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Adapted from slides for Software Technology Forum 2002 - Heiko Sommer (ESO) 1 ALMA Antennen (Simulation) ACS extended ACS as the framework for the ALMA.

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1 Adapted from slides for Software Technology Forum Heiko Sommer (ESO) 1 ALMA Antennen (Simulation) ACS extended ACS as the framework for the ALMA data flow system

2 Adapted from slides for Software Technology Forum Heiko Sommer (ESO) 2 Anforderungen an die Techn. Architektur Unabhängigkeit der Subsysteme (build und run) Verteilung der Software über viele Rechner mit unterschiedlichen Betriebssystemen Einheitliche Verwendung zukunftssicherer Technologien Preiswerte Standards, z.B. Open Source Leichte Benutzbarkeit für alle Entwickler Speziallösungen integrieren stufenweise Inbetriebnahme der Software Erweiterbarkeit für neue fachliche Anforderungen und Technologien

3 Adapted from slides for Software Technology Forum Heiko Sommer (ESO) 3 Architektur: Kernelemente Auf CORBA aufbauendes leichtgewichtiges Komponentenmodell Entkoppelung der Subsysteme durch Object by Value Kommunikation mittels XML Persistenz mittels XML (außer Meßdaten) XML Schema als verbindliche Datendefinition XML binding classes für typsicheren Datenzugriff Elemente der technischen Architektur werden als Framework den Entwicklern zur Verfügung gestellt: Alma Common Software (ACS)

4 Adapted from slides for Software Technology Forum Heiko Sommer (ESO) 4 CORBA + Container/Component Warum Container/Component Modell? Technische Belange zentral regeln und vor Entwicklern verstecken –Deployment, Start-up –Auswahl und Konfiguration der verschiedenen ORBs; hier ist CORBA allein eindeutig zu kompliziert. –Auswahl der CORBA Services, Verbindung mit eigenen systemweiten Services (Error, Logging, Konfiguration, …) –Vereinfachter Zugriff auf andere Komponenten und Resourcen zur Laufzeit Weitere heute noch nicht vorhersehbare Dinge können transparent eingehängt werden

5 Adapted from slides for Software Technology Forum Heiko Sommer (ESO) 5 CORBA + Container/Component ALMA Container-Components Eine Komponente ist ein spezieller CORBA servant –Implementiert Lifecycle Interface (Aufruf durch Container) –Benutzt Container Interface –Nach außen hin: IDL functional interface Direkt ansprechbare Komponenten halten keinen client-state, können aber als Factory für stateful Komponenten dienen –recht willkürliche Einschränkung zur Vereinheitlichung Container besorgt sich sämtliche Daten zur Systemkonfiguration (component-autoloading, log- levels,...) aus zentralen Repositories

6 Adapted from slides for Software Technology Forum Heiko Sommer (ESO) 6 Extending ACS Activator COB CORBA ORBs Services COB other ACS services Manager deployment configurations ACS Container Comp ACS for Control Systems youve seen it... ACS for Data Flow Systems Java, no C++ Macros and memory management no Properties/Characteristics

7 Adapted from slides for Software Technology Forum Heiko Sommer (ESO) 7 CORBA + Container/Component container Comp CORBA ORBs Services lifecycle interface: init() run() restart() Comp functional interface: observe() container service interface: getComponent(other) Logger getLogger() other ACS services Manager deployment configurations

8 Adapted from slides for Software Technology Forum Heiko Sommer (ESO) 8 CORBA + Container/Component por. container tight container Comp CORBA, ACS services Comp functional interface is intercepted by container Tight vs. Porous Container container manages start-up, remoting, …, but exposes the components functional interface directly

9 Adapted from slides for Software Technology Forum Heiko Sommer (ESO) 9 XML value objects Kommunikation Warum Value Objects? Weniger Remote Calls/Netzbelastung, daher Performanzgewinn Laufzeitentkoppelung der Rechner erhöht Ausfallsicherheit Subsystem2 Logik obj.getFoo() Subsystem1 obj.getFoo() transport by value value object remote object

10 Adapted from slides for Software Technology Forum Heiko Sommer (ESO) 10 XML value objects Welche Daten als Value Objects? Persistente Objekte, z.B. User, ObservingProject, CorrelatorConfig zusätzlich einige weitere Typen, die umsortierte Sichten auf persistente Value Objects darstellen einfache Parameter können IDL Datentypen bleiben Listen von Value Objects nicht als eigenständige VO definieren, sondern mittels CORBA arrays

11 Adapted from slides for Software Technology Forum Heiko Sommer (ESO) 11 XML value objects Kommunikation XML als Format für Value Objects Bei Verwendung von CORBA und verschiedenen Programmiersprachen wären CORBA valuetypes das einzige alternative Standardformat. Vergleich: XML auch für Persistenz der Daten geeignet XML auch für nicht-CORBA-Transport –http oder zum Einsenden von ObsProjects –Remote Administration

12 Adapted from slides for Software Technology Forum Heiko Sommer (ESO) 12 XML value objects Kommunikation XML als Format für Value Objects (2) XML Schema bietet strengere Deklaration und damit mächtigere automatisierbare Validierung CORBA valuetypes nicht ausreichend von ORBs unterstützt XML von Hand manipulierbar. Besonders wichtig bei stufenweiser Inbetriebnahme der Software.

13 Adapted from slides for Software Technology Forum Heiko Sommer (ESO) 13 XML value objects Kommunikation Warum Trennung von Daten/Funktionalität durch XML Value Objects? (Anti-OO) Trennung der Subsysteme (gleiche Idee wie bei Web Services) –Logische Entkoppelung: Absprachen zwischen allen Teams nur über Datenstrukturen –verteilte Funktionalität (teilweise redundant) erfordert Absprache nur zwischen weniger Partnern –Technische Trennung: Implementierungen der Funktionalität in verschiedenen Programmiersprachen

14 Adapted from slides for Software Technology Forum Heiko Sommer (ESO) 14 XML value objects Kommunikation Rechtfertigung der Trennung von Daten/ Funktionalität durch XML Value Objects (2) Verschiedene ALMA Subsysteme operieren recht unterschiedlich auf denselben Daten. Ein einheitliches Objektmodell über Subsysteme hinweg brächte oft nur geringe Vorteile. Umfangreiche Operationen auf den Daten, die in mehreren Subsystemen benötigt werden, werden als stateless Komponenten (Services) implementiert. Das Value Object wird dem Service zugespielt und verändert wieder abgeholt.

15 Adapted from slides for Software Technology Forum Heiko Sommer (ESO) 15 XML value objects Persistenz Nur ein Serialisierungsformat für Datenaustausch zwischen Komponenten und für Persistenz der Daten in der Datenbank –Schnellere Entwicklung –Geringere Anzahl an Technologien (Zuverlässigkeit) Einfaches lokales Speichern –auf Astronomen-Laptop –allgemein während der Entwicklung (Archiv noch nicht fertig…) XML schema kann zur Beschreibung des Datenmodells dienen, selbst wenn keine XML Datenbank verwendet wird.

16 Adapted from slides for Software Technology Forum Heiko Sommer (ESO) 16 XML value objects Datenstrukturen Wie werden komplexe Strukturen abgebildet? Gruppierung in verschiedene xml schemas Referenzierung –innerhalb eines Schemas: als Kind-Element –über Schemas hinweg: durch eine ID a1 a4 a2 XML Doc 1 schema A imports schema B XML Doc 2 schema B b1 a3 b3 b2 ref_b1 reference by ID

17 Adapted from slides for Software Technology Forum Heiko Sommer (ESO) 17 XML value objects Datenstrukturen Feste Portionierung der XML Daten durch das Schema-Design und Entkoppelung über IDs verhindert unsinnigen Transport kompletter Datenbäume, oder komplizierten automatischen Nachlade-Mechanismus ist vor allem dann sinnvoll, wenn meistens ähnliche Sichten auf das Datenmodell benötigt werden (bei ALMA erfüllt) die Applikationen müssen sich selber um die Referenzierung zwischen XML Dokumenten kümmern (beim Erzeugen und Nachladen)

18 Adapted from slides for Software Technology Forum Heiko Sommer (ESO) 18 XML value objects Datenstrukturen Anmerkungen zu den IDs ID wird einmalig durch Factory zugewiesen ID wird redundant verschlüsselt im XML Dokument gehalten, um Änderungen auszuschließen

19 Adapted from slides for Software Technology Forum Heiko Sommer (ESO) 19 XML Binding Beschreibung, Vorteile Java/C++ Klassen werden vom Binding Framework gemäss unserer XML Schemas generiert –Teil des Software Buildprozesses Typsichere get()/set() Methoden statt generischem Zugriff –auf Binding Classes basierende Value Objects sind daher garantiert aktuell –sonst Compilefehler (statt Laufzeitfehler) Parsen und Validierung sind im Binding Class Code enthalten, dadurch potentiell performanter als generische Methoden Momentan Castor (Java), bald auch Rachet (C++)

20 Adapted from slides for Software Technology Forum Heiko Sommer (ESO) 20 XML Binding Beispiel: Schemaauszug für Scheduling Block

21 Adapted from slides for Software Technology Forum Heiko Sommer (ESO) 21 XML Binding Beispiel: Castor Binding Class für Scheduling Block package alma.entity.xmlbinding.schedblock; public class SchedBlock extends alma.entity.xmlbinding.obsproject.ObsUnitT implements java.io.Serializable { // just a few of the generated methods public void addObsTarget(TargetT vObsTarget) {…} public java.util.Enumeration enumerateObsTarget() {…} public alma.entity.xmlbinding.obsproject.ImagingProcedureT getSchedBlockImaging() {…} }

22 Adapted from slides for Software Technology Forum Heiko Sommer (ESO) 22 XML Binding Verwendung der Binding Classes Programmiermodelle Binding Classes direkt verwenden –triviale Funktionalität in Helper Klassen –andere Funktionalität in Services Wrapping oder Subclassing –Funktionalität und Daten zusammen –klare Strukturvorgabe für weniger erfahrene Entwickler separates Objektmodell relativ unabhängig von Binding Classes –Mapper code verwendet Binding Classes für XML De-/ Serialisierung. –Empfohlen für erfahrene Entwickler und entsprechend komplexe Subsysteme

23 Adapted from slides for Software Technology Forum Heiko Sommer (ESO) 23 XML Binding Organisation der Namespaces mehrere zusammengehörende Value Objects werden in einem Schema gebündelt ein solches Schema bekommt einen eigenen XML Namespace ( ) z.B. Alma/ObsProject das Schema kann auf verschiedene Files mit gleichem NS verteilt werden ( ) Vorteil: Castor bildet XML NS auf Java Packages ab, so dass die zahlreichen generierten files übersichtlicher in verschiedenen Packages liegen

24 Adapted from slides for Software Technology Forum Heiko Sommer (ESO) 24 XML Binding Erfahrungen mit dem Castor-XML Binding Framework –open source Projekt von Exolab –nur Castor-XML, nicht JDO und andere features Leistungsspektrum –entscheidend: xml schema statt DTD –einige wenige Schemakonstrukte werden nicht unterstützt; bislang kein Problem für ALMA –derzeit etwas langsame Weiterentwicklung Zuverlässigkeit –weniger häufig genutzte features teilweise fehlerhaft –funktionierende features blieben bislang auch stabil Selbsthilfe: patches werden dankbar akzeptiert

25 Adapted from slides for Software Technology Forum Heiko Sommer (ESO) 25 Transparente XML Integration Fachliche Interfaces von Komponenten sollen native binding classes statt flat XML enthalten. Komponenten müssen dann nicht explizit XML Parameter parsen/serialisieren –weniger Code schreiben –kein Kontakt mit XML bei Berührungsängsten Optimierung durch Container: kann binding object durchreichen (ohne de-/ serialising), falls client- und server- Komponenten im selben Adressraum sind.

26 Adapted from slides for Software Technology Forum Heiko Sommer (ESO) 26 container Comp Transparente XML Integration Datenaustausch container Comp XML Comp Flat-XML API seen from outside Transparent-XML API implemented by component Mapping code layer XML Mit CORBA allein nicht möglich, daher Zwischen- schicht durch selbstgeschriebenen Codegenerator (kann als Teil des Containers betrachtet werden)

27 Adapted from slides for Software Technology Forum Heiko Sommer (ESO) 27 Transparente XML Integration Codegenerierung am Beispiel Java IDL-XML code generator XML-Java binding: ObsProject -> alma.data.ObsProject Transparent-XML IF... alma.data.ObsProject getObsProject() IDL compiler typedef xmlstring ObsProject; … ObsProject getObsProject() IDL IF Flat-XML IF... String getObsProject() mapping code return getObsProject.marshal()

28 Adapted from slides for Software Technology Forum Heiko Sommer (ESO) 28 Transparente XML Integration Bemerkungen Transparente XML-de/serialisierung auch dann, falls beide Komponenten in verschiedenen Sprachen implementiert sind Intern alles CORBA: sicheres remoting Kein Zwang: sowohl Client- als auch Server- Komponente können jederzeit direkt auf CORBA aufsetzen –falls es keinen code generator für eine bestimmte Sprache gibt –um einen speziellen Parser einzusetzen oder das XML ungeparst durchzureichen

29 Adapted from slides for Software Technology Forum Heiko Sommer (ESO) 29 Details Some Diagrams well look at if theres enough time left...

30 Adapted from slides for Software Technology Forum Heiko Sommer (ESO) 30 Architektur Diagramm XML Ware- house file Datamodel APIs C++ containerJ container Comp CORBA, ACS services Comp XML IDL ORBs, deployment configs value object lifecycle interface Comp functional interface: IDL, binding classes functional interface: IDL, flat XML

31 Adapted from slides for Software Technology Forum Heiko Sommer (ESO) 31 Transparente XML Integration CORBA view Operations IF (Flat-XML) SkeletonStub SkeletonImpl (mapping) inherits implements Transparent- XML IF Servant delegation implements Proxy (mapping) delegation Client Component I get that IF from my container - dont care about remote or local calls use me to get XML as a string CORBA remoting


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