31/05/2013. Indice dei Contenuti. Evoluzione del Web. Corso Sistemi Distribuiti 6 cfu Docente: Prof. Marcello Castellano

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1 Corso Sistemi Distribuiti 6 cfu Docente: Prof. Marcello Castellano /28 Evoluzione del Web 3 Le Risorse del Web 4 Contenuti del Web 7 Architetture Web 8 Architetture Web Tradizionali 9 Architetture Web Multilivello 10 Architetture dei Web Service 15 Cluster 17 Web cluster 18 Hypertext Transfer Protocol 20 Simple Object Access Protocol 22 Conclusioni 28 Indice dei Contenuti Sistemi Distribuiti, LM Ing. Informatica 6 CFU Docente: Marcello Castellano 2/28 Evoluzione del Web Il Web è un sistema distribuito composto da client e server che accedono a documenti collegati. I server gestiscono insiemi di documenti, mentre i client forniscono agli utenti una interfaccia facile da usare per accedere e presentare questi documenti. Il World Wide Web (WWW) è la rete Web ad estensione globale. Web di prima generazione: Web publishing Risorse statiche Contenuti prodotti dal content provider Anche Web 0.0 Web di seconda generazione: Web-based information system Anche risorse volatili, dinamiche e sicure Contenuti prodotti dal content provider Anche Web 1.0 Web di terza generazione: social Web, mobile Web Anche risorse multimediali Contenuti prodotti dal content provider e dagli utenti (anche mobili) Anche Web 2.0Sistemi Distribuiti, LM Ing. Informatica 6 CFU Docente: Marcello Castellano 3/28 1

2 Le Risorse del Web Le Risorse del Web sono solo ed esclusivamente risorse di natura Informativa ossiadocumenti di vario tipo. Risorse statiche Contenuto relativamente stabile nel tempo (es., file HTML, immagini, archivi, ) - Nessun problema particolare, a meno che non siano di grandi dimensioni Risorse volatili Contenuto modificato di frequente: periodicamente o da eventi in corso (news, eventi sportivi, titoli di borsa, ) - Costo dipendente dalla frequenza degli aggiornamenti; possibilitàdi usare metodi push-based e fragment-based Risorse dinamiche Contenuto creato dinamicamente (on-the-fly) sulla base della richiesta del client (motori di ricerca, shopping online)-accesso a basi di dati; costo computazionale elevato Risorse multimediali Contenuti audio/video con dimensioni tipicamente maggiori rispetto ad altri tipi di risorse (video clip, mp3, animazioni Flash, ) - Elevati requisiti di banda per entrambi (dimensione delle risorse); maggiore costo computazionale di play-duringdownload Risorse sicure Contenuti trasferiti su un canale cifrato (ad es. HTTPS) - Trasferimento di risorse di qualunque tipo su canali cifrati per esigenze di protezione e privacy; elevato costo computazionale Sistemi Distribuiti, LM Ing. Informatica 6 CFU Docente: Marcello Castellano 4/28 Le pagine Web Un Ipertesto è una Struttura informativa composta da elementi statici e da hyperlink. In particolare si tratta di un insieme di documenti messi in relazione tra loro tramite parole chiave. Può essere visto come una rete; i documenti ne costituiscono i nodi. La caratteristica principale di un ipertesto è che la lettura può svolgersi in maniera non lineare. Un Uniform Resource Locator o URL è una sequenza di caratteri che identifica univocamente l'indirizzo di una risorsa in Internet, come un documento o un'immagine. Una pagina web è il modo in cui vengono rese disponibili all'utente finale le RISORSE del Webdelle reti con protocollo internet tramite un browser. Esistono due tipologie di pagine web che identificano rispettivamente due diversi paradigmi di programmazione Web: pagina web statica descritta sottoforma di ipertesto in formato HTML o XHTML pagina web dinamica che usa linguaggi di scripting (JavaScript, Python, PHPScript) Sistemi Distribuiti, LM Ing. Informatica 6 CFU Docente: Marcello Castellano 5/28 Pagine Web Generate Dinamicamente Un server web è un servizio che si occupa di fornire, tramite software dedicato e su richiesta dell'utente, risorse (file) di qualsiasi tipo, tra cui pagine web (successivamente visualizzabili dal browser sul PC dell'utente) Common Gateway Interface (CGI): tecnologia standard usata dai server web per interfacciarsi con applicazioni esterne Attraverso l uso del Browser la specifica di una pagina web che avviene tramite URL potrebbe corrispondere ad un programma scritto in un linguaggio di scripting (realizzato inqualsiasi linguaggio C/C++, Perl, ecc), il server lo esegue intempo reale, generando dinamicamente informazioni Per invocare un programma tramite URL è sufficiente digitare via browser una stringa del tipo: "http://www.mio.it/mio_programma.py". In questo caso è stato richiesto il programma python "mio_programma.py" che dovrebbe essere contenuto nella root directory del server web Come si può osservare dal codice, il programma non fa altro che scrivere in output un file html. CGI cattura tutto l'output del programma python e lo manda come risposta sul web. L'utente che ha richiesto l'esecuzione del programma otterra' inrisposta il seguente documento dinamico html: def main(): Un semplice print 'Content-type: text/html' print programma CGI in print '<HTML><HEAD><TITLE> Ciao, mondo!</title><body>" python print 'Ciao, mondo! print '</BODY></HTML>' if ( name == ' main '): main() <HTML><HEAD><TITLE> Ciao, mondo!</title> <BODY>Ciao, mondo!</body> </HTML> Sistemi Distribuiti, LM Ing. Informatica 6 CFU Docente: Marcello Castellano 6/28 2

3 Siti tradizionali Uso del Web: i Siti Comunicazione monodirezionale e non interattiva Prevalenza di risorse statiche, pochi servizi dinamici, pochi contenuti multimediali Siti multimediali Presenza di molte risorse multimediali Siti di informazione/shopping online Risorse volatili, soggette a rapidi cambiamenti Codice HTML spesso generato dinamicamente Presenza di contenuti personalizzati (complica la generazione dinamica) Sicurezza per le transazioni Siti di social networking Siti di scambio di informazioni tra membri di comunità online (blog, wiki, sharing - Facebook, YouTube, Flickr, ) Quasi ogni pagina è generata dinamicamente (persino post in database!) Autenticazione e personalizzazione Sistemi Distribuiti, LM Ing. Informatica 6 CFU Docente: Marcello Castellano 7/28 Architetture Web I componenti fondamentali di un'applicazione Web sono analoghi per certi versi a quelli di una tradizionale applicazione client/server Nell'ambito Web l'interazione tra client e server è un po' più articolata per consentire l'integrazione di componenti di varia natura. Le architetture si dividono in: Architetture Web Tradizionali Architetture Web Multilivello Sistemi Distribuiti, LM Ing. Informatica 6 CFU Docente: Marcello Castellano 8/28 Architetture Web Tradizionali Un'applicazione Web si basa su elementi software standard indipendenti dalle caratteristiche della particolare applicazione e dalla piattaforma software e hardware su cui viene eseguita Fig.1 - Organizzazione generale di un sito Web tradizionale Una tipica applicazione client/server è costituita da un client che implementa l'interfaccia utente con alcune funzionalità di elaborazione e di comunicazione e da un server che fornisce una serie di servizi come lagestione e l'accesso ai dati di un database Sistemi Distribuiti, LM Ing. Informatica 6 CFU Docente: Marcello Castellano 9/28 3

4 Architetture Web Multilivello Un'applicazione Web, nella maggior parte dei casi, si sviluppa su tre livelli logico-funzionali (applicazioni Three-Tier) ma che possono essere distribuiti anchesu più livelli (applicazioni Multi-Tier): Fig.2 - Applicazione Web Distribuita su 3 livelli livello di presentazione - rappresenta l'interfaccia utente dell'applicazione e si occupa di acquisire dati e visualizzare risultati livello intermedio - si occupa delle elaborazioni dei dati in base alla cosiddetta busines logic, cioè all'insieme delle regole per cui i dati sono considerati significativi e le loro relazioni consistenti; le elaborazioni del livello intermedio generano i risultati richiesti dall'utente livello dati - rappresenta l'insieme dei servizi offerti da applicazioni indipendenti dal Web, come ad esempio un gestore di database, un sistema di gestionedi posta elettronica, ecc. Sistemi Distribuiti, LM Ing. Informatica 6 CFU Docente: Marcello Castellano 10/28 Architetture Web Multilivello - Livello di presentazione Il livello di presentazione costituisce l'interfaccia utente dell'applicazione Web ecorrisponde a quello che nelle applicazioni client/server standard è il client Esso è costituito da vari componenti combinati tra loro: browser, documenti HTML, applet Java, controlli ActiveX La capacità di utilizzo di questi elementi da parte della piattaforma client è uno dei problemi principali nella realizzazionedi questo livello Le soluzioni vanno dalla scelta di sfruttare al massimo le capacità elaborative del client, alla realizzazione di un livello di presentazione universale In genere l'identificazione del contesto di esecuzione dell'applicazione contribuisce in larga parte a delineare le soluzioni da adottare nella realizzazione del livello di presentazione Un altro elemento da prendere in considerazione è il livello di complessità dell'interfacciautente dell'applicazione Il linguaggio HTML, nato per la distribuzione di documenti in ambienti distribuiti, non consente di progettare interfacce utenti molto avanzate (dragand-drop, tree-view control, tabbed control, ecc.) Una soluzione è quella di prevedere un insieme di pagine HTML standard, arricchiteda applet Java Sistemi Distribuiti, LM Ing. Informatica 6 CFU Docente: Marcello Castellano 11/28 Architetture Web Multilivello - Livello intermedio Il livello intermedio di un'applicazione Web contiene la logica elaborativa dell'applicazione Esso è in grado di soddisfare le richieste di dati e di elaborazionedel client Le modalità di realizzazione del livello intermedio dipendono spesso dalle caratteristiche e dalle tecnologie supportate dal server Web e/o da componenti installati sul server applicativo In ogni caso la funzionalità fondamentale del server Web su cui si basa l'intera applicazioneè ilsupporto di elaborazioni In base alla tipologia di applicazione da sviluppare è opportuno prevedere funzionalitàparticolari, come ad esempio: gestione delle transazioni: gestione affidabile del flusso dati gestione della sicurezza e della riservatezza: gestione della sicurezza nell'accesso all'applicazione e la riservatezza nella trasmissione di informazioni; la gestione della sicurezza è spesso realizzata tramite l'autenticazione della password d'utente, mentre la riservatezza si basa su protocolli ad hoc, come SSL (SecureSocketLayer) o PCT (Private Communications Technology) Sistemi Distribuiti, LM Ing. Informatica 6 CFU Docente: Marcello Castellano 12/28 4

5 Architetture Web Multilivello - Livello intermedio (2) Il livello intermedio di un'applicazione Web può essere costituito da un insieme di script, componenti e programmi interagenti tra di loro e con il server Web tramite le seguenti tecnologie: Common Gateway Interface (GCI): consente l'attivazione di un programma o di uno script su richiesta del client (portabile su qualsiasi piattaforma) Internet Server Application Programming Interface (ISAPI): consente l'esecuzione di una libreria dinamica (DLL) all'interno dello spazio di memoria del server Web (funziona solo su piattaforma Windows) Active Server Pages (ASP): consente l'interpretazione di script nell'ambiente del server Web e la creazione in modo dinamico di documenti Web (funziona solo su piattaforma e server Web Windows) Java Servlet: consente di eseguire classi Java su richiesta del client (portabile su qualsiasi piattaforma) Sistemi Distribuiti, LM Ing. Informatica 6 CFU Docente: Marcello Castellano 13/28 Architetture Web Multilivello - Livello dati Il livello dati fornisce servizi nondirettamente disponibili tramite il Server Web Questi servizi sono generalmente forniti da applicazioni indipendenti dall'ambiente Web e spesso costituiscono le applicazioni pre-esistenti in un'azienda Tipici esempi di applicazioni presenti a questo livello sono: server dati (DBMS) server di mail server di documentazione elettronica In genere è opportuno prevedere dei componenti dell'architettura dell'applicazione che fungono da connettori tra il livello intermedio e il livello dati Infatti, utilizzando dei connettori per l'interazione con applicazioni esterne non standard si facilita la manutenibilità nel caso in cui queste vengano modificateo sostituite (es. ODBC, OLEDB) Sistemi Distribuiti, LM Ing. Informatica 6 CFU Docente: Marcello Castellano 14/28 Architetture dei Web Service Un Web Service è un servizio tradizionale di Internet (FTP, Servizio di mailing, servizio di naming, ) erogato in remoto. Il problema principale risiede nella carenza di standard Internet e il Web si sono imposti come piattaforma di riferimento: HTTP XML Il contributo dei Web Service nel risolvere i problemi di integrazione nel contesto B2B si basa su tre aspetti paradigma service-oriented: ogni organizzazione espone le proprie funzionalità come servizi l'invocazione è fatta da programmi interazione loosely-coupled, basata su messaggi protocolli di middleware basati su modalità di interazione punto-punto standardizzazione Sistemi Distribuiti, LM Ing. Informatica 6 CFU Docente: Marcello Castellano 15/28 5

6 Architetture dei Web Service (2) Architetture dei Web Service Fig.3 - Schema Completo di funzionamento del Web Service SOAP: Simple Object Access Protocol protocollo per definire come organizzare messaggi WSDL: Web Services Description Language un linguaggio per descrivere i servizi UDDI: Universal Description, Discovery, Integration un sistema per catalogare l offerta di web services Sistemi Distribuiti, LM Ing. Informatica 6 CFU Docente: Marcello Castellano 16/28 I cluster di Web Server Architettura parallela o distribuita localmente che fornisce un applicazione Web Caratteristiche di trasparenza e scalabilità Indirizzi del Web cluster Un solo nome logico (es., ) Un solo indirizzo IP (virtual IP address o VIP) Web switch: nodo di front end del cluster Indirizzo IP dello switch = indirizzo IP del Web cluster Nodi interni del cluster Indirizzi IP dei nodi non visibili all esterno Fig.4 - Possibili architetture per un Web Cluster Sistemi Distribuiti, LM Ing. Informatica 6 CFU Docente: Marcello Castellano 17/28 Cluster Definizione: A cluster is a type of parallel or distributed processing system, which consists of a collection of interconnected stand-alone computers cooperatively working together as a single, integrated computing resource. [Rajkumar Buyya] Un insieme di elementi di elaborazione che: cooperano in modo asincrono comunicano mediante una rete di interconnessione per risolvere velocemente problemi (di grandi dimensioni) E l unità di calcolo fondamentale e più diffusa per i servizi applicativi moderni Se occorre maggiore potenza computazionale: multicluster ovvero molteplici cluster distribuiti geograficamente Sistemi Distribuiti, LM Ing. Informatica 6 CFU Docente: Marcello Castellano 18/28 6

7 Web switch Componente di rete con ruolo di dispatcher Anche detto traffic switch (non solo traffico Web) Mapping da VIP ad indirizzo IP di un server Distribuzione delle richieste a granularità fine A livello di pacchetto TCP o richiesta HTTP Implementazioni alternative Dispositivo hardware special-purpose Modulo software eseguito a livello kernel (SO specialpurpose) Modulo software eseguito a livello applicativo (SO generalpurpose) Fig.5 - Richiesta HTTP ad un Web cluster Sistemi Distribuiti, LM Ing. Informatica 6 CFU Docente: Marcello Castellano 19/28 Comunicazione - Hypertext Transfer Protocol L'Hypertext Transfer Protocol (HTTP) è usato come sistema principale per la trasmissione d'informazioni sul web. Le specifiche del protocollo sono gestite dal World Wide Web Consortium (W3C). La prima versione dell'http (0.9), sviluppata da Tim Berners-Lee al CERN di Ginevra, risale alla fine degli anni ottanta fu utilizzata per la condivisione delle informazioni tra la comunità dei fisici delle alte energie. La versione 1.0 venne implementata dallo stesso Berners-Lee nel 1991 e proposta come RFC 1945 all'ente normatore IETF nel Con la diffusione di NCSA Mosaic, un browser grafico di facile uso, il WWW conobbe un successo crescente e divennero evidenti alcuni limiti della versione 1.0 del protocollo, in particolare: l'impossibilitàdi ospitare più siti wwwsullo stesso server (virtual host) il mancato riuso delle connessioni disponibili l'insufficienza dei meccanismi di sicurezza Sistemi Distribuiti, LM Ing. Informatica 6 CFU Docente: Marcello Castellano 20/28 Hypertext Transfer Protocol (2) Il protocollo venne quindi esteso nella versione HTTP/1.1, presentato come RFC 2068 nel 1997 e successivamente aggiornato nel 1999 come descritto dal RFC 2616 L'HTTP funziona su un meccanismo richiesta/risposta (client/server): ilclient esegue una richiesta ed il server restituisce la risposta. Nell'uso comune il client corrisponde al browser ed il server al sito web. Vi sono quindi due tipi di messaggi HTTP: messaggi richiesta e messaggi risposta HTTP differisce da altri protocolli come FTP, per il fatto che le connessioni vengono generalmente chiuse una volta che una particolare richiesta (o una serie di richieste correlate) è stata soddisfatta Questo comportamento rende il protocollo HTTP ideale per il World Wide Web, in cui le pagine molto spesso contengono dei collegamenti (link) a pagine ospitate da altri server Sistemi Distribuiti, LM Ing. Informatica 6 CFU Docente: Marcello Castellano 21/28 7

8 Comunicazione - Simple Object Access Protocol HTTP è il protocollo di comunicazione standard per i sistemi distribuiti tradizionali Il Simple Object Access Protocol (SOAP) costituisce lo standard per la comunicazione nei Web Service Un protocollo che definisce come organizzare informazioni usando XML affinchè possano essere scambiate tra i peer: convenzioni standard per convertire l invocazione di un servizio (e la corrispondente risposta) in un messaggio rappresentato da un documento XML Binding con un protocollo di trasporto (tipicamente HTTP o SMTP) Sistemi Distribuiti, LM Ing. Informatica 6 CFU Docente: Marcello Castellano 22/28 Simple Object Access Protocol service requestor application (client) service provider application (service provider) SOAP-based middleware messaggi SOAP scambiati attraverso HTTP, SMTP, o altro SOAP-based middleware Converte una chiamata ad un metodo in un messaggio XML spedito via HTTP o altro protocollo Fig.6 Utilizzo del SOAP based Middleware Sistemi Distribuiti, LM Ing. Informatica 6 CFU Docente: Marcello Castellano 23/28 Simple Object Access Protocol il protocollo Il protocollo SOAP specifica: Come un messaggio deve essere formattato in XML Un insieme di convenzioni per usare messaggi SOAP seguendo lo stile RPC comeunclient può invocare una procedura remotaspedendoun messaggio SOAP comeil servizio rispondecon un messaggio SOAP seguendo lo stile document-exchange Come un messaggio SOAP deve essere trasportato attraverso un protocollo di trasporto (tipicamente HTTP, SMTP) Un insieme di regole che devono essere seguite per processare un messaggio SOAP: Le entità coinvolte nel processamento del messaggio e il ruolo che queste hannosulle diverse parti del messaggio Sistemi Distribuiti, LM Ing. Informatica 6 CFU Docente: Marcello Castellano 24/28 8

9 Simple Object Access Protocol - messaggi Un messaggio SOAP si compone di una busta (envelop) entro la quale laapplicazione racchiude i dati da spedire Un messaggio contiene due parti principali, suddivise in blocchi (block) Intestazione (header), opzionale, contiene SOAP Envelope informazioni per l infrastruttura di gestione SOAP header del messaggio Corpo (body): contiene informazioni per Header Block l applicazione SOAP Body Body Block Fig.7 Struttura di un messaggio SOAP Sistemi Distribuiti, LM Ing. Informatica 6 CFU Docente: Marcello Castellano 25/28 Simple Object Access Protocol - messaggi Prima di arrivare al service provider il messaggio può essere processato da intermediari Le intestazioni specificano gli eventuali intermediari e contengono informazioni utili per il loro compito Compiti tipici degli intermediari: gestione della sicurezza, dell autenticazione, delle transazioni, logging, etc service requestor intermediario service provider messaggio SOAP messaggio SOAP Fig.8 - Funzionamento dei Messaggi SOAP Sistemi Distribuiti, LM Ing. Informatica 6 CFU Docente: Marcello Castellano 26/28 Simple Object Access Protocol - struttura L header contiene informazioni per l infrastruttura Usi tipici: coordinamento, identificatori (ad es. Per la gestione di transazioni), informazioni per lasicurezza (ad es. certificati) SOAP prevede meccanismi per specificare chi deve usare queste informazioni: SOAP actor attribute: none,next, ultimatereceiver Noneusato perpropagare informazioni che nondevonoessere processate Nextindica che un nodoche riceve il messaggio può processare quel blocco ultimatereceiver indica che l header èper il destinatario finale del messaggio mustunderstand attribute: indica se è obbligatorio processare l header Il corpo di un messaggio SOAP contiene, opportunamente codificate in XML, informazioni per: L invocazione della applicazione remota e i Parametri di invocazione Eventuali informazioni di errore Codice Descrizione Attore che ha originato l errore Dettagli specifici della applicazione sulla natura dell errore Sistemi Distribuiti, LM Ing. Informatica 6 CFU Docente: Marcello Castellano 27/28 9

10 Conclusioni Lasciate ai discenti del Corso Sistemi Distribuiti, LM Ing. Informatica 6 CFU Docente: Marcello Castellano 28/28 10

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