Architetture Web. parte 1. Programmazione in Ambienti Distribuiti A.A

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1 Architetture Web parte 1 Programmazione in Ambienti Distribuiti A.A Architetture Web (1) Modello a tre livelli in cui le interazioni tra livello presentazione e livello applicazione sono mediate dal protocollo HTTP Modalità client-server Client Browser Applet Applicazioni Applicazioni Server (B2B) 2 1

2 Architetture Web (2) Client: presentazione Interfaccia utente HTTP Server: logica di servizio Data Access Tier Application server DBMS 3 Applicazioni Web Vantaggi: Ubiquità di accesso Client standard (?) Interfacce utente facilmente personalizzabili È facile realizzare programmi con funzionalità moderatamente sofisticate Svantaggi: Può diventare laborioso realizzare servizi più complessi Limiti intrinseci nel protocollo di trasporto 4 2

3 Attori Autore del sito e delle pagine web Crea la presentazione per i dati elaborati Struttura le informazioni e disegna i flussi di conversazione Interagisce con lo sviluppatore Esperto nella creazione di interfacce grafiche Può utilizzare strumenti autore per lo sviluppo di pagine Sviluppatore lato server Fornisce, all autore, un meccanismo di accesso ai dati da elaborare Interagisce con le pagine di presentazione Esperto nell organizzazione lato server Può usare strumenti integrati per lo sviluppo (IDE Integrated Development Environments) 5 Attività nel livello Web Validazione dei dati in ingresso Verifica della completezza e della correttezza dei dati Operazione effettuata sia lato client (rapidità di reazione) che lato server (protezione da comportamenti malevoli) Business Logic Modellazione dell utente finale e dei relativi ruoli e diritti di accesso Generazione di nuova informazione a fronte dei dati ricevuti Controllo del flusso Identificazione del passo logico successivo Presentazione dei contenuti In funzione delle caratteristiche del client 6 3

4 Un esempio concreto: il carrello della spesa Tramite un interfaccia web deve essere possibile Esaminare le caratteristiche dei prodotti in vendita Cercare un prodotto Aggiungere/rimuovere prodotti dal carrello Andare alla cassa ed effettuare l acquisto Le operazioni (tranne l ultima) possono essere eseguite in un ordine qualunque Può trascorrere un tempo lungo tra un operazione e la successiva 7 Ulteriori esempi Una gamma molto vasta di casi d uso Motore di ricerca o Base dati estremamente vasta Sistema di tracciamento delle spedizioni o Integrazione con varie parti del sistema informativo aziendale Sistema di supporto alla formazione a distanza o Molteplicità di attori, ruoli e azioni consentite Sistema di messaggistica interattivo o Gestione di gruppi, eventi, con un insieme di requisiti comuni 8 4

5 Requisiti lato server (1) Garantire elevate prestazioni: Ambiente multithread Caching delle informazioni statiche Gestione comune delle risorse (pooling) Gestione dinamica del ciclo di vita degli oggetti Supportare piattaforme hardware ad elevato parallelismo: Meccanismo integrato di comunicazione tra processi Bilanciamento del carico Replicazione dello stato (clustering) Gestione trasparente dei malfunzionamenti Supporto per le transazioni 9 Requisiti lato server (2) Mantenere semplice la gestione del sistema: Riconfigurazione e aggiornamento dinamici Spegnimento pulito Registrazione (log) e revisione (audit) degli eventi Limitare i costi di sviluppo: Facilità di integrazione con i sistemi informativi preesistenti Generazione automatica del codice Riuso di componenti Sicurezza: Autenticazione Autorizzazione 10 5

6 Requisiti lato client Elevata accessibilità: Ergonomia: semplicità di utilizzo, basso tempo di apprendimento, chiarezza delle funzionalità esposte Interfacce grafiche accattivanti in grado di veicolare l immagine aziendale per gli utenti finali Meccanismi di descrizione della semantica dei dati per consentire l integrazione automatica tra applicazioni Essere compatibili con il maggior numero di piattaforme hardware e software esistenti Non richiedere l installazione né la configurazione di software aggiuntivo da parte dell utente del servizio o, almeno, garantire che tale attività possa svolgersi in modo totalmente automatico e sicuro 11 Requisiti lato rete Ridurre al minimo (possibilmente a zero) gli interventi di configurazione Limitare la richiesta di banda per l erogazione/fruizione del servizio Garantire che gli schemi di sicurezza in atto (ad esempio, firewall) siano compatibili con l erogazione del servizio e che che il servizio non introduca rischi per la sicurezza del sistema informativo aziendale 12 6

7 Requisiti ulteriori Gestione delle sessioni Concetto assente in HTTP Comunicazione bidirezionale Server Client: formattazione del contenuto all interno di strutture HTML Client Server: gestione dei diversi schemi di richiesta HTTP (GET, POST, PUT) e validazione dei parametri Accesso a DBMS o ad altra sorgente dati per la memorizzazione persistente e lettura dei dati Robustezza rispetto agli errori degli utenti e dei programmatori 13 La visione d insieme Tutti questi requisiti possono essere soddisfatti solo utilizzando una architettura complessa fatta di: Un protocollo universale di trasporto (HTTP) Componenti riutilizzabili in diversi contesti Contenitori generalizzati Strumenti per la generazione automatica del codice di interconnessione Servizi a livello middleware 14 7

8 Troppo complesso? Per comprendere le ragioni che hanno portato all elaborazione di tali architetture complesse è necessario rivedere i meccanismi alla base delle implementazioni: HTTP CGI Linguaggi di scripting ad hoc (PHP, ASP) Servlet Java Server Pages Framework.NET 15 HTTP HyperText Transfer Protocol Client GET / HTTP1.0 Server 16 8

9 HTTP Introduzione Meccanismo per il trasferimento di oggetti software tra calcolatori Distinzione di ruoli tra client e server Il client Inizia la comunicazione Richiede l oggetto Il server Invia la risposta (che può contenere l oggetto) Chiude la comunicazione 17 HTTP - Caratteristiche Protocollo senza stati: ogni richiesta è indipendente La richiesta contiene: Intestazione o Oggetto su cui operare o Azione che il server deve eseguire sull oggetto o Versione del protocollo o Altri parametri Corpo: può contenere ulteriori informazioni relative all oggetto La risposta contiene: Intestazione o Codice di stato o Lunghezza e formato del corpo o Altri parametri Corpo: rappresenta il risultato dell azione richiesta 18 9

10 Scenari tipici Trasferimento di file: Gli oggetti sono file memorizzati sul server Le azioni riguardano il trasferimento degli oggetti dal server al client (caso più comune) o dal client al server Interazione con applicazioni presenti sul server: Gli oggetti sono programmi che vengono eseguiti sul server Le azioni riguardano l esecuzione degli stessi e l invio di parametri variamente strutturati Paradigma ipertestuale: Le informazioni visualizzate sul client sono organizzate sotto forma di ipertesto I collegamenti rappresentano file o programmi sul server 19 I meccanismi di base Oltre alla presentazione di contenuti ipertestuali, il paradigma web si presta alla realizzazione di applicazioni interattive: Tramite semplici moduli (form), gli utenti possono inviare informazioni al server Queste informazioni, opportunamente validate ed elaborate, consentono l erogazione di servizi più complessi 20 10

11 Form HTML Meccanismo per la raccolta e l invio di informazioni dal client al server <FORM method= POST action= /process.cgi > </FORM> Varie possibilità di interazione, descritte da tag HTML: Bottoni, liste, campi di testo, campi opzionali, valori mutuamente esclusivi, invio di file, I singoli campi possono essere frammischiati a codice HTML, immagini, suoni, che aiutano a descrivere il tipo di informazione che si intende raccogliere 21 Form HTML All atto dell invio, viene generata una richiesta nel cui corpo sono contenuti i valori dei diversi campi I dati inviati vengono elaborati dal server che normalmente genera, in risposta, una pagina HTML È possibile associare codice di scripting con il compito di validare la coerenza/completezza dei dati introdotti prima del loro invio al server 22 11

12 Form HTML: esempio 23 Elaborazione dei form I dati inviati al server devono essere elaborati: Questa funzione va oltre la conoscenza di base del web server (che sa solo reperire file e trasferirli ai client) Bisogna attivare un programma specifico: Il campo action del tag FORM indica quale programma del server dovrà elaborare i dati ricevuti Il web server deve provvedere ad attivare tale programma, passandogli tutti i dati ricevuti 24 12

13 CGI Common Gateway Interface Client 1: Invio dei dati contenuti nel form 2: Attivazione del programma e passaggio dei parametri 4 1 Server Web 2 3 Programma applicativo 3: Comunicazione del risultato dell elaborazione 4: Trasferimento del risultato al client CGI 25 CGI Common Gateway Interface Meccanismo standard per interfacciare programmi esterni con i web server Le richieste relative ad oggetti rappresentati da programmi CGI vengono inoltrate dal web server all apposito programma, che si incarica di evaderle I programmi CGI possono essere scritti in qualsiasi linguaggio e utilizzano, per comunicare con il web server, canali semplici come standard input, standard output e variabili di ambiente Opportuni schemi di codifica permettono il trasferimento di dati strutturati (parametri) ai programmi CGI Il risultato dell esecuzione di un programma CGI viene inviato al client 26 13

14 CGI Dettagli Lo standard output del programma viene ridiretto dal web server al browser come contenuto della pagina richiesta È necessario che il contenuto sia preceduto dall intestazione, riportante, come minino l informazione relativa al tipo di contenuto Se il programma è stato invocato tramite il metodo POST, lo standard input contiene il corpo del messaggio Altrimenti la variabile d ambiente QUERY_STRING contiene i valori di eventuali campi di una form 27 QUERY_STRING La ricerca del termine CGI con Google produce la seguente richiesta: q=cgi&ie=utf-8&oe=utf-8 &hl=en&btng=cerca+con+google Separatore tra campi: & Le voci (struttura generale <attributo>=<valore>): q=cgi: il termine cercato ie=utf-8:il set di caratteri in ingresso oe=utf-8:il set di caratteri da visualizzare hl=en : la lingua da usare nell interfaccia btng=cerca+con+google:il tasto premuto Codifica: Gli spazi sono trasformati in + I caratteri non alfanumerici in %<codice ASCII> 28 14

15 Intestazione Il risultato dell elaborazione da parte di un programma CGI è preceduto da un intestazione testuale Ogni riga contiene un informazione di tipo <Attributo>:<Valore> L intestazione termina con una riga vuota Gli attributi sono gli stessi ammessi nel caso di HTTP Attributi più comuni: Content-type: il tipo di documento restituito Location: ridirige il browser ad un altro indirizzo Content-length: la dimensione dei dati inviati Status: notifica un errore, sotto forma di codice numerico e di stringa descrittiva 29 CGI: i passi fondamentali (1) Nel caso usi il metodo GET, un programma CGI deve: Accedere al contenuto della variabile d ambiente QUERY_STRING Analizzarlo, suddividendo in campi e ricavando il valore di ogni attributo (con le opportune conversioni) Eseguire il compito richiesto Stampare, sullo standard output, il risultato dell elaborazione, preceduto dall intestazione 30 15

16 CGI: i passi fondamentali (2) Nel caso usi il metodo POST, un programma CGI deve: Leggere, dallo standard input, l intestazione che definisce la codifica adottata (terminata da una riga vuota) Leggere le singole coppie <attributo>=<valore> (una per riga), applicando la necessaria decodifica Eseguire il compito richiesto Stampare, sullo standard output, il risultato dell elaborazione, preceduto dall intestazione 31 Limiti dei programmi CGI Ad ogni richiesta pervenuta al server corrisponde l esecuzione di un programma Elevato costo di inizializzazione Elevata latenza Mancano meccanismi per la condivisione di risorse tra programmi CGI Ogni accesso ad una risorsa richiede l apertura e la relativa chiusura della risorsa Non esistono i concetti di sessione né di transazione L interfaccia grafica è annegata nel codice Paradigma inadatto ad applicazioni su vasta scala 32 16

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