SunRPC、XML Web サービス、Java RMI、dRuby

並行システム

                               システム情報系情報工学域,
			       システム情報工学研究科コンピュータサイエンス専攻
                               新城 靖
                               <yas@cs.tsukuba.ac.jp>

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■今日の重要な話

インタフェース記述言語
SunRPC, portmapper, rpcgen
XML Web サービス, WSDL
Java RMI, rmiregistry
dRuby

■SunRPC

SunRPC は、Sun Microsystems社により開発され、仕様やソースコードが公開された RPC の実装。ONC RPC (Open Network Computing) とも呼ばれる。 RFC にもなっている。

◆rpcgenコマンドとファイル

rpcgen コマンドを使うには、次のようなファイルを作成する。

図? rpcgenによるRPCプログラム開発で利用するファイル

name.x: インタフェースを記述。
name_client.c: クライアント側の main プログラム。
name_server.c: サーバ側で、RPC で呼び出されるプログラム。 (main()関数は、rpcgen により自動生成される。)

◆rpcgenコマンドの使い方

% rpcgen name.x

次の４つのファイルが生成される。

name.h: そのRPCのプログラムで使う定数、データ構造、スタブ手続きのインタフェース。
name_clnt.c: クライアント側のスタブ。
name_xdr.c: name.x で定義したデータ構造について、 XDR のための手続き(整列化と非整列化を行なう手続き) 。クライアント側とサーバ側の両方で使われる。
name_svc.c: サーバ側の main 関数とディスパッチ手続き。受け付けた RPC の要求を解析して、開発者が定義した手続きを呼び出す。

これらのファイルの内容は、人間が十分読める。

◆手続きの識別

SunRPCでは、手続きの識別を、次のような情報で行う

ホスト(IPアドレス)。
プログラム番号。32ビット。 16進数で 0x20000000 ～ 0x40000000 の間(10進で536879812～1073741824)は、ユーザが利用できる領域。広く使われるものは、 /etc/rpc にある。
バージョン番号。32ビット。小さい整数。
プロトコル。TCP/IPかUDP/IP。
手続き番号。

◆portmap (portmapper)

図? portmapper の働き

SunRPCでは, 最終的にはTCP/IPまたはUDP/IPでデータが送られる。プログラム番号などTCP/IPまたはUDP/IPのポート番号を対応させる必要がある。

各ホストには portmap (portmapper) というサーバがいて、3つ組

＜プログラム番号,バージョン,プロトコル＞

を、TCP/IPまたはUDP/IPのポート番号へ変換する。

◆rpcinfo

portmap の情報は、 rpcinfo コマンドで表示できる。

% rpcinfo -p 
   program vers proto   port
    100000    2   tcp    111  portmapper
    100000    2   udp    111  portmapper
    100007    2   tcp   1024  ypbind
    100007    2   udp   1027  ypbind
    100007    1   tcp   1024  ypbind
    100007    1   udp   1027  ypbind
    100005    1   udp    831  mountd
    100005    2   udp    831  mountd
    100005    1   tcp    834  mountd
    100005    2   tcp    834  mountd
    100003    2   udp   2049  nfs
    100001    2   udp   4193  rstatd
    100001    3   udp   4193  rstatd
    100001    4   udp   4193  rstatd
%

他のホストの情報も調べられる。

% rpcinfo -p hostname

サーバは、起動時に、portmap に登録する。

bool_t
pmap_set(program, version, protocol, port)
		  u_long program;
		  u_long version;
		  int protocol;
		  u_short port;

クライアントは、呼び出す前に、ポート番号を調べる。

u_short
pmap_getport(address, program, version, protocol)
		      struct sockaddr_in *address;
		      u_long program;
		      u_long version;
		      u_int protocol;

スタブが自動的に呼び出すので、普段は気にすることはない。

portmap 自身も RPC で動いている。portmap の自身のポート番号は、111 と決まっている。

■SunRPCを使った分散アプリケーションの例

カウンタ

void up(void): カウンタを増やす
int getvalue(void): カウンタの値を得る
void reset(int): カウンタの値を設定する

◆ローカルのプログラム

   1: 
   2: /*
   3:         counter-local.c -- Local counter program in C
   4:         Created on: 2012/01/18 22:19:35
   5: */
   6: 
   7: #include <stdio.h>      /* stderr, fprintf() */
   8: 
   9: static int val;
  10: 
  11: void
  12: counter_up(void)
  13: {
  14:         val ++;
  15: }
  16: 
  17: int
  18: counter_getvalue(void)
  19: {
  20:         return( val );
  21: }
  22: 
  23: void
  24: counter_reset(int new_value)
  25: {
  26:         val = new_value;
  27: }
  28: 
  29: main( int argc, char *argv[], char *envp[] ) {
  30:     int i;
  31:         for( i=0; i<3; i++ )
  32:         {
  33:             counter_up();
  34:             printf("counter value == %d\n",counter_getvalue());
  35:         }
  36: }

実行例

% wget http://www.cs.tsukuba.ac.jp/~yas/cs/csys-2011/2012-01-19/ex/counter-local.c 
% make counter-local 
gcc     counter-local.c   -o counter-local
% ./counter-local  
counter value == 1
counter value == 2
counter value == 3
% ./counter-local 
counter value == 1
counter value == 2
counter value == 3
%

◆インタフェース

RPC では、手続き呼び出しの形でインターネットを記述する。ネットワーク上を流れるデータを意識する必要はあまりない。

   1: program COUNTER_PROG { 
   2:    version COUNTER_VERSION {
   3:        void     COUNTER_UP(void)       = 11 ; 
   4:        int      COUNTER_GETVALUE(void) = 12 ; 
   5:        void     COUNTER_RESET(int)     = 13 ; 
   6:    } = 1 ;
   7: } = 0x20052001 ;

COUNTER_UP COUNTER_GETVALUE COUNTER_RESET が手続きの名前(手続き番号を示す定数の定義)。

手続きの定義を program 番号と version 番号の括弧が取り囲んでいる。

◆ヘッダファイル

インタフェース定義から、rpcgen コマンドによりヘッダファイル、クライアント側スタブ、サーバ側スタブ、XDR によるマーシャリングを行うプログラムが生成される。

システムによって生成されるものが異なる。ヘッダファイルの主要部分は、以下の通りである。

...
  14: #define COUNTER_PROG ((rpc_uint)0x20052001)
  15: #define COUNTER_VERSION ((rpc_uint)1)
...
  28: #elif __STDC__
  29: #define COUNTER_UP ((rpc_uint)11)
  30: extern  void * counter_up_1(void *, CLIENT *);
  31: extern  void * counter_up_1_svc(void *, struct svc_req *);
  32: #define COUNTER_GETVALUE ((rpc_uint)12)
  33: extern  int * counter_getvalue_1(void *, CLIENT *);
  34: extern  int * counter_getvalue_1_svc(void *, struct svc_req *);
  35: #define COUNTER_RESET ((rpc_uint)13)
  36: extern  void * counter_reset_1(int *, CLIENT *);
  37: extern  void * counter_reset_1_svc(int *, struct svc_req *);
...

◆counter-client.c

クライアント・プログラムの例。

   1: 
   2: /*
   3:         counter-client.c -- counter client based on SunRPC
   4:         Created on: 2011/12/21 20:56:17
   5: */
   6: 
   7: #include <stdio.h>      /* stderr, fprintf() */
   8: #include <string.h>
   9: #include <stdlib.h>     /* exit() */
  10: #include "counter.h"
  11: 
  12: void usage( char *comname ) {
  13:         fprintf(stderr,"Usage: %% %s server-host\n", comname);
  14:         exit( 1 );
  15: }
  16: 
  17: main( int argc, char *argv[], char *envp[] ) {
  18:     char *server ;
  19:     CLIENT *clnt;
  20:     char *counter_up_arg; /* dummy */
  21:     void *counter_up_result;
  22:     char *counter_getvalue_arg; /* dummy */
  23:     int  *counter_getvalue_result;
  24:     int i;
  25: 
  26:         if( argc != 2 )
  27:             usage( argv[0] );
  28:         server = argv[1];
  29:         clnt = clnt_create(server,COUNTER_PROG,
  30:                            COUNTER_VERSION, "tcp");
  31:         if( clnt == NULL ) {
  32:             clnt_pcreateerror( server );
  33:             exit( 1 );
  34:         }
  35: 
  36:         for( i=0; i<3; i++ )
  37:         {
  38:             counter_up_result = counter_up_1((void *)&counter_up_arg, clnt);
  39:             if( counter_up_result == NULL ) {
  40:                 clnt_perror(clnt, "call failed -- up");
  41:                 exit( 2 );
  42:             }
  43:             xdr_free( (xdrproc_t)xdr_void, (char *)counter_up_result );
  44: 
  45:             counter_getvalue_result = counter_getvalue_1((void *)&counter_getvalue_arg, clnt);
  46:             if (counter_getvalue_result == (int *) NULL) {
  47:                     clnt_perror(clnt, "call failed");
  48:             }
  49:             if( counter_getvalue_result == (void *) NULL )
  50:             {
  51:                 clnt_perror(clnt, "call failed -- getvalue");
  52:                 exit( 2 );
  53:             }
  54:             printf("value==%d\n", *counter_getvalue_result);
  55:             xdr_free( (xdrproc_t)xdr_int, (char *)counter_up_result );
  56:         }
  57:         clnt_destroy( clnt );
  58: }

引数は、1個。サーバのホスト名
3回、up() と getvalue() を呼ぶ。

この関数の中心部分は、自動生成されたスタブ counter_up_1(),counter_getvalue_1() を呼び出す部分である。引数は、インタフェースで定義された型(この例ではダミーの voidへのポインタ)と、CLIENT 構造体へのポインタ、結果は、インタフェースで定義された型(void, int)へのポインタである。

スタブcounter_up_1(),counter_getvalue_1(),counter_reset_1() は、 rpcgen が生成する*_clnt.c というファイルに含まれてる。これは、引数をマーシャリングして要求メッセージを組み立て、サーバに送信する。サーバから応答メッセージを受け取り、アンマーシャリングして、結果として返す。アンマーシャリングの時、結果を保持するメモリを、malloc() で確保している。

clnt_create() は、CLIENT 構造体を確保する。引数は、サーバのホスト名、 プログラム番号、 バージョン番号、通信に使うプロトコルである。使い終わった構造体は、clnt_destroy() で解放する。

結果は、 void* か int*である。 xdr_free() で、アンマーシャリングの時に確保したメモリを解放している。内部では、free() が呼ばれている。 (int や void を返す手続きでは、実際には static 変数の番地を return しているので何もしない。)

◆サーバ側のプログラム

   1: 
   2: /*
   3:         counter-server.c -- The counter server using SunRPC.
   4:         Created on: 2011/12/21 21:09:47
   5: */
   6: 
   7: #include <stdio.h>      /* stderr, fprintf() */
   8: #include <stdlib.h>     /* strtol() */
   9: #include <string.h>     /* memcpy() */
  10: #include "counter.h"
  11: 
  12: static int val;
  13: 
  14: void *
  15: counter_up_1_svc(void *argp, struct svc_req *rqstp)
  16: {
  17:         static char* result;
  18:         val ++;
  19:         return((void*) &result);
  20: }
  21: 
  22: int *
  23: counter_getvalue_1_svc(void *argp, struct svc_req *rqstp)
  24: {
  25:         static int  result;
  26:         result = val;
  27:         return(&result);
  28: }
  29: 
  30: void *
  31: counter_reset_1_svc(int *argp, struct svc_req *rqstp)
  32: {
  33:         static char* result;
  34:         val = *argp;
  35:         return((void*) &result);
  36: }

サーバ側では、手続き counter_up_1_svc(),counter_getvalue_1_svc(),counter_reset_1_svc() を記述する。引数と結果は、rpcgen のソースで定義した構造体へのポインタ。

結果を返す時の構造体へのポインタを返す方法が問題。自動変数(auto 変数) にすると、呼出し側に戻った瞬間に無効になる。よく使われるのは、静的変数 (static 変数)に結果を代入して、返すことだが、マルチスレッドプログラミングでは問題になる。

dn xdr_free() で解放される。

サーバ側の main() 関数は、rpcgen により自動生成される。このmain()では、ポートマッパ(port mapper) へのプログラム番号とバージョン番号の登録される。

◆実行例

% mkdir counter-rpc 
% cd counter-rpc 
% wget http://www.cs.tsukuba.ac.jp/~yas/cs/csys-2011/2012-01-19/ex/counter-client.c 
% wget http://www.cs.tsukuba.ac.jp/~yas/cs/csys-2011/2012-01-19/ex/counter-server.c 
% wget http://www.cs.tsukuba.ac.jp/~yas/cs/csys-2011/2012-01-19/ex/counter.x 
% wget http://www.cs.tsukuba.ac.jp/~yas/cs/csys-2011/2012-01-19/ex/Makefile 
% ls 
Makefile  counter-client.c  counter-server.c  counter.x
% make counter-client 
rpcgen counter.x
gcc -g -DRPC_SVC_FG   -c -o counter-client.o counter-client.c
gcc -g -DRPC_SVC_FG   -c -o counter_clnt.o counter_clnt.c
gcc -g -DRPC_SVC_FG  counter-client.o counter_clnt.o  -o counter-client
% make counter-server 
gcc -g -DRPC_SVC_FG   -c -o counter-server.o counter-server.c
gcc -g -DRPC_SVC_FG   -c -o counter_svc.o counter_svc.c
gcc -g -DRPC_SVC_FG counter-server.o counter_svc.o   -o counter-server
% ls 
Makefile          counter-server    counter.x       counter_svc.o
counter-client    counter-server.c  counter_clnt.c
counter-client.c  counter-server.o  counter_clnt.o
counter-client.o  counter.h         counter_svc.c
%

この例では、rpcgen では 3 つのファイル counter.h counter_clnt.c counter_svc.c が作られる。

例題を実行するには、クライアント用とサーバ用に端末を２つ開く。その方法は、make help で表示される。

クライアントとサーバは、別のコンピュータで動作させても良い。以下の例では、同じコンピュータで動かし、クライアント側では localhost を指定して実行している。サーバ側:

% ./counter-server

サーバは終了しないので、実験が終わったら ^C で止める。

クライアント側は、もう１つの端末で実行する。 rpcinfo コマンドで、サーバのプログラム番号、プロトコルポート番号を確認する。

% rpcinfo -p localhost 
   program vers proto   port
    100000    2   tcp    111  portmapper
    100000    2   udp    111  portmapper
    100024    1   udp    977  status
    100024    1   tcp    980  status
    100021    1   udp  36430  nlockmgr
    100021    3   udp  36430  nlockmgr
    100021    4   udp  36430  nlockmgr
    100021    1   tcp  35786  nlockmgr
    100021    3   tcp  35786  nlockmgr
    100021    4   tcp  35786  nlockmgr
 537206785    1   udp  45125
 537206785    1   tcp  52142
%

537206785　は、16進数で0x20052001。

クライアントを実行する。

% ./counter-client  
Usage: % ./counter-client server-host
% ./counter-client localhost 
value==1
value==2
value==3
% ./counter-client localhost 
value==4
value==5
value==6
% ./counter-client localhost 
value==7
value==8
value==9
%

実験が終了したら、サーバを ^C コマンドで削除する。

% ./counter-server  
^C
%

■XML

XML(eXtensible Markup Language)

XML は、WWW で使われている HTML (Hyper Text Markup Language) と同様に、マークアップ言語の一種。

マークアップ言語とは、文書（テキスト）に、「ここは表題」、「ここは箇条書」といった、文書の構造を示す目印（マーク）を付ける機能を持つ言語。

マークアップ言語の種類

SGML (Standard Generalized Markup Language). ISO 標準
HTML
XML
TeX
roff

◆拡張可能性(extensible)

HTML でも XML でも、マークアップのために、テキストにタグ(tag)を埋め込む。HTML の場合、タグの種類と意味があらかじめ規定されており、その規定の範囲でしか WWW データを表現することができない。

これに対して、XML では、定められた方式で新たなタグを定義することが可能になっている。XML を使えば、特定の応用分野に特化したマークアップ言語を文書の作成者が設計することができるようになる。

XML 形式の文書は、WWW ブラウザでの利用のように、人間が目にすることがある場所でも使われるが、むしろプログラムとプログラムがネットワークを越えてデータを交換するために使われることが多い。

World Wide Web コンソーシアムのXMLのページ
http://www.w3.org/XML/

■XML Webサービス

◆XML Webサービスとは

Web サービスとは、非常に紛らわしい用語であるが、本来の意味は、 Web of services であり、XML 技術を用いてソフトウェア・コンポーネント（部品）をネットワークを通じて利用可能にしたものである。

Web サービスを、一般の World Wide Web と紛れないように呼ぶ時には、「XML Web サービス」と言う。

◆プログラミング手法の発展

なにもない。
手続き(関数、サブルーチン、システム・コール)の発明。
あるモジュールが提供している機能を同一コンピュータ上で手続きを呼び出すという方法で利用する。
遠隔手続き呼出しの技術が開発。
別のコンピュータ上にある手続きを利用することが可能になる。
- SunRPC
- CORBA。言語独立。
- Horb, RMI。Java 言語用。
- COM (Component Object Model)。 Windows オペレーティング・システムで用いられている。
Web サービス。
WWW で規定されている技術(HTTPとXML)を用いて遠隔手続き呼出しを実現し、それによりコンポーネントを組み合わせて利用する。

XML サービスでよく使われている遠隔手続き呼出しの仕組みは、 XML-RPC と SOAP である。

Web サービスでは、異なるプログラミング言語で書かれたコンポーネントも相互に接続できる。

◆XML-RPC と SOAP

XML-RPC と SOAP は、両方とも、 XML の技術を使って遠隔手続き呼出しを実現したもの。 XML-RPC の方が古い。

XML-RPC では、クライアントとサーバの間の通信は、XML により行われる。クライアントは、手続きの名前や入力パラメタを XML の形式にまとめて、サーバへ送る。サーバでは、手続きが実行され、その結果もXMLの形でクライアントへ返される。 XML-RPC では、クライアントとサーバの間の通信には、WWW で使われている HTTP が使われる。

XML-RPC では、メッセージが長くなり過ぎたり、型付けに問題があった。これを解決するために、SOAP (Simple Object Access Protocol) が作られた。

SOAP は、最初は、Simple Object Access Protocol の略であったが、 Object-Oriented ではないということで、この略は捨てられた。

XML-RPC では、データを交換するための中間形式として XML を使っていただけであったが、SOAP では、XML のデータを直接 XML として渡すことができる。

SOAP では、HTTP の他に電子メールも通信媒体として使う事ができる。 SOAP 用に、HTTP のヘッダがいくつか拡張されたが、実際問題として活用しにくい。 SOAP は、Microsoft 社などにより提案され、その後、W3C で標準化が行われている。

http://www.w3.org/TR/soap/

◆WebサービスとWorld Wide Web

一般的な WWW

サーバが提供するものは、静的なファイルが中心。例外的に、CGI でプログラムが実行される。
クライアント側は WWW ブラウザ。ブラウザは、人間により操作される。

Web サービス

アクセスのたびに手続き（プログラム）が実行される。
クライアントは、WWW ブラウザではなく、アプリケーション・プログラムの内部に埋め込まれたモジュールである。アプリケーション全体としては、表面的にはネットワークを利用しないように見える場合もある。

◆Web サービスの２つの利用形態

サーバ型とクライアント側を、同じ人が作る。
サーバ側とクライアント側を、別の人が作る。

◆WSDL (Web Services Description Language)

WSDL は、Web サービスの内容を説明するための、XML に基づく言語。

WSDL で記述するもの

・データ型。: Web サービスのクライアントとサーバの間で交換されるデータ形式の定義。
・メッセージ。: 要求メッセージ（クライアントからサーバへ送られる）と応答メッセージ（逆方向）の形式。(厳密には、Web サービスでは単方向の通信も許されている。)
・手続きの集合(portType)。: オブジェクト指向言語のクラスに相当する。
・通信プロトコルとの対応(binding)。: 多くの Web サービスでは、通信のために SOAP が使われる。
・サーバの位置(service)。: URL などで記述される。

Web サービスでは、WSDL により、クライアントとサーバの間のインタフェースを規定する。WSDL によるのインタフェース記述より、クライアント側とサーバ側のスタブを自動的に生成することができる。

◆WSDLの例(GLUEにより自動生成されたもの)

[c1.wsdl]

   1: <?xml version='1.0' encoding='UTF-8'?>
   2: 
   3: <!--generated by GLUE-->
   4: 
   5: <definitions name='Counter'
   6:     targetNamespace='http://www.themindelectric.com/wsdl/Counter/'
   7:     xmlns:tns='http://www.themindelectric.com/wsdl/Counter/'
   8:     xmlns:electric='http://www.themindelectric.com/'
   9:     xmlns:soap='http://schemas.xmlsoap.org/wsdl/soap/'
  10:     xmlns:http='http://schemas.xmlsoap.org/wsdl/http/'
  11:     xmlns:mime='http://schemas.xmlsoap.org/wsdl/mime/'
  12:     xmlns:xsd='http://www.w3.org/2001/XMLSchema'
  13:     xmlns:soapenc='http://schemas.xmlsoap.org/soap/encoding/'
  14:     xmlns:wsdl='http://schemas.xmlsoap.org/wsdl/'
  15:     xmlns='http://schemas.xmlsoap.org/wsdl/'>
  16: 
  17:     <message name='getValue0SoapIn'/>
  18:     <message name='getValue0SoapOut'>
  19:         <part name='Result' type='xsd:int'/>
  20:     </message>
  21:     <message name='reset1SoapIn'>
  22:         <part name='newVal' type='xsd:int'/>
  23:     </message>
  24:     <message name='reset1SoapOut'/>
  25:     <message name='up2SoapIn'/>
  26:     <message name='up2SoapOut'/>
  27: 
  28:     <portType name='CounterSoap'>
  29:         <operation name='getValue'>
  30:             <input name='getValue0SoapIn' message='tns:getValue0SoapIn'/>
  31:             <output name='getValue0SoapOut' message='tns:getValue0SoapOut'/>
  32:         </operation>
  33:         <operation name='reset' parameterOrder='newVal'>
  34:             <input name='reset1SoapIn' message='tns:reset1SoapIn'/>
  35:             <output name='reset1SoapOut' message='tns:reset1SoapOut'/>
  36:         </operation>
  37:         <operation name='up'>
  38:             <input name='up2SoapIn' message='tns:up2SoapIn'/>
  39:             <output name='up2SoapOut' message='tns:up2SoapOut'/>
  40:         </operation>
  41:     </portType>
  42: 
  43:     <binding name='CounterSoap' type='tns:CounterSoap'>
  44:         <soap:binding style='rpc' transport='http://schemas.xmlsoap.org/soap/http'/>
  45:         <operation name='getValue'>
  46:             <soap:operation soapAction='getValue' style='rpc'/>
  47:             <input name='getValue0SoapIn'>
  48:                 <soap:body use='encoded' namespace='http://tempuri.org/Counter'
  49:                     encodingStyle='http://schemas.xmlsoap.org/soap/encoding/'/>
  50:             </input>
  51:             <output name='getValue0SoapOut'>
  52:                 <soap:body use='encoded' namespace='http://tempuri.org/Counter'
  53:                     encodingStyle='http://schemas.xmlsoap.org/soap/encoding/'/>
  54:             </output>
  55:         </operation>
  56:         <operation name='reset'>
  57:             <soap:operation soapAction='reset' style='rpc'/>
  58:             <input name='reset1SoapIn'>
  59:                 <soap:body use='encoded' namespace='http://tempuri.org/Counter'
  60:                     encodingStyle='http://schemas.xmlsoap.org/soap/encoding/'/>
  61:             </input>
  62:             <output name='reset1SoapOut'>
  63:                 <soap:body use='encoded' namespace='http://tempuri.org/Counter'
  64:                     encodingStyle='http://schemas.xmlsoap.org/soap/encoding/'/>
  65:             </output>
  66:         </operation>
  67:         <operation name='up'>
  68:             <soap:operation soapAction='up' style='rpc'/>
  69:             <input name='up2SoapIn'>
  70:                 <soap:body use='encoded' namespace='http://tempuri.org/Counter'
  71:                     encodingStyle='http://schemas.xmlsoap.org/soap/encoding/'/>
  72:             </input>
  73:             <output name='up2SoapOut'>
  74:                 <soap:body use='encoded' namespace='http://tempuri.org/Counter'
  75:                     encodingStyle='http://schemas.xmlsoap.org/soap/encoding/'/>
  76:             </output>
  77:         </operation>
  78:     </binding>
  79: 
  80:     <service name='Counter'>
  81:         <documentation>
  82:         // ICounter.java//</documentation>
  83:         <port name='CounterSoap' binding='tns:CounterSoap'>
  84:             <soap:address location='http://127.0.0.1:4031/soap/Counter/c1'/>
  85:         </port>
  86:     </service>
  87: </definitions>

◆UDDI (Universal Description, Discovery, and Integration)

UDDI は、Web サービスによる電子商取引を活性するための Web サービスを検索するための仕組み。

UDDI では、UDDI レジストリと呼ばれるデータベースに次のような情報を格納する。

ビジネス:: サービス提供者の会社名、企業コード、分類情報など。
サービス:: Web サービスの集合。各Webサービスごとに、名前やバインディング・テンプレートを登録する。
バインディング・テンプレート:: 1つのWeb サービスを利用するために必要な情報(TModel)への参照。

UDDI を利用する Web サービスのサーバ

起動すると、TModel と呼ばれる情報を、UDDI レジストリに登録する。

TModel は、WSDL などWeb サービスを利用するために必要な情報を含んでいる。

UDDI を利用する Web サービスのクライアント

UDDI レジストリを検索し、TModel を得る。
TModel に含まれている情報を利用して、WSDL を得る。
得られた WSDL により、必要な通信のためのプログラム(スタブ)を自動的に生成する。
Web サービスのサーバと接続し、サービスを利用する。

インターネット上で利用可能な Web サービスのための UDDI レジストリとしては、IBM やマイクロソフトが運営しているもがある。

◆Webサービスの開発キット

XML を扱う環境は、Java が強い。スクリプト言語からも使える。

◆Glue

Glue は、The Mind Electric社(リンク切れ) により開発された Web サービス開発のためのツールキット。

HTTP サーバを内蔵しているので、手軽に試すのに適している。 WSDL を自動生成する機能がある。

The Mind Electric社は、2003年にwebMethods社により買収された。 webMethods社は、2007年に Software AG社によって買収された。

◆その他のフレームワーク

Apache Axis
The Java Web Services Developer Pack (Java WSDP)
Amazon Web Services
SOAP4R, SOAP::Lite,

◆Representational State Transfer(REST)

コンポーネントを World Wide Web の技術で接続するという意味では、 Web Services の一種。
SOAP, XML-RPC は使わない。メッセージというよりは、データに着目する。
HTTP の GET メソッドデータの取得例: (GET /Counter/c1/getValue)
HTTP の PUT メソッドで更新。例: (PUT /Counter/c1/reset/10)
URL に手続き名と引数をエンコードしているとも言える。
XML は使っても使わなくてもよい。
HTTP の PUT メソッドで更新するのが基本だが守ってないものも多い。

■ローカルのカウンタ

ローカルで動作するプログラムを、Web サービスとして動作するように書き直す。

◆ローカル／インタフェース

[ICounter.java]

   1: //
   2: // ICounter.java
   3: //
   4: 
   5: public interface ICounter
   6: {
   7:     void up();
   8:     int getValue();
   9:     void reset(int newVal);
  10: };

単に利用するだけならば、インタフェースを定義しなくてもよいが、リモートとの比較のためにあえて定義する。カウンタは、３つの手続きを持つものである。

◆ローカル／オブジェクト

[Counter.java]

   1: //
   2: // Counter.java
   3: //
   4: public class Counter implements ICounter
   5: {
   6:     int val;
   7:     public Counter(int initVal)
   8:     {
   9:         val = initVal ;
  10:     }
  11:     public void up()
  12:     {
  13:         val ++ ;
  14:     }
  15:     public int getValue()
  16:     {
  17:         return( val );
  18:     }
  19:     public void reset(int newVal)
  20:     {
  21:         val = newVal ;
  22:     }
  23: };

３つの手続きとコンストラクタを実現している。

◆ローカル／利用

[CounterLocal.java]

//
// CounterLocal.java
//

class CounterLocal
{
    public static void main(String argv[])
    {
	ICounter c1 = new Counter( 10 );
	for( int i=0 ; i<3 ; i++ )
	{
	    c1.up();
	    System.out.println("c1.value=="+c1.getValue());
	}
    }
};

coins での実行例:

% wget http://www.cs.tsukuba.ac.jp/~yas/cs/csys-2011/2012-01-19/ex/Makefile 
% wget http://www.cs.tsukuba.ac.jp/~yas/cs/csys-2011/2012-01-19/ex/ICounter.java 
% wget http://www.cs.tsukuba.ac.jp/~yas/cs/csys-2011/2012-01-19/ex/Counter.java 
% wget http://www.cs.tsukuba.ac.jp/~yas/cs/csys-2011/2012-01-19/ex/CounterLocal.java 
% emacs Makefile (環境に合わせて Makefile の修正) 
% make CounterLocal 
javac -classpath .:/略/GLUE-STD.jar:./略/servlet.jar ICounter.java
javac -classpath .:/略/GLUE-STD.jar:./略/servlet.jar Counter.java
javac -classpath .:/略/GLUE-STD.jar:./略/servlet.jar CounterLocal.java
% make run-CounterLocal 
java -classpath .:/略/GLUE-STD.jar:./略/servlet.jar CounterLocal
c1.value==11
c1.value==12
c1.value==13
% make run-CounterLocal 
java -classpath .:/略/GLUE-STD.jar:./略/servlet.jar CounterLocal
c1.value==11
c1.value==12
c1.value==13
%

オブジェクト c1 を、main で作って実行している。実行する度に新しいオブジェクトが new される。

■Web サービスによるカウンタ

ローカルで動作するプログラムを、Web サービスとして動作するように書き直す。

◆サーバ

[CounterServer.java]

   1: 
   2: import electric.registry.Registry;
   3: import electric.server.http.HTTP;
   4: 
   5: public class CounterServer
   6: {
   7:     public static void main( String[] args ) throws Exception
   8:     {
   9:         if( args.length != 2 )
  10:         {
  11:             System.err.println("Usge: %% java CounterServer portno name");
  12:             System.exit( 1 );
  13:         }
  14:         String portno = args[0];
  15:         String name = args[1];
  16:         String url = "http://localhost:" + portno + "/soap" ;
  17:         HTTP.startup( url );
  18: 
  19:         Registry.publish( name, new Counter(10) );
  20:         System.out.println("Ok.");
  21:     }
  22: }

このプログラムは、２つの引数を取る。

ポート番号
カウンタ・オブジェクトの名前

ポート番号としては、以下の Makefile では、8080 が指定されている。他の人とぶつからないように、クライアント側、サーバ側とも書き換えることが望ましい。

HTTP.Startup() で、Glue に含まれている Web サービスのサーバを起動している。その結、果新しいスレッドが作られるので、このプログラムは、main() が終了しても、動き続けることになる。

Registry.publish() は、Glue に含まれている機能である。これは、与えられた名前で、オブジェクトをアクセス可能にする。

◆クライアント

[CounterClient.java]

   1: 
   2: import electric.registry.Registry;
   3: 
   4: public class CounterClient
   5: {
   6:     public static void main( String[] args ) throws Exception
   7:     {
   8:         if( args.length != 3 )
   9:         {
  10:             System.err.println("Usge: %% java CounterClient hostname portno name");
  11:             System.exit( 1 );
  12:         }
  13:         String hostname = args[0];
  14:         String portno = args[1];
  15:         String name = args[2];
  16:         String url = "http://" + hostname + ":" + portno + "/soap/" + name + ".wsdl";
  17:         System.out.println("url is " + url );
  18:         ICounter c1 = (ICounter) Registry.bind( url, ICounter.class );
  19:         for( int i=0 ; i<3 ; i++ )
  20:         {
  21:             c1.up();
  22:             System.out.println("c1.value=="+c1.getValue());
  23:         }
  24:     }
  25: }

このプログラムは、３つの引数を取る。

hostname: サーバが動いているホストの名前。同じホストで動いている時には、localhost を与える。
portno: ポート番号。サーバを実行した時と同じもの。
name: Counter オブジェクトの名前。サーバで指定したものと同じもの。

Registry.bind() により、クライアント側のスタブ（プロキシ）が自動的に生成され、インタフェース ICounter のオブジェクトが返される。このオブジェクトは、class Counter のものではない。このオブジェクトにアクセスすると、RPC が行われる。このプログラムは、３回ループを回って、 up() という手続きと getValue() という手続きを呼んでいる。合計、6 回の RPC が行われる。

◆コンパイルと実行(サーバ側)

実行する時には、サーバ側とクライアント側でそれぞれ１つウインドウを開く。

サーバは、は自動的に終了しないので、実験が終わったら ^C (Control-C)で殺す。

% wget http://www.cs.tsukuba.ac.jp/~yas/cs/csys-2011/2012-01-19/ex/Makefile 
% wget http://www.cs.tsukuba.ac.jp/~yas/cs/csys-2011/2012-01-19/ex/ICounter.java 
% wget http://www.cs.tsukuba.ac.jp/~yas/cs/csys-2011/2012-01-19/ex/Counter.java 
% wget http://www.cs.tsukuba.ac.jp/~yas/cs/csys-2011/2012-01-19/ex/CounterServer.java 
% emacs Makefile (環境に合わせて Makefile の修正) 
% make CounterServer 
javac -classpath .:/略/GLUE-STD.jar:./略/servlet.jar ICounter.java
javac -classpath .:/略/GLUE-STD.jar:./略/servlet.jar Counter.java
javac -classpath .:/略/GLUE-STD.jar:./略/servlet.jar CounterServer.java
% make run-CounterServer 
java -classpath .:/略/GLUE-STD.jar:./略/servlet.jar CounterServer 8080 Counter/c1
GLUE 1.2 (c) 2001 The Mind Electric
startup server on http://127.0.0.1:8080/soap
Ok.
(最後に ^C で止める)

◆コンパイルと実行(クライアント側)

% wget http://www.cs.tsukuba.ac.jp/~yas/cs/csys-2011/2012-01-19/ex/Makefile 
% wget http://www.cs.tsukuba.ac.jp/~yas/cs/csys-2011/2012-01-19/ex/ICounter.java 
% wget http://www.cs.tsukuba.ac.jp/~yas/cs/csys-2011/2012-01-19/ex/CounterClient.java 
% emacs Makefile (環境に合わせて Makefile の修正) 
% make CounterClient 
javac -classpath .:/略/GLUE-STD.jar:./略/servlet.jar ICounter.java
javac -classpath .:/略/GLUE-STD.jar:./略/servlet.jar CounterClient.java
% ls 
CounterClient.class     ICounter.class          Makefile
CounterClient.java      ICounter.java
% make run-CounterClient 
javac -classpath .:/略/GLUE-STD.jar:./略/servlet.jar CounterClient.java
java -classpath .:/略/GLUE-STD.jar:./略/servlet.jar CounterClient localhost 8080 Counter/c1
url is http://localhost:8080/soap/Counter/c1.wsdl
c1.value==11
c1.value==12
c1.value==13
% make run-CounterClient 
javac -classpath .:/略/GLUE-STD.jar:./略/servlet.jar CounterClient.java
java -classpath .:/略/GLUE-STD.jar:./略/servlet.jar CounterClient localhost 8080 Counter/c1
url is http://localhost:8080/soap/Counter/c1.wsdl
c1.value==14
c1.value==15
c1.value==16
%

クライアントのプログラムを２回実行しても、同じカウンタが使われている所に注意する。

実際に Web サービスを利用する場合には、いくつかの方法が選べる。

永続的
RPC ごとに新しいオブジェクトを new する。
セッションごとに新しいオブジェクトを new する。

◆サーバ側のエラー

% make run-CounterServer 
java -classpath .:/略/GLUE-STD.jar:./略/servlet.jar CounterServer 8080 Counter/c1
Exception in thread "main" java.net.BindException: Address already in use
        at java.net.PlainSocketImpl.socketBind(Native Method)
        at java.net.PlainSocketImpl.bind(PlainSocketImpl.java:331)
        at java.net.ServerSocket.bind(ServerSocket.java:309)
        at java.net.ServerSocket.(ServerSocket.java:183)
        at java.net.ServerSocket.(ServerSocket.java:139)
        at javax.net.DefaultServerSocketFactory.createServerSocket(DashoA6275)
        at electric.net.socket.tcp.TCPSocketFactory.createServerSocket(Unknown Source)
        at electric.net.socket.SocketServer.createServerSocket(Unknown Source)
        at electric.net.socket.SocketServer.startup(Unknown Source)
        at electric.net.http.WebServer.startup(Unknown Source)
        at electric.net.http.WebServer.startWebServer(Unknown Source)
        at electric.server.http.HTTP.startup(Unknown Source)
        at electric.server.http.HTTP.startup(Unknown Source)
        at electric.server.http.HTTP.startup(Unknown Source)
        at CounterServer.main(CounterServer.java:17)
make: *** [run-CounterServer] Error 1
%

同じポート番号が使われていた時、Address already in use というエラーが出る。その時には、まず、自分のプログラム（の残がい）がどこかで動いていないかを調べる。他の同じ演習をしている人のプログラムの残がいを見つけた時には、残がいだったら殺してもらう。本当に別のプログラムに使われていた時には、別のコンピュータに移動するか、以下のように別のポート番号を指定して走らせる。

% make run-CounterServer port=1231 
java -classpath .:/略/GLUE-STD.jar:./略/servlet.jar CounterServer 1231 Counter/c1
GLUE 1.2 (c) 2001 The Mind Electric
startup server on http://127.0.0.1:1231/soap
Ok.
(最後に ^C で止める)

◆WSDL の取得

Glue では、オブジェクトをRegistry.publish() すると、WSDL が自動的に作られ、HTTP でアクセス可能になる。WWW ブラウザで読むこともできる。下の例では、wget コマンドで取得している。

% telnet 127.0.0.1 8080 
Trying 127.0.0.1...
Connected to 127.0.0.1.
Escape character is '^]'.
GET /soap/Counter/c1.wsdl HTTP/1.0

HTTP/1.1 200 OK
Content-Type: text/xml
Server: GLUE/1.2
Content-Length: 2959

<?xml version='1.0' encoding='UTF-8'?>
<!--generated by GLUE-->
<definitions name='Counter' ... > ...
</definitions>
Connection closed by foreign host.
%

得られた WSDLの例。

◆アクセス制御

RPC では、クライアント、サーバ、相互にアクセス制御を行う必要がある。

Web サービスでは、WWW の技術を使ってアクセス制御を行うことができる。

IP アドレス
Basic認証
Cookie
SSL の証明書

Java で記述された Glue では、これに加えて、Java のセキュリティ機能も使える。

■Java RMI

Remote Method Invocation. Java 言語で書かれたプログラム間のORB (Object Request Broker). ORB は、オブジェクト指向が入っている RPC (Remote Procedure Call).

別の Java 仮想計算機間オブジェクトのメソッドを呼び出す仕組み。 RMI いくつかの層を見えなくする。

ソケットによる通信
marshaling/unmarshaling (Java 用語で serialization/deserialization)

◆HORB

RMI が入ったのは、JDK 1.1 から。それ以前に、電総研(現在の産電総研)の平野氏によるHORB が開発された。

比較的軽い。組込みシステムで使われているような遅めのコンピュータに向いている。

◆(Java で TCP/IP を直接使う)

RMI より下のレベルでは、TCP/IP を直接使うクラスがある。

java.net.Socket, java.nio.channels.SocketChannel: TCP/IP クライアント側
java.net.ServerSocket, java.nio.channels.ServerSocketChannel: TCP/IP サーバ側
java.net.DatagramSocket, java.nio.channels.DatagramChannel: UDP/IP
java.net.MulticastSocket, java.nio.channels.DatagramChannel+IP_MULTICAST_IF: UDP/IP マルチキャスト

◆RMI におけるサーバとクライアント

サーバもクライアントも Java で書かれたオブジェクト。サーバは、実行に先立ち、RMI のサーバであると宣言する必要がある(非対称)。

中身が空のインタフェース Remote を付ける。

src/java/rmi/Remote.java
public interface Remote {}

これを見つけると、コンパイラが特殊なコードを生成する。

Stub: クライアント側のスタブ(RPC用語)。サーバのオブジェクトと同じインタフェースを持つ。受け付けたメソッド呼出しを通信に変換する。
Skelton: サーバ側のスタブ(RPC用語)。

binding のために registry がある。転送には、TCP/IP が使われる。

◆java.rmi.server.UnicastRemoteObject

サーバ側で継承すべきクラス。

java.lang.Object (class)
  |
  +--java.rmi.server.RemoteObject (class)
        |
        +--java.rmi.server.RemoteServer (class)
              |
              +--java.rmi.server.UnicastRemoteObject (class)

これに加えて、interface Remote を implements する。

クライアント側は、これに比べて簡単。違いは、サーバに接続する部分部分と、分散固有の例外を受ける部分。

■ローカルのカウンタ

ローカルで動作するプログラムを、RMI で動作するように書き直す。

■RMIによるカウンタの利用

ローカルで動作するプログラムを、RMI で動作するように書き直す。

◆リモート・インタフェース

RMI でアクセス可能にするオブジェクトには、必ずインタフェースを定義する。

[IRCounter.java]

   1: //
   2: // IRCounter.java
   3: //
   4: 
   5: public interface IRCounter extends java.rmi.Remote
   6: {
   7:     public void up() throws java.rmi.RemoteException;
   8:     public int  getValue() throws java.rmi.RemoteException;
   9:     public void reset(int newVal) throws java.rmi.RemoteException;
  10: }

リモート・インタフェースの特徴:

public がつく。
interface java.rmi.Remote を継承する。
throws java.rmi.RemoteException する。
(オブジェクトを return する時には、やはりリモートインタフェースを使う。 (この例には出ていない。))

◆リモート・オブジェクト

[RCounter.java]

   1: //
   2: // RCounter.java
   3: //
   4: 
   5: import java.rmi.*;
   6: import java.rmi.server.*;
   7: 
   8: public class RCounter extends java.rmi.server.UnicastRemoteObject
   9:     implements IRCounter
  10: {
  11:     int val;
  12:     public RCounter(int initVal) throws RemoteException
  13:     {
  14:         super();
  15:         val = initVal ;
  16:     }
  17:     public void up() throws java.rmi.RemoteException
  18:     {
  19:         val ++ ;
  20:     }
  21:     public int getValue() throws java.rmi.RemoteException
  22:     {
  23:         return( val );
  24:     }
  25:     public void reset(int newVal) throws java.rmi.RemoteException
  26:     {
  27:         val = newVal ;
  28:     }
  29: };
  30:

class java.rmi.server.UnicastRemoteObject を extends
- デフォルトの TCP/IP ベースの通信を使う
- stand alone。daemon のように常に動いている。
interface RCounterObject (interface Remote の子孫) を implements
class java.rmi.server.UnicastRemoteObject のコンストラクタを super() で呼び出す。

java.rmi.server.UnicastRemoteObject の代りに java.rmi.activation.Activatable を使うと呼び出された時に起動される。

オブジェクトは、serialize (直列化) されてコピーで渡される。

◆サーバ

[RCounterServer.java]

   1: //
   2: // RCounterServer.java
   3: //
   4: 
   5: import java.rmi.*;
   6: import java.rmi.server.*;
   7: 
   8: public class RCounterServer
   9: {
  10:     public static void main(String argv[])
  11:     {
  12:         if( argv.length != 1 )
  13:         {
  14:             System.err.println("Usage% java RCounterServer rmiregistry-portno");
  15:             System.exit( 1 );
  16:         }
  17:         String rmiregport = argv[0];
  18: 
  19:         if( System.getSecurityManager() == null )
  20:             System.setSecurityManager( new RMISecurityManager() );
  21: 
  22:         try
  23:         {
  24:             IRCounter c1 = new RCounter( 10 );
  25:             String name = "rmi://localhost:"+rmiregport+"/Counter/c1" ;
  26:             Naming.rebind( name,c1 );
  27:         }
  28:         catch (Exception e)
  29:         {
  30:             System.err.println("RCounterServer error:"+e.getMessage());
  31:             e.printStackTrace();
  32:         }
  33:     }
  34: };

Exception を catch したら、最後に System.exit( 1 ) した方がよい。

SecurityManager を set する。
リモートオブジェクト（リモートインタフェースを implements したオブジェクト）を、生成する。
リモートオブジェクトを、java.rmi.Naming.rebind() で rmiregistry に登録する。

rmiregistry に登録する時には、次のような URL が使える。

rmi://myhost:port/string
//myhost:port/string
//myhost/string
/string

myhost は、自分自身のホスト名。実験では、よく localhost を使う。

port は、rmiregistry が使うポート番号で、デフォルトでは 1099。大勢で１つのホストを使うとぶつかる。

string は単なる文字列。フラットな名前空間。

◆クライアント

[RCounterClient.java]

   1: //
   2: // RCounterClient.java
   3: //
   4: 
   5: import java.rmi.*;
   6: 
   7: class RCounterClient
   8: {
   9:     public static void main(String argv[])
  10:     {
  11:         if( argv.length != 2 )
  12:         {
  13:             System.err.println("Usage% java RCounterClient hostname rmiregistry-portno");
  14:             System.exit( 1 );
  15:         }
  16:         String hostname = argv[0];
  17:         String rmiregport = argv[1];
  18:             
  19:         IRCounter c1 ;
  20:         try
  21:         {
  22:             if( System.getSecurityManager() == null )
  23:                 System.setSecurityManager( new RMISecurityManager() );
  24:             String name = "rmi://"+hostname+":"+rmiregport+"/Counter/c1";
  25:             c1 = (IRCounter) Naming.lookup( name );
  26:             for( int i=0 ; i<3 ; i++ )
  27:             {
  28:                 c1.up();
  29:                 System.out.println("c1.value=="+c1.getValue());
  30:             }
  31:         }
  32:         catch (Exception e)
  33:         {
  34:             e.printStackTrace();
  35:         }
  36:     }
  37: };

リモートオブジェクトを、java.rmi.Naming.lookup() で rmiregistry から検索する。
結果を、インタフェースで宣言した変数で受けて利用する。

◆コンパイルと実行(サーバ側)

サーバ側では、ウインドウを２枚開く。

一方のウインドウで rmiregistry を起動する。ポート番号は、ぶつからないように uid を使う。rmiregistry は自動的に終了しないので、実験が終わったら ^C (Control-C)で殺す。

% wget http://www.cs.tsukuba.ac.jp/~yas/cs/csys-2011/2012-01-19/ex/Makefile 
% wget http://www.cs.tsukuba.ac.jp/~yas/cs/csys-2011/2012-01-19/ex/IRCounter.java 
% wget http://www.cs.tsukuba.ac.jp/~yas/cs/csys-2011/2012-01-19/ex/RCounter.java 
% emacs Makefile (環境に合わせて Makefile の修正) 
% make run-rmiregistry 
javac -classpath .:/略/GLUE-STD.jar:./略/servlet.jar IRCounter.java
javac -classpath .:/略/GLUE-STD.jar:./略/servlet.jar RCounter.java
rmic RCounter
rmiregistry 8080
(最後に ^C で止める)

一方のウインドウでサーバを動作させる。サーバもは自動的に終了しないので、実験が終わったら ^C (Control-C)で殺す。

% wget http://www.cs.tsukuba.ac.jp/~yas/cs/csys-2011/2012-01-19/ex/Makefile 
% wget http://www.cs.tsukuba.ac.jp/~yas/cs/csys-2011/2012-01-19/ex/IRCounter.java 
% wget http://www.cs.tsukuba.ac.jp/~yas/cs/csys-2011/2012-01-19/ex/RCounter.java 
% wget http://www.cs.tsukuba.ac.jp/~yas/cs/csys-2011/2012-01-19/ex/RCounterServer.java 
% wget http://www.cs.tsukuba.ac.jp/~yas/cs/csys-2011/2012-01-19/ex/RCounterServer.policy 
% emacs Makefile (環境に合わせて Makefile の修正) 
% make RCounterServer 
javac -classpath .:/略/GLUE-STD.jar:./略/servlet.jar IRCounter.java
javac -classpath .:/略/GLUE-STD.jar:./略/servlet.jar RCounter.java
javac -classpath .:/略/GLUE-STD.jar:./略/servlet.jar RCounterServer.java
rmic RCounter
% make run-RCounterServer 
java -Djava.security.policy=./RCounterServer.policy RCounterServer 8080
(最後に ^C で止める)

◆コンパイルと実行(クライアント側)

クライアント側では、ウインドウを１枚開く。

% wget http://www.cs.tsukuba.ac.jp/~yas/cs/csys-2011/2012-01-19/ex/Makefile 
% wget http://www.cs.tsukuba.ac.jp/~yas/cs/csys-2011/2012-01-19/ex/IRCounter.java 
% wget http://www.cs.tsukuba.ac.jp/~yas/cs/csys-2011/2012-01-19/ex/RCounter.java 
% wget http://www.cs.tsukuba.ac.jp/~yas/cs/csys-2011/2012-01-19/ex/RCounterClient.java 
% wget http://www.cs.tsukuba.ac.jp/~yas/cs/csys-2011/2012-01-19/ex/RCounterClient.policy 
% emacs Makefile (環境に合わせて Makefile の修正) 
% make RCounterClient 
javac -classpath .:/略/GLUE-STD.jar:./略/servlet.jar IRCounter.java
javac -classpath .:/略/GLUE-STD.jar:./略/servlet.jar RCounter.java
javac -classpath .:/略/GLUE-STD.jar:./略/servlet.jar RCounterClient.java
rmic RCounter
% make run-RCounterClient 
java -Djava.security.policy=./RCounterClient.policy RCounterClient localhost 8080
c1.value==11
c1.value==12
c1.value==13
% make run-RCounterClient 
java -Djava.security.policy=./RCounterClient.policy RCounterClient localhost 8080
c1.value==14
c1.value==15
c1.value==16
%

◆セキュリティ

RMI では、クライアント、サーバ、相互にアクセス制御を行う必要がある。

Java の標準のセキュリティのポリシー(java コマンドで利用される)は、 jre/lib/security/java.policy に記述されている。

System.setSecurityManager( new RMISecurityManager() ) した時には、標準よりきつくなる。実験する時には、少し緩めないとつながらない。

以下の例では、localhost と *.tsukuba.ac.jp からのアクセスを許している。

[RCounterServer.policy]

   1: //
   2: // RCounterServer.policy
   3: //
   4: 
   5: grant { 
   6:         permission java.net.SocketPermission "localhost:1024-", "accept,listen,connect,resolve";
   7:         permission java.net.SocketPermission "*.tsukuba.ac.jp:1024-", "accept,listen,connect,resolve";
   8: };

[RCounterClient.policy]

   1: //
   2: // RCounterClient.policy
   3: //
   4: 
   5: grant { 
   6:         permission java.net.SocketPermission "localhost:1024-", "listen,connect,resolve";
   7:         permission java.net.SocketPermission "*.tsukuba.ac.jp:1024-", "listen,connect,resolve";
   8: };

クライアント側では、うまく設定すると、サーバ側に置かれたクラスを動的に http や ftp でロードして実行できる。その時には、 java.rmi.server.codebase プロパティを使う。

◆直列化(serialize)

marshaling/unmarshaling のことを、Java では serialization/deserialization という。日本語では、直列化、または、整列化。

RMI でオブジェクトを渡す時には、interface Serializable を implements する。

serialize 不要のフィールドには、transient をつける。

serialization は、RMI だけでなく、オブジェクトをファイルに落とす時にも使える。

ある。

■Ruby言語によるローカルのカウンタ

ローカルで動作するJava版のプログラム Ruby言語で書き直す。

◆ローカル／インタフェース

Ruby (dRuby) には、インタフェースは存在しない。 Ruby の変数には静的な片付けがなされない。メソッドの名前が一致すれば呼べる。

◆ローカル／オブジェクト

[counter.rb]

   1: #
   2: #       counter.rb
   3: #
   4: 
   5: class Counter
   6:       def initialize(initVal)
   7:           @val = initVal
   8:       end
   9: 
  10:       def up()
  11:           @val += 1
  12:       end
  13: 
  14:       def getValue()
  15:           return @val
  16:       end
  17: 
  18:       def reset(newVal)
  19:           @val = newVal
  20:       end
  21: end

３つの手続きとコンストラクタからなる。

◆ローカル／利用

[counter-local.rb]

   1: #
   2: #       counter-local.rb
   3: #
   4: 
   5: require 'counter.rb'
   6: 
   7: def main(argv)
   8:         c1 = Counter.new( 10 )
   9:         0.upto(3-1) {|i|
  10:             c1.up()
  11:             printf("c1.value==%d\n",c1.getValue())
  12:         }
  13: end
  14: 
  15: main(ARGV)

Java に合わせるために、main() を作成している。

coins での実行例:

% wget http://www.cs.tsukuba.ac.jp/~yas/cs/csys-2011/2012-01-19/ex/Makefile 
% wget http://www.cs.tsukuba.ac.jp/~yas/cs/csys-2011/2012-01-19/ex/counter.rb 
% wget http://www.cs.tsukuba.ac.jp/~yas/cs/csys-2011/2012-01-19/ex/counter-local.rb 
% emacs Makefile (環境に合わせて Makefile の修正) 
% make run-counter-local.rb 
ruby counter-local.rb
c1.value==11
c1.value==12
c1.value==13
% make run-counter-local.rb 
ruby counter-local.rb
c1.value==11
c1.value==12
c1.value==13
%

オブジェクト c1 を、main で作って実行している。実行する度に新しいオブジェクトが new される。

■dRubyによるカウンタ

ローカルで動作するプログラムを、dRuby でアクセス可能なオブジェクトとして動作するように書き直す。

◆サーバ

[counter-server.rb]

   1: #
   2: #       counter-server.rb
   3: #
   4: 
   5: require 'counter.rb'
   6: require 'drb/drb'
   7: 
   8: def main(argv)
   9:         if( argv.length != 1 )
  10:             $stderr.printf("Usage: %% ruby $0 port\n")
  11:             exit( 1 )
  12:         end
  13:         portno = argv[0]
  14:         url = "druby://localhost:" + portno
  15:         c1 = Counter.new( 10 )
  16:         DRb.start_service( url, c1 )
  17:         printf("startup server on %s\n", url)
  18:         printf("Ok.\n")
  19:         sleep()
  20: end
  21: 
  22: main(ARGV)

このプログラムは、１つの引数を取る。

ポート番号

Java 版とは違って、「カウンタ・オブジェクトの名前」がとれない。ポート番号としては、以下の Makefile では、8080 が指定されている。他の人とぶつからないように、クライアント側、サーバ側とも書き換えることが望ましい。

DRb.start_service() で、dRuby のサーバを起動している。その結、果新しいスレッドが作られる。このプログラムは、main() が終了してしまうと全体が終了してしまうので、sleep() を呼んでmain() が終了しないようにしている。

◆クライアント

[counter-client.rb]

   1: #
   2: #       counter-client.rb
   3: #
   4: 
   5: require 'drb/drb'
   6: 
   7: def main(argv)
   8:         if( argv.length != 2 )
   9:             $stderr.printf("Usage: %% ruby $0 hostname port\n")
  10:             exit( 1 )
  11:         end
  12:         hostname = argv[0]
  13:         portno   = argv[1]
  14:         url = "druby://" + hostname + ":" + portno
  15:         printf("url is %s\n",url)
  16:         c1 = DRbObject.new_with_uri(url)
  17:         0.upto(3-1) {|i|
  18:             c1.up()
  19:             printf("c1.value==%d\n",c1.getValue())
  20:         }
  21: end
  22: 
  23: main(ARGV)

このプログラムは、つの引数を取る。

hostname: サーバが動いているホストの名前。同じホストで動いている時には、localhost を与える。
portno: ポート番号。サーバを実行した時と同じもの。

DRbObject.new_with_uri() により、クライアント側のスタブ（プロキシ）が自動的に生成される。このオブジェクトは、class Counter のものではない。このオブジェクトにアクセスすると、RPC が行われる。このプログラムは、３回ループを回って、 up() という手続きと getValue() という手続きを呼んでいる。合計、6 回の RPC が行われる。

◆実行(サーバ側)

実行する時には、サーバ側とクライアント側でそれぞれ１つウインドウを開く。

サーバは、は自動的に終了しないので、実験が終わったら ^C (Control-C)で殺す。

% wget http://www.cs.tsukuba.ac.jp/~yas/cs/csys-2011/2012-01-19/ex/Makefile 
% wget http://www.cs.tsukuba.ac.jp/~yas/cs/csys-2011/2012-01-19/ex/counter.rb 
% wget http://www.cs.tsukuba.ac.jp/~yas/cs/csys-2011/2012-01-19/ex/counter-server.rb 
% emacs Makefile (環境に合わせて Makefile の修正) 
% make run-counter-server.rb 
ruby counter-server.rb 8080
startup server on druby://localhost:8080
Ok.
(最後に ^C で止める)

◆実行(クライアント側)

% wget http://www.cs.tsukuba.ac.jp/~yas/cs/csys-2011/2012-01-19/ex/Makefile 
% wget http://www.cs.tsukuba.ac.jp/~yas/cs/csys-2011/2012-01-19/ex/counter-client.rb 
% emacs Makefile (環境に合わせて Makefile の修正) 
% make run-counter-client.rb 
ruby counter-client.rb localhost 8080
url is druby://localhost:8080
c1.value==11
c1.value==12
c1.value==13
% make run-counter-client.rb 
ruby counter-client.rb localhost 8080
url is druby://localhost:8080
c1.value==14
c1.value==15
c1.value==16
%

クライアントのプログラムを２回実行しても、同じカウンタが使われている所に注意する。

■MessagePack-RPC

MessagePack は、古橋貞之氏による marshaling/unmarshaling のライブラリ。

多くのプログラミング言語に対応している。 C C++ C# D Go Haskell Java OCaml Scala Common Lisp Erlang JavaScript Lua Objective-C JRuby Perl PHP Python Ruby Smalltalk
バイナリの中間表現(←→JSON、XMLはテキスト)。
中間表現に型を含む。スキーマがわからなくても、解ける。 (←→SunRPC XDR では、解くのにスキーマが必要)。
ハフマン符号的な中間表現。例。よく使う短い整数は、1バイト。
C, C++, Java 等静的型付けの言語で、動的型付けのオブジェクトを扱う方法がある。
marshaling/unmarshaling 時にコピーをしない実装がある。

MessagePack-RPC は、MessagePack を使ってデータをやりとりするRPC のライブラリ。クライアント側でも非同期的なインタフェースがある。

練習問題

今日の課題では、プログラミング言語としては、Java、Ruby、C言語等の採点者が理解できるものを用いなさい。また、RPC としては、このページにあるもの、または、採点者が理解できるものを使いなさい。

★問題(501) パブリックなWebサービスの利用

XMethods で紹介されているもの、 Amazon Web Services、または、その他のパブリックに利用になっている Web サービスのクライアント側のプログラムを記述しなさい。

★問題(502) コンテナ

次の何れかのオブジェクトを、遠隔からアクセスできるようにしなさい。

スタック
キュー
ハッシュ表
その他類似のコンテナ(Collection)

要素は、整数に限定してもよい。サーバのプログラムは、１つだけつくりなさい。クライアントとしては、要素を追加するものと要素を取出すものの２つを作りなさい。

★問題(503) カウンタのインスタンスの追加

カウンタの例( SunRPC, XML Webサービス, Java RMI,および, dRuby) では、カウンタは１つしか作られない。これらのいずれかを修正して、複数のカウンタが使えるようにしなさい。

ヒント： main() では、カウンタそのものではなく、カウンタ・オブジェクトを生成するオブジェクトを追加し、遠隔からアクセス可能にする。新たにカウンタ・オブジェクトを生成するたびにそれを遠隔からアクセス可能にする。

SunRPC, dRuby の場合は、名前が付けられないので面倒かもしれない。

★問題(504) カウンタへのメソッドの追加

カウンタの例( SunRPC, XML Webサービス, Java RMI,および, dRuby) に、次のようなメソッドを追加しなさい。

void down()

★問題(505) ディレクトリ一覧

次のような機能を持つ RPC のサーバとクライアントを実現しなさい。

クライアントはサーバにディレクトリのパス名（文字列）を送る。
サーバは、ディレクトリの内容をクライアントに返す。

なお SunRPC のソースには、 demo/dir に類似のプログラムが含まれている。

Yasushi Shinjo / <yas@cs.tsukuba.ac.jp>