Часть 1

Около двух лет назад в обиход разработчиков программного обеспечения по всему миру постепенно начало входить понятие "Web-службы" (Web service). Поначалу эту технологию робко называли перспективной, затем, уже громче, - модной. На сегодняшний день у аналитиков не вызывает сомнений следующий факт: в ближайшие годы Web-службы станут ключевой технологией для создания распределенных приложений, предлагая независимый от платформы, протокола связи и языка программирования способ интеграции компонентов распределенных программных систем.

Введение во введение

Эта статья открывает серию материалов, посвященных технологии Web-служб. Ввиду широкого спектра технологий, спецификаций и программных продуктов, окружающих Web-службы, материал разбит на несколько частей. Цель сегодняшней статьи - кратко обосновать важность и актуальность технологии Web-служб, а также дать интуитивное определение понятию "Web-службы". В последующих материалах мы определим Web-службы формально, детальнее познакомимся с технологиями, используемыми при создании Web-служб, затронем некоторые более глубокие вопросы, связанные с этой технологией, а также обсудим, как создать Web-службу своими руками.

От e-business - к dynamic e-business

Итак, в нашей серии статей речь пойдет об использовании Web-служб для построения распределенных систем. Здесь и далее под распределенной системой мы понимаем программную систему, компоненты которой функционируют на различных физических устройствах в сети, таких, как персональные компьютеры, мэйнфреймы, мобильные телефоны и даже стиральные машины и холодильники. Таким образом, к распределенным системам относится огромное количество существующих программных систем, а, с учетом тенденций всеобщей глобализации и интеграции, таких систем будет становиться с каждым годом все больше и больше. Практически любая система уровня предприятия, любое web-приложение являются распределенными системами. Пример распределенной системы представлен на рис. 1.

Повсеместная необходимость в распределенных системах как раз и определяет важность данного направления, а также то огромное внимание, которое уделяют ему крупнейшие производители программного обеспечения. Огромная важность технологии Web-служб - не пустой звук и не рекламный тезис отдела маркетинга отдельно взятой компании. На сегодняшний день все ведущие игроки на рынке разработки программного обеспечения отводят Web-службам важнейшую роль в своих стратегических планах. IBM, Microsoft, Sun, Inprise, Oracle, BEA и иже с ними изо всех сил пытаются активно участвовать в процессе продвижения технологии Web-cлужб, выпуская соответствующие программные продукты для их разработки и внедрения, а также проводя мощнейшую рекламную кампанию среди действующих и потенциальных клиентов. Чтобы быть на гребне волны и делать деньги на этой технологии, Microsoft решается на корректировку годами проверенного брэнда, выпуская Visual Studio .Net на смену уже ставшей классической Visual Studio. Sun Microsystems в спешном порядке меняет свою священную корову - платформу J2EE, добавляя в нее спецификации для поддержки Web-служб. Корпорация IBM, в конце 90-х годов вместе со многими другими компаниями активно продвигавшая на рынок концепцию e-business, подразумевая под этим использование интернет-технологий для усовершенствования и изменения бизенес-процессов предприятия, с началом нового века провозгласила своей новой стратегией поддержку dynamic e-business. Dynamic e-business, согласно IBM, - это качественно новый уровень технологий для e-business, характерной чертой которых является преодоление задач интеграции в распределенных системах с помощью технологии Web-служб.

Одно из самых непредсказуемых и громких противостояний в нынешней программной индустрии - схватка платформ J2EE и .Net, также спровоцировано борьбой сторон за право называться лучшей технологией для разработки и поддержки Web-служб. В этой смертельной схватке отделов маркетинга Sun и Microsoft последняя заведомо обладает несоизмеримо большими ресурсами, но на стороне Java - более 400 компаний, организаций и частных лиц, совместно развивающих эту открытую платформу, участвуя в процессе JCP (Java Community Process). А значит, невозможно однозначно предсказать результат этого противостояния. Впрочем, этот спор - тема для отдельного разговора. Тем более, что у него есть и другая, неожиданная сторона - как мы покажем далее, именно Web-службы позволяют организовывать удаленные вызовы, совершенно не заботясь о том, на какой платформе работает вызываемый сервис, и позволяя, таким образом, обеим платформам прекрасно сосуществовать даже в пределах одной распределенной системы.

Как вы уже поняли, технология Web-служб весьма молодая, поэтому, несмотря на стремительное продвижение на рынок, ее массовое использование - дело недалекого будущего. Приведенная ниже таблица 1 содержит прогноз внедрения Web-служб, сделанный авторитетной компанией Gartner Group в июне 2001 года.

Можно сказать, что пока этот прогноз вполне оправдывается - к настоящему моменту компании начинают все активнее и активнее использовать Web-службы в своих бизнес-процессах. У всех на слуху пример популярной поисковой службы Google, анонсировавшей недавно механизм Web API, который позволяет разработчикам обращаться с запросами к более чем 2 млн. документов в Web, опираясь на концепцию Web-служб. В то же время технология Web-служб еще не является достаточно зрелой (прежде всего, в части безопасности), чтобы быть активно используемой в правительственных и государственных организациях. Отметим, что здесь мы приводим только первую часть прогноза Gartner. Вторую часть таблицы, содержащую прогноз на 2004 и 2005 гг., мы обсудим в следующей части нашей статьи, ибо эта часть прогноза затрагивает понятия и технологии, о которых мы будем говорить позже.

Сильные стороны слабого связывания

Прежде чем дать определение Web-службы и погрузиться в пучину технических подробностей, давайте с высоты птичьего полета окинем взглядом некоторые важные тенденции отрасли программного обеспечения в последние годы и попробуем понять, чем же была продиктована необходимость появления Web-служб.

Как уже было отмечено выше, компоненты распределенной системы могут работать на совершенно различных физических устройствах. Естественно, различными могут быть и операционные системы, под управлением которых функционируют эти компоненты, а также языки программирования, на которых они созданы.

Здесь и возникает главная проблема распределенной системы: как связать ее разнородные компоненты воедино? Как из .Net-приложения на персоналке "достучаться" до большой ЭВМ и вызвать там программу на Коболе, написанную несколько десятилетий назад? Как из EJB-компонента, "проживающего" на Unix-системе, вызвать метод COM-объекта, созданного на удаленном компьютере где-то в глубинах интернета?

Самым очевидным, но и самым недальновидным решением задачи интеграции компонентов является подход, при котором для связи взаимодействующих компонентов вырабатывается некий специальный формат данных, а, возможно, даже и протокол связи, и на обеих сторонах создаются программы, умеющие этот формат обрабатывать. При таком способе взаимодействия компонентов системы говорят о жестком (сильном) связывании (tight coupling). Подключение новых компонентов к такой системе требует больших финансовых и временных затрат, что, естественно, неприемлемо. Тем не менее, именно таким образом связаны подсистемы большинства современных распределенных программных комплексов.

В противовес такому негибкому дизайну Web-службы предлагают другую архитектуру, между компонентами которой существует так называемая слабая связность (loose coupling). Слабая связность предполагает, в частности, что компонентам системы вовсе не обязательно знать, как устроены взаимодействующие с ними подсистемы, а для взаимодействия нет необходимости в определении новых форматов данных и создании специального программного обеспечения.

Принцип слабой связности далеко не нов. Считается, что именно слабая связность позволила web-технологиям в рекордно короткие сроки стать чрезвычайно популярными. Когда из браузера мы заходим на web-сайт и инициируем выполнение некой логики на сервере, то совершенно не заботимся о том, что именно мы вызываем - cgi-скрипты, сервлеты, JSP, ASP или что-то еще. Наш браузер всегда в состоянии корректно обработать ответ сервера - что бы он ни вернул. В свою очередь, серверу абсолютно безразлично, кто, откуда и с помощью какого web-клиента вызвал его приложения. Web-службы также используют слабо связанную модель взаимодействия, но идут дальше - в качестве ответа от сервера приходит не HTML-документ, а данные в формате XML, содержащие в себе сериализованные (сохраненные в текстовый формат) объекты.

Очень точно о роли Web-служб высказался один из создателей языка Java, вице-президент компании Sun Microsystems Джеймс Гослинг: "Web-службы обеспечивают однородное представление неоднородной среды". Действительно, как мы еще не раз увидим далее, Web-службы обеспечивают такой способ интеграции распределенных систем, при котором неоднородности системы (различные платформы, операционные системы, языки программирования) незаметны для взаимодействующих компонентов.

Ничто не забыто

До сих пор мы с вами занимались тем, что всячески пытались обосновать важность решения задачи интеграции в распределенных системах. У читателя естественным образом может возникнуть вопрос: если эта проблема настолько важна, неужели ее не пытались решить до появления Web-служб, ведь распределенные системы активно обсуждают уже несколько десятков лет? Пытались, и неоднократно! Наиболее известными из этих попыток были CORBA и DCOM. Формат данной публикации не позволяет дать хоть сколько-нибудь серьезного представления об этих технологиях, но и не упомянуть о них мы не можем.

CORBA (Common Object Request Broker Architecture) - это технология создания распределенных систем в соответствии со спецификациями, предлагаемыми консорциумом OMG (Object Management Group). Спецификация CORBA 1.1 была представлена в 1991 году и стала первой серьезной технологией построения распределенных систем, предлагающей реальную независимость от инфраструктуры, сетевых протоколов, операционных систем и языков программирования. В основе CORBA лежат три понятия:

• язык описания интерфейсов OMG IDL (Interface Definition Language), с помощью которого описываются интерфейсы всех объектов, участвующих во взаимодействии;
• брокер объектных запросов ORB (Object Request Broker), являющийся посредником, промежуточным звеном системы и скрывающий в себе всю сложную логику взаимодействия клиентского приложения с серверными объектами;
• протокол IIOP (Internet Inter-ORB Protocol), обеспечивающий транспортную поддержку для запросов клиента и ответов сервера, а также взаимодействия между ORB.

К сожалению, на практике вышло так, что ORB от различных производителей оказались не совместимыми (или не полностью совместимыми), что не позволило строить на основе CORBA распределенные системы, действительно независимые от платформы и поставщика программного обеспечения для промежуточного слоя.

DCOM (Distributed Common Object Model) - технология создания распределенных систем, разработанная фирмой Microsoft на основе модели COM. Как известно, COM использует двоичную структуру объектов, что в некотором смысле является ее достоинством, позволяя использовать для работы различные языки программирования (С++, Visual Basic, Visual J++ и др.). С другой стороны, такая архитектура определяет и главный недостаток COM/DCOM: каждый компонент распределенного DCOM-приложения должен обязательно выполняться под управлением операционной системы Windows. Надо сказать, что Microsoft неоднократно декларировала, что DCOM будет перенесена на другие платформы, но эти обещания так и не были выполнены.

Следует заметить, что, кроме CORBA и DCOM, существовали и существуют другие модели для удаленных вызовов в распределенных системах. Однако все они, обладая теми или иными ограничениями, также не смогли завоевать популярность у разработчиков распределенных систем. Скажем, технология RMI (Remote Method Invocation) поддерживает вызов методов удаленных объектов, но только в том случае, когда и клиентская, и серверная часть являются Java-приложениями. В этом качестве она с успехом и используется, - например, для вызова методов EJB-объектов в распределенных J2EE-приложениях (наряду с протоколом IIOP и некоторыми сервисами CORBA).

Интуитивное определение Web-службы

В упомянутых выше технологиях легко можно выделить некоторые общие черты. В частности, каждая из них предлагала некий транспортный протокол для обмена данными между компонентами (IIOP в CORBA, RPC в DCOM), формат для передачи значений по этому протоколу (CDR, NDR), а также способ адресации серверных объектов (IOR, OBJREF). Относительные неудачи технологий во многом были вызваны сложностью и несовместимостью указанных стандартов и форматов.

И вот, несколько лет назад, появилась следующая идея. А что если для взаимодействия распределенных объектов выбрать известные, популярные и заведомо поддерживаемые всеми поставщиками стандарты? Скажем, не выдумывать специального протокола обмена данными, а положиться на какой-нибудь проверенный существующий транспортный протокол (скажем, HTTP)? Далее, можно отказаться и от изобретения формата данных и опереться на популярный, платформенно-независмый формат хранения данных XML (eXtensible Markup Language), а в качестве ссылки на серверный объект в случае применения HTTP естественно использовать URI (Unified Resource Identifier). Полученная архитектура как раз и реализует идею Web-служб.

Подчеркнем, ключевым моментом здесь является использование универсального формата XML. Текстовый XML-документ имеет одинаковое представление на любой платформе, может хранить любые данные и легко передается по Cети. Это и позволяет реализовать Web-службу на основе обмена XML-сообщениями. Именно поэтому главное требование, которому должно отвечать приложение, чтобы называться Web-службой, - это умение принять запрос на выполнение какого-либо функционала в формате XML и вернуть ответ в этом же формате. Приведенная таблица содержит сравнение стандартов, используемых CORBA, DCOM и Web-службами.

Полагаю, далеко не все из читателей имеют достаточное представление об упомянутой выше технологии XML. Здесь я в очередной (но не в последний) раз должен сказать, что описывать серьезную технологию в одном-двух газетных абзацах - грандиозная профанация, но замалчивать тему и вовсе невозможно, так как понятие об XML является принципиальным для понимания Web-служб. Выбирая между Сциллой полного неведения и Харибдой чрезмерно поверхностного обзора проблемы, я все же склоняюсь ко второй, поэтому следующая часть статьи будет начинаться с небольшого введения в XML.

Резюме

Итак, в сегодняшней статье мы затронули проблему интеграции компонентов распределенных систем. Как известно, распределенная архитектура наряду с массой достоинств (например, повышенной производительностью и надежностью системы) имеет и определенные недостатки, главным из которых, пожалуй, является трудность интеграции программных компонентов неоднородной системы. Как мы выяснили, Web-службы с успехом используются для решения этой проблемы. Обсуждая возможный процесс интеграции на основе использования независимых от платформы, открытых протоколов и стандартов, мы естественным образом пришли к понятию Web-службы. Мы отметили, что некоторое приложение может считаться Web-службой, если оно умеет принимать запросы и отправлять ответы в формате XML. Это необходимое, но не достаточное условие принадлежности приложения к семье Web-служб. Остальные требования к Web-службам, а также многое другое мы обсудим в следующей части статьи.

Константин РАЗУМОВСКИЙ,
kraz@tut.by

Ссылки:

1. www.ibm.com/webservices - страничка IBM, посвященная технологии Web-служб.
2. www.java.sun.com/webservices - страничка Sun Microsystems, посвященная технологии Web-служб.
3. www.microsoft.com/webservices - страничка Microsoft посвященная, технологии Web-служб.
4. Цимбал A. Технология CORBA для профессионалов. - СПб, "Питер", 2001.