Обзор протоколов GIOP и IIOP

Спецификация протокола GIOP состоит из следующих элементов:

Определение Общего Представления Данных (Common Data Representation — CDR). CDR — это способ кодирования типов данных, определенных в IDL в низкоуровневое представление, пригодное для передачи их по имеющимся каналам связи между ORB-ами.

Формат сообщения протокола GIOP. Сообщения протокола GIOP обеспечивают нахождение объекта, отработку запросов, а также простейшее управление каналом коммуникации.

Предположения о транспорте. Спецификация GIOP описывает общие предположения, которые делаются при рассмотрении любого сетевого транспортного слоя, который может быть использован для обмена сообщениями протокола GIOP. Также описываются общие принципы управления соединением.

Спецификация IIOP добавляет к спецификации протокола GIOP следующий пункт:

Транспорт для сообщений протокола IIOP.

Спецификация IIOP описывает, каким образом агенты могут установить соединение по протоколу TCP/IP и использовать его для передачи сообщений протокола GIOP.

Протокол IIOP не является самостоятельной спецификацией — это специализированное отображение протокола GIOP поверх транспортного слоя TCP/IP. Спецификация GIOP (без элементов, специфичных для IIOP) может рассматриваться как самостоятельный документ, являющийся базовым для обеспечения в будущем отображения на новые транспортные протоколы.

Протокол обмена GIOP.

За исключением редкого случая прямых вызовов методов между классами одного и того же языка программирования необходим механизм кодирования вызова метода в некоторую последовательность байт (byte stream) у клиента и декодирования этой последовательности у сервера. Для этой цели спецификация CORBA определяет Общий Протокол обмена между Брокерами Объектных Запросов (General Inter-Orb Protocol — GIOP). Кроме того, определен протокол передачи сообщений протокола GIOP поверх транспортного протокола TCP/IP, являющегося основным видом взаимодействия в Internet, ввиду чего этот протокол получил название Протокола обмена между Брокерами Объектных в Internet (Internet Inter-Orb Protocol — IIOP). Протокол IIOP должен поддерживаться всеми Брокерами Объектных Запросов независимо от особенностей их реализации, что является главным требованием для обеспечения взаимодействия между произвольными ORB-ами двух разных и совершенно независимых производителей.

Особенности и цели протокола Протоколы GIOP и IIOP допускают взаимодействие между различными ORB-ами независимо от платформ, на которых они выполняются, операционных систем, под управлением которых происходит взаимодействие и прочих аппаратнои программно-зависимых аспектов. При разработке этих протоколов преследовались следующие цели:

Распространенность Протоколы GIOP и IIOP разрабатывались с учетом доступного широко распространенного и гибкого транспортного механизма (TCP/IP) и задает минимум дополнительных протоколов, необходимых для передачи запросов между отдельными ORB-ами.

Простота Помимо прочих требований, протокол GIOP сделан максимально простым. Его простота допускает возможность реализации взаимодействия по этому протоколу практически в любой системе.

Масштабируемость Протокол GIOP/IIOP должен поддерживаться как отдельными ORB-ами, так и ORB-ами, объединенными в сеть на уровне Internet и, возможно, шире.

Небольшие затраты на реализацию Реализация поддержки протоколов GIOP/IIOP должна потребовать минимальных затрат как в плане инженерного проектирования, так в плане распространения готовых ORB-ов.

Общность В то время как IIOP изначально определен поверх протокола TCP/IP, сообщения, которыми происходит обмен в рамках протокола GIOP специально разработаны для реализации поверх любого протокола, который базируется на установленном между сервером и клиентом соединении.

Архитектурная независимость Спецификация GIOP делает минимальные предположения об архитектуре агентов, которые поддерживают обмен данными по этому протоколу. Спецификация GIOP считает ORB некой системой с неизвестной архитектурой.

Подход конкретного ORB-а к обеспечению поддержки протокола GIOP/IIOP не определен. Например, ORB может принять IIOP в качестве внутреннего протокола, использовать его только для внешнего обмена, используя для обмена в рамках самого ORB-а какие-то дополнительные средства коммуникации или выбрать нечто среднее между этими двумя крайностями. Все что требуется от ORB-а — это чтобы существовало нечто способное принимать и отправлять сообщения по протоколу IIOP.

Формат сообщений протокола GIOP.

Перед тем, как описывать сообщения протокола GIOP, необходимо определить понятие клиента и сервера. Под клиентом далее понимается агент, который открыл соединение и инициировал запрос. Сервер — это агент, который принял соединение и этот запрос получил. Протокол GIOP определяет семь сообщений, список которых приведен далее в таблице вместе с указанием того, какая сторона какие сообщения может посылать.

Заголовок сообщения однозначно определяет его тип. Заголовок определен таким образом, чтобы не зависеть от порядка байт в представлении базовых типов данных. Элементами заголовка являются:

Поле magic, которое состоит из четырех символов «GIOP», идентифицирующих все сообщения протокола GIOP.

Поле GIOP_version, которое состоит из двух полей major и minor, идентифицирующих старший и младший номера версии используемого протокола. Текущая спецификация определяет версию 1.0. Приложение должно поддерживать взаимодействие в рамках протокола только если номер, содержащийся в поле major равен, а в поле minor — больше или равен номерам версии, используемой при разработке приложения.

Поле byte_order. Значение 0 в этом поле определяет, что в сообщении принято кодирование данных с лидирующим наиболее значащим байтом, 1 — наименее значащим. В настоящее время подавляющее большинство процессоров, в том числе и серия Intel x86 используется представление с лидирующим наименее значащим байтом.

Поле message_type содержит значение от 0 до 6, определяющее тип сообщения.

Поле message_size содержит длину оставшейся части сообщения (0 если больше ничего нет).

За общим заголовком каждого сообщения в зависимости от его типа может идти заголовок и тело конкретного сообщения. Структура каждого заголовка специфична для каждого типа сообщения и представляет особенного интереса для рассмотрения.

Транспорт для протокола GIOP.

Протокол GIOP предназначается для реализации поверх большого количества транспортных протоколов. При этом делаются следующие предположения об особенности протокола:

Транспорт ориентируется на установление соединения с последующим обменом информации в рамках соединения. Соединение используется для определения правил нумерации запросов.

Транспорт протокол должен гарантировать прохождение переданных байт в том порядке, в котором они были посланы.

Транспорт может рассматриваться как поток байт без дополнительных ограничений на размеры, фрагментацию или выравнивание размеров посылок.

Транспорт должен обеспечивать сигнализацию об разрыве соединения. Если один из участников обмена неожиданно прервал свою работу, произошел сбой в операционной системе или сети, то другой должен быть уведомлен об этом.

Сервер не инициирует установление соединения, но он выполняет некоторые действия по подготовке к принятию запросов от клиентов. Клиент знает местоположение (адрес) сервера и устанавливает соединение по указанному адресу. Сервер может принять соединение, уникальное для каждого клиента (при этом продолжив ожидание новых запросов), а может и не принять, например вследствие недостатка ресурсов. Если соединение установлено, то по данному каналу может происходить двусторонний обмен информацией, причем каждая стороны имеет возможность в произвольный момент времени разорвать соединение.

Вовсе не обязательно конкретный транспорт должен прямо реализовывать все перечисленные требования, но должна иметься возможность для эмулирования описанной транспортной модели.

Управление соединением

Соединение двунаправленное в смысле потока данных, но оно не является симметричным в плане обмена сообщениями GIOP. Сообщения Request, LocateRequest и CancelRequest могут посылаться только клиентом. Сообщения Reply, LocateReply и CloseConnection — только сервером. Сообщение ErrorMessage может быть послано обеими сторонами. Через соединение для обмена в соответствии с протоколом GIOP могут посылаться только сообщения GIOP.

Каждое сообщение типа Request должно иметь уникальный номер, который идентифицирует запрос в рамках установленного соединения. Этот номер никоим образом не интерпретируется сервером, но он позволяет клиенту установить соответствие между запросом и пришедшим ответным сообщением в случае инициации сразу нескольких запросов. Генерация этих уникальных номеров возлагается на клиента.

Соединение может быть либо закрыто в рамках протокола, либо разорваться. Закрытие соединения может инициироваться со стороны сервера посредством посылки сообщения CloseConnection или клиентом посредством обычного закрытия соединения в произвольный момент времени. Если на момент закрытия соединения имеются неотработанные запросы, то сервер должен рассматривать такие запросы как отмененные. Сервер не может послать сообщение CloseConnection, если он начал обработку запроса, для которого не поступило сообщения CancelRequest, или он (сервер) не послал ответного сообщения.

При получении сообщения CloseConnection клиент должен рассматривать все сообщения, для которых не было получено ответа как необработанные. Такие сообщения клиент может без дополнительных мер предосторожности послать еще раз при установлении нового соединения.

В случае если сервер предоставляет такую возможность, то клиент может посылать в рамках одного соединения запросы к разным объектам, оптимизируя таким образом использование ресурсов. С другой стороны, клиент может предпочесть установление нового соединения для каждого нового объекта, обслуживаемого сервером, хотя рекомендуется избегать таких случаев.