quali fornisce un impressionante insieme di funzionalità. Essendo rilasciato sotto la GNU General Public License (GPL), OpenACS può non solo essere utilizzato come base per nuove applicazioni orientate alla gestione dei contenuti e alla collaborazione, ma anche liberamente adattato per soddisfare qualsiasi requisito dell'utilizzatore. I servizi di OpenACS soddisfano i requisiti comuni di tutte le applicazioni di questo tipo, ed in particolare permettono di: rappresentare persone e relazioni controllare l'accesso a funzionalità e dati gestire contenuti gestire processi La piattaforma ACS fu implementata inizialmente, verso la metà degli anni '90, utilizzando Oracle come RDBMS. Nel Dicembre del 1999, un gruppo di sviluppatori diede vita al progetto OpenACS, con lo scopo di implementare una versione di ACS completamente open source. Oggi OpenACS è un progetto maturo, con oltre 6000 membri e decine di aziende in grado di fornire supporto e attività di sviluppo. OpenACS è una piattaforma applicativa object oriented e include un content repository, un modulo di gestione utenti e gruppi, un modulo di gestione permessi, un request processor che assicura la persistenza, un modulo di autenticazione e un templating system. Quando una pagina viene richiesta da un utente, il request processor autentica l'utente e quindi utilizza il modulo di gestione utenti e gruppi e il modulo di gestione permessi per autorizzare o meno la richiesta. Se autorizzata, la pagina viene costruita utilizzando il modello dati e il templating system. Il request processor provvede inoltre persistenza alla sessione e il servizio di mapping fra una URL e il programma utilizzato dal server per produrre la pagina. Il modello dati condiviso è un componente fondamentale di OpenACS, in quanto permette di evitare le inconsistenze ed inefficienze che scaturiscono quando questi servizi sono erogati da applicazioni separate: OpenACS è il primo prodotto progettato per capitalizzare sulle funzionalità condivise delle applicazioni orientate alla gestione dei contenuti e alla collaborazione. Background Creare una comunità virtuale usando un database relazionale e un linguaggio di programmazione non è particolarmente difficile, ma creare l'ennesimo sistema di gestione utenti in pochi mesi è noioso per lo sviluppatore e costoso per il cliente. Inoltre, cosa succede quando un sito necessita di nuove funzionalità o di correzioni? Sarebbe bello se le nuove features e le correzioni apportate potessero essere propagate a tutti i siti, e non solo in quello modificato. Philip Greenspun, autore del meraviglioso Philip and Alex's Guide to Web Publishing, ha capito tutto questo verso la metà degli anni 90, quando utilizzare un RDBMS per costruire un sito web era un'idea relativamente nuova. La sua soluzione fu di creare un insieme di applicazioni che tenessero in conto i fabbisogni comuni della maggior parte di comunità virtuali. Il toolkit da lui creato formò la base della sua tesi dottorale al MIT e di ArsDigita, la web company da lui fondata. Quando lo ArsDigita Community System (ACS) fu finalmente rilasciato, Greenspun lo rese disponibile sotto la 3

4 GNU General Public License (GPL). Come molte web companies, ArsDigita risentì pesantemente della crisi dell'intero comparto tecnologico. Dopo diversi anni di successo straordinario, entrarono in azienda nuovi investitori, che estromisero Greenspun ed abbandonarono l'architettura originale di ACS per inseguire la moda di Java, ma il risultato fu il fallimento di ArsDigita. Se il software di ArsDigita fosse stato proprietario, questa sarebbe stata la fine della storia. Ma poichè ACS era stato licenziato sotto la GPL, la comunità open source proseguì lo sviluppo di ACS dal punto in cui ArsDigita l'aveva lasciato. Più precisamente la comunità continuò uno sviluppo già intrapreso su una versione di ACS, denominata OpenACS, in modo da poter utilizzare anche PostgreSQL oltre che Oracle. OpenACS 4.5, come fu battezzata la prima versione di produzione, fu rilasciata nel Giugno del Essa fu rinominata Open Architecture Community System per recidere il legame con ArsDigita, ma l'influenza di Greenspun è tuttora molto sentita nella comunità OpenACS, così come il codice e la documentazione prodotti da ArsDigita hanno enormemente favorito il successo del progetto. Nel seguito cercheremo di approfondire le caratteristiche principali di OpenACS, che è a nostro avviso, anche se relativamente poco conosciuto, il più potente toolkit open source esistente. In particolare vedremo come funzionano il package manager ed il templating system e come creare sofisticate comunità virtuali con un minimo di codice e di amministrazione. Cercheremo di saperne di più anche su AOLserver, il potente application server di AOL, dando invece per scontato che gli altri layer dell'architettura OpenACS (sistema operativo e RDBMS) siano adeguatamente conosciuti. Cos'è OpenACS Cosa significa l'affermazione che OpenACS è un toolkit per creare comunità virtuali? Per iniziare significa che OpenACS arriva con versioni funzionanti della maggior parte delle applicazioni normalmente necessarie in qualsiasi comunità virtuale. Esso gestisce la registrazione e l'amministrazione degli utenti, i gruppi (incluso un ricco schema di permessi), i forum, le FAQ, le news, la condivisione di files, le home page personali, il calendario e molto altro. Come ci si può aspettare da un sistema moderno, l'amministrazione delle applicazioni è fatta quasi completamente via web, con un unico file di configurazione. OpenACS è costruito (e continua ad evolvere) sulla base dell esperienza collettiva guadagnata dall aver realizzato un grande numero di siti in tutto il mondo, il che si riflette nella sofisticazione del modello dati e delle applicazioni. Il modello dati, condiviso da tutti i moduli, è probabilmente la parte più importante di OpenACS ed è disponibile sia per PostgreSQL che per Oracle. Poichè OpenACS si appoggia così pesantemente su un database relazionale, è importante che l'accesso a quest'ultimo sia efficiente e flessibile. Per questa ragione OpenACS utilizza AOLserver, la cui architettura single process multi threading permette di rendere disponibili dei pool condivisi di connessioni con il database, invece del più popolare Apache. Utilizzando le database API di AOLserver, OpenACS rende inoltre disponibili delle API di più alto livello, che semplificano enormemente l'accesso e la manipolazione del database. Per chi prevede di lavorare con un unico RDBMS, queste API possono essere incorporate direttamente nei programmi Tcl, ma per assicurare che le applicazioni funzionino con tutti i database supportati, OpenACS raccomanda di piazzare tutte le queries in speciali file XML (con estensione.xql), dove ciascun file corrisponde ad un singolo RDBMS. Quando un programma Tcl invoca una database API, il query dispatcher di OpenACS apre il file XML corrispondente al 4

5 database attualmente configurato, legge la query e la invia al RDBMS. In questo modo OpenACS è in grado di passare da PostgreSQL a Oracle e viceversa semplicemente cambiando un parametro nel file di configurazione. AOLserver arriva con il suo proprio templating system, noto come ADP, che permette di miscelare frammenti di codice Tcl con HTML in un singolo file. Questo sistema è del tutto simile alle pagine ASP di Microsoft e a quelle JSP di Java e soffre dello stesso inconveniente, che consiste nel conflitto che insorge fra sviluppatori e designers per accedere allo stesso file. Per ovviare a questo OpenACS include un nuovo, più avanzato templating system che spezza ogni pagina in due parti: una pagina Tcl, che ha la responsabilità di recuperare o impostare i data source necessari, e una pagina ADP che provvede i contenuti statici e posiziona opportunamente i data source. Struttura di OpenACS Un sistema OpenACS consiste di quattro parti: 1. PostgreSQL o Oracle server; 2. AOLserver, compilato con tdom (il parser XML preferito da OpenACS), i database driver opportuni e un file di configurazione; 3. il modello dati di OpenACS; 4. librerie Tcl, file.xql, pagine Tcl e pagine ADP; Prima della versione 4.5 l'installazione di OpenACS era molto semplice, ma mancava di flessibilità, in quanto il sistema era essenzialmente monolitico. Non era possibile ad esempio montare una applicazione su due o più URL diverse ed era complesso installare o aggiornare selettivamente solo alcune delle applicazioni. La soluzione a questi problemi è il package manager, introdotto con la versione OpenACS 4.5. Le applicazioni sono state rinominate in package e consistono di modello dati, file.xql, librerie Tcl, pagine Tcl e ADP e documentazione. Ciascun package può essere installato in qualsiasi numero di URL e può essere singolarmente associato agli opportuni permessi (usando il sistema di gestione utenti e gruppi che è centrale in OpenACS). Ciascuna istanza del package può inoltre essere parametrizzata singolarmente. Una volta installato OpenACS consiste delle seguenti directory principali: www che contiene le pagine Tcl e ADP top level tcl che contiene le librerie Tcl top level packages che contiene tutti i package del sistema A sua volta ogni package consiste in: sql che contiene il modello dati tcl che contiene le librerie Tcl e i file.xql www che contiene le pagine Tcl e ADP e i file.xql Quando un package risiede nel file system, questo può essere instanziato, creando lo specifico modello dati, attraverso una interfaccia amministrativa via web. Utilizzando la stessa interfaccia, un amministratore può montare il package su una qualsiasi URL (una o più volte). Una volta montato, il package è accessibile alla URL corrispondente. Funzionalità disponibili OpenACS rende disponibile un elevato numero di applicazioni, integrate tramite la condivisione di un unico e sofisticato modello dati, usabili direttamente oppure come punto di partenza per personalizzare l'applicazione secondo i propri fabbisogni. A solo titolo d'esempio citiamo: 5

6 Forum di discussione News File storage Content Management System Calendario Weblog E-commerce Request tracking e molte, molte altre... Infrastruttura applicativa Per costruire nuove applicazioni o personalizzare quelle esistenti, OpenACS mette a disposizione l'infrastruttura necessaria per realizzare velocemente quello che serve: Gestione Utenti: la rappresentazione comune degli utenti è uno dei servizi fondamentali di OpenACS, in modo che le varie applicazioni non debbano incorrere nel costo di integrare diverse soluzioni puntuali. Gestione Gruppi: il sistema dei Gruppi di OpenACS è estremamente potente e sofisticato e consente di modellare qualsiasi realtà organizzativa, comunque complessa, permettendo inoltre di definire sia relazioni di composizione (che implica ereditarietà) che di membership (che non implica ereditarietà). Gestione Permessi: Il sistema di Permessi di OpenACS permette a sviluppatori e amministratori di impostare le policies di controllo accessi a livello di oggetto, il che significa che qualsiasi oggetto del sistema può essere controllato da una interfaccia utente o da una API. Sebbene questo possa sembrare semplice e meraviglioso, nessun sviluppatore o amministratore vorrà impostare esplicitamente i permessi di accesso per ogni singolo utente e per ogni singolo oggetto del sistema. Per facilitare questo compito OpenACS prevede due meccanismi: il sistema dei Gruppi permette di raggruppare gli utenti in modi flessibili e il sistema degli Oggetti permette di definire un contesto, cioè di raggruppare gerarchicamente gli oggetti in più ampi security domain. In questo modo, è possibile esprimere nel modo più economico le regole di accesso agli oggetti del sistema da parte degli utenti. Sfruttando la gerarchia dei gruppi, degli oggetti e dei privilegi, OpenACS permette di rispondere, con una singola API, alla domanda fondamentale: può il soggetto x (sia esso una persona o un gruppo) eseguire l'operazione y sull'oggetto z? Autenticazione: Qualsiasi sito web che voglia provvedere un contenuto personalizzato sulla base dell identità dell utente, deve risolvere il problema di autenticare l utente e rendere questa informazione disponibile al resto del sistema. A questo scopo OpenACS supporta dei meccanismi di autenticazione pluggable, fra cui LDAP e RADIUS, e può essere configurato per usare uno di questi, in alternativa a quello interno. Internamente OpenACS utilizza tre componenti: 1. Cookies 2. l algoritmo di hashing SHA, utilizzato per firmare digitalmente i cookies e per criptare le password 3. SSL. Tramite alcune semplici API è poi possibile verificare l identità dell utente e se due successive richieste appartengono alla stessa sessione o meno. Content Repository: E' la base per consolidare e classificare i contenuti, con funzionalità di ricerca, versioning e locking. L impiego più classico e diretto è costituito dal package CMS e si manifesta attraverso la possibilità, per gli utenti autorizzati, di costruire e popolare la gerarchia delle pagine del sito, il cui contenuto viene appunto memorizzato nel repository (mantenendo la storia delle versioni precedenti) ed offrendo sempre la possibilità di ripristinare uno stadio precedente di qualsiasi pagina. Indirettamente il repository viene utilizzato da svariate applicazioni per la sua capacità di definire, archiviare e recuperare dati strutturati nei modi più diversi. 6

7 Workflow: motore di workflow configurabile, che provvede i servizi necessari alle applicazioni che ne hanno bisogno. Subsites: sono sezioni distinte del sito web specializzate per specifiche comunità di utenti, che forniscono la flessibilità di siti multipli, minimizzando i costi amministrativi e garantendo la necessaria consistenza. Internazionalizzazione/localizzazione: OpenACS è stato ingegnerizzato per costruire applicazioni localizzate con estrema facilità. Templating System: In qualsiasi sito di una certa complessità è importante assicurare un look and feel consistente ai visitatori, mentre per la gestione del sito è importante disaccoppiare l attività di programmazione da quella di design grafico. Il templating system di OpenACS permette a programmatori e designer grafici di lavorare indipendentemente e inoltre permette di creare uno o più layout (i cosiddetti master templates) applicabili alla maggioranza delle pagine del sito, rendendone la gestione enormemente più semplice. Portal framework: permette di impostare, tramite un'interfaccia web, il posizionamento e l'impiego dei portlet desiderati. Soap Gateway: Permette di creare ed accedere a web services via SOAP. Notifiche via Installazione e upgrade modulari Interfaccia utente per l'amministrazione del sistema Tools di documentazione e monitoraggio La infrastruttura di OpenACS rende estremamente efficiente la costruzione di applicazioni web scalabili, robuste e manutenibili. Tecnologia OpenACS può essere dispiegato interamente su uno stack di software open source ed è costruito utilizzando componenti stabili e collaudati: Operating system layer: Linux, Solaris, HP-UX o altri UNIX, WINDOWS. Database layer: due enterprise-class ACID compliant RDBMS - PostgreSQL o Oracle. Application server layer: AOLserver, il server open source high-performance creato ed utilizzato da America Online. Scripting layer: Tcl, il potente linguaggio di scripting. La figura seguente rappresenta l'architettura software di OpenACS. Fig. 1 7

8 Per saperne di più su OpenACS: OpenaCS FAQ Object Model Design Permissions Design Groups Design Subsites Design Package Manager Design Database Access API Internationalization Security Design Request Processor Design External Authentication OpenACS data model diagram AOLserver "We regularly hear about sites handling 28,000 requests per day, per week, or per month. With its 17 million subscribers, America Online is fielding 28,000 hits per second across all of its various Web services and servers. Now that's scalability." (Philip Greenspun, Linux Magazine) Apache, il ben noto HTTP server, è quasi una scelta automatica nel mondo del software open source: è popolare, stabile, flessibile, sicuro, portabile, estendibile e conforme agli standard di Internet. Ma così come esistono svariati sistemi operativi, database e linguaggi, non dovrebbe essere sorprendente il fatto che Apache non sia l'unico HTTP server open source: quello che potrebbe sorprendere è che una delle alternative derivi da America On Line, la stessa azienda che sponsorizza Mozilla. AOLserver offre molte delle caratteristiche di Apache: è rilasciato con una licenza open source, è facile e flessibile da configurare ed offre una API per scrivere dei moduli plugin. Ma AOLserver ha una architettura fondamentalmente differente da Apache, che ne fa spesso una alternativa più efficiente, in quanto include un interprete Tcl, threads multipli, una database API e il pooling delle connessioni al database. Se il sito che si intende costruire fa un uso intensivo del database, è senz'altro raccomandabile considerare AOLserver come alternativa ad Apache. Background AOLserver fu creato inizialmente come prodotto commerciale con il nome NaviServer da NaviSoft, un'azienda poi acquisita da AOL per utilizzarne internamente il prodotto. AOL successivamente rese disponibile gratuitamente il codice binario che iniziò ad essere usato, fra gli altri, da Philip Greenspun nella costruzione del suo ArsDigita Community System e nel 1999, grazie anche ai suoi buoni uffici, AOLserver 3.0 venne finalmente rilasciato sotto la Mozilla Public License. Nonostante questo lo sviluppo di AOLserver è rimasto per un certo tempo sotto lo stretto controllo di AOL, ma ora il gruppo di sviluppo è stato esteso per rappresentare anche gli interessi della comunità degli sviluppatori ed in particolare di OpenACS e la testimonianza più evidente è costituita dal fatto che il repository ufficiale di AOLserver è oggi mantenuto da SourceForge. Attualmente è disponibile la versione 4.0. Perchè AOLserver Fino al 2002, quando venne rilasciata la versione 2.0, Apache era un server multiprocess, con ogni 8

9 processo in grado di gestire una singola richiesta HTTP per volta (supportare dieci richieste simultanee significava avere dieci processi paralleli). Apache 2.0 modifica questa situazione, permettendo di gestire più threads per ogni processo e poichè tipicamente i threads consumano meno risorse dei processi, questo costituisce un indubbio miglioramento della performance. AOLserver, per contrasto, ha sempre avuto una architettura single process multi threading, in grado di gestire un elevato numero di connessioni. Di fatto, AOL continua a spingere lo sviluppo di AOLserver precisamente per questo motivo e lo utilizza internamente per gestire alcuni dei siti più trafficati del mondo, fra cui netscape.com, aol.com e digitalcity.com. Un altro vantaggio dell'architttura è dato dal fatto che i threads possono facilmente condividere delle strutture dati e AOLserver sfrutta questa possibilità per creare dei pool di connessioni al database. Poichè le connessioni vengono tenute sempre aperte, le applicazioni web non devono spendere tempo per aprirle e chiuderle. Inoltre è possibile economizzare il numero di connessioni (riducendo l'utilizzo di memoria e del database server) rispetto al massimo numero di threads, poichè mediamente non tutte le connessioni HTTP richiederanno simultaneamente di accedere il database. Allo stesso modo di Apache, AOLserver supporta i moduli plugin, fra i quali citiamo: ns_xml e tdom: provvedono la capacità di generare documenti XML e di effettuarne il parsing. (tdom è probabilmente il più completo e performante parser XML) PyWX: provvede la capacità di integrare librerie Python. ns_java: provvede la capacità di integrare librerie Java. E' possibile instanziare oggetti Java e invocarne i metodi direttamente da TCL. nsjk2: provvede la capacità di eseguire classi Java all'interno di Tomcat. ns_soap: provvede la capacità di processare una richiesta SOAP. db drivers: per Oracle, PostgreSQL, MySQL, Informix, Sybase o qualsiasi RDBMS ODBC compliant. AOLServer incorpora infine un interprete Tcl e delle API complete e di qualità straordinaria, che semplificano enormemente l'attività di programmazione (molte di queste sono impiegate da OpenACS per rendere disponibili delle API di più alto livello). Per saperne di più su AOLserver: Introduction to AOLserver AOLserver Home Page AOLserver Features Tcl in AOL Digital City: The Architecture of a Multithreaded High-Performance Web Site AOLserver Tcl API Conclusioni OpenACS costituisce a nostro avviso, grazie alla collezione di moduli applicativi pronti e alla gamma di servizi disponibili, una straordinaria piattaforma per la creazione di siti web dinamici, orientati alla gestione dei contenuti e alla collaborazione. Di seguito riepiloghiamo in forma tabellare alcune delle sue caratteristiche: 9

10 Caratteristiche Modularità Disaccoppiamento Aderenza a standard di comunicazione Multipiattaforma, multitier Scalabilità Descrizione La fig. 1 illustra chiaramente l'ordinata struttura modulare dei vari sottosistemi. OpenACS è inerentemente modulare, essendo costituito da un insieme di packages indipendenti, ma che condividono uno stesso modello dati e interagiscono con i core services di OpenACS. OpenACS permette diversi tipi di disaccoppiamento. 1. I sottosistemi (application server e database server) possono convivere sulla stessa macchina o su macchine e sistemi operativi diversi. 2. I packages parlano fra di loro solo attraverso delle API che implementano dei contratti di servizio: è quindi possibile modificare un package con la certezza di non creare alcun impatto sugli altri. 3. OpenACS può essere configurato per lavorare con Oracle o PostgreSQL senza modificare una sola riga di codice. OpenACS agevola la creazione, la pubblicazione e l'accesso a web services fornendo, grazie al package SOAP-GATEWAY, le necessarie API e una interfaccia amministrativa web. L'architettura di OpenACS permette una grande flessibilità nella scelta dell'hardware e dei sistemi operativi. Sia il database server che lo application server possono girare su qualsiasi sistema Linux, Unix o Windows, il che permette di configurare le macchine con grande flessibilità. Per chiarezza precisiamo che, mentre è normale installare ambienti di sviluppo OpenACS su Windows/XP tramite VMware, non siamo a conoscenza di ambienti di produzione con AOLserver su Windows. AOLserver è estremamente efficiente e scalabile. Il fatto di poter dispiegare un qualsiasi numero di server dietro un load balancer, fa capire che l'unico eventuale collo di bottiglia potrebbe essere il database server. Citando una frase dalla AOLserver tuning and scaling guide : AOLserver is immensely scalable because it has to be. It is the web server for the most heavily-used production environment in the world -- AOL. L architettura descritta (con Oracle al posto di PostgreSQL) è utilizzata da qualche anno come cardine del corso di software engineering al MIT tenuto dal prof. Philip Greenspun. Essa viene utilizzata, oltre che da America On Line, da molte grandi organizzazioni, fra cui Siemens, World Bank e Green Peace ed è stata adottata da un gruppo di città inglesi impegnate in un progetto di e- government ( Secondo la nostra erienza, essa è in grado di accelerare significativamente lo sviluppo applicativo, soprattutto grazie ad un insieme di API senza paragone e alla elevata produttività del linguaggio TCL. Essendo OpenACS completamente basato su componenti open source, non esiste il rischio di restare prigionieri di qualche fornitore, a meno di scegliere Oracle come DBMS. E' comunque possibile trovare supporto frequentando gli appositi Forum delle comunità OpenACS e AOLserver, oppure, più tradizionalmente, rivolgendosi ad una delle aziende specializzate nell'uso di questa architettura. 10