UNIVERSIDAD DE OVIEDO TESIS DOCTORAL LIIBUS: Arquitectura de Sistemas Interoperables ...

389 Pages·2005·8.42 MB·Spanish

UNIVERSIDAD DE OVIEDO

Departamento de Informática

TESIS DOCTORAL

LIIBUS: Arquitectura de Sistemas Interoperables entre
Middlewares Heterogéneos usando Máquinas Abstractas
Reflectivas Orientadas a Objetos.

Presentada por:
Francisco Domínguez Mateos
para la obtención del título de Doctor en Informática.

Dirigida por el
Profesor Doctor. D. Juan Manuel Cueva lovelle.

Mayo de 2005

Agradecimientos

A mi madre, a la memoria de mi padre y a mi hermano

Quiero agradecer desde estas líneas todo el apoyo moral y material recibido por
parte de todos mis eternos amigos del Departamento de Informática de Oviedo,
especialmente a Paco, Belén, Hernán, Elena y María Jesús, que desde que los conocí
han estado ahí con un consejo o alguna palabra de aliento.
Gracias también, a mis compañeros y amigos del área de Lenguajes y Sistemas
de la Universidad Rey Juan Carlos, con quien he pasado momentos inolvidables y en
especial a Rafa, Maxi, Ángel Sánchez y Belén Moreno, quienes me han apoyado en
todo lo que en sus manos ha estado para que lleve a buen puerto este trabajo. Un
agradecimiento especial para mi compañera de despacho Ascensión. Sin ella habría sido
imposible conseguir un acabado tan digno y cuya amistad me ha enriquecido como
persona.
A Madjid sin el cual no podría haberse hecho realidad la mención europea de
esta tesis y cuyo apoyo siempre ha sido incondicional.
A mis amigos personales Fernando, Rober, Fernando Adrián, Javi López, Javi
Hernán, María, gracias a mi contacto con ellos he bajado a la realidad y salido del
mundo de las ideas donde tiendo a subir. Una especial mención a Federico, por su
noble visión de la vida y la amistad.
Es imprescindible mencionar a mi Director de Tesis, Juan Manuel Cueva, cuyo
estímulo constante, apoyo incondicional y su comprensión, al abandonar parte de su
tiempo de otros proyectos, para finalizar este, han sido decisivos.
Finalmente, esta Tesis no se habría terminado sin la ayuda de mi querida Irene.
Su constante presencia y aliento durante estos últimos meses, donde ha tenido que sufrir
mi inevitable estrés, han sido determinantes para afrontar con ganas e ilusión la última
parte de su realización.
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Resumen
El creciente uso de dispositivos basados en computadoras tanto en el trabajo
como en casa, debido a sus muchas aplicaciones, hace que sea muy importante construir
sistemas de comunicación entre ellos de forma homogénea. Uno de los principales retos
para conseguir un sistema integrado es el problema de la heterogeneidad.
Un sistema heterogéneo es el que está construido por muchas partes diferentes
como son: sus interfaces, el software, hardware, sistemas operativos, lenguajes de
programación y protocolos de red.
En todos los niveles encontramos muchas soluciones a la heterogeneidad, desde
el nivel de heterogeneidad físico, a nivel de enlace, de red, de transporte, etc. En ellos
surgieron multitud de problemas que hoy en día están solucionados. Un claro ejemplo
de éxito a nivel de transporte y de red es Internet, que nos permite conectar dispositivos
completamente heterogéneos, desde teléfonos móviles y computadores, hasta
electrodomésticos como la lavadora o dispositivos domóticos. La clave de su éxito es la
estandarización global de sus protocolos. Sin embargo a niveles físicos y de enlace, aún
no se ha conseguido obtener una solución general, si bien hay multitud de soluciones
parciales. Como, por ejemplo, adaptadores, puentes, buses, ruters, conmutadores y
túneles.
Uno de los niveles en los que hoy en día no ha sido solucionado el problema de
la heterogeneidad es el de middleware o comunicación entre procesos distribuidos.
Inicialmente los sistemas middleware se desarrollaron para resolver el problema de
heterogeneidad entre comunicación de aplicaciones, a nivel de lenguajes y plataformas
y, en este sentido, tuvieron éxito. No obstante la proliferación de este tipo de sistemas
ha transferido este problema al de la heterogeneidad entre los propios middlewares. De
tal forma que, dos middleware diferentes como CORBA o Java RMI no pueden
interoperar.
El problema de la comunicación entre aplicaciones es crucial ya que la
tecnología de la información está evolucionando hacia una interacción de aplicaciones a
través de la red Internet. Inicialmente, surgieron las aplicaciones en Internet para
realizar comunicación entre humanos o entre humanos y aplicaciones. Buena muestra de
ello son: Email, Ftp, Web, Telnet, IRC. Pero, hoy en día, la necesidad de interacción
entre aplicaciones a través de Internet se está demandando más y más. Por ejemplo, una
aplicación de nóminas podría necesitar interoperar con una cuenta bancaria para realizar
las transferencias de los sueldos de los empleados y esta interacción puede realizarse
sobre algún tipo de plataforma middleware. Pero, ¿qué ocurre si la aplicación de
nóminas utiliza Java RMI y el sistema bancario utiliza Servicios Web?
Nuestro objetivo en esta tesis es proponer un modelo arquitectónico que nos
permita construir sistemas que solucionen el problema de la interoperabilidad
heterogénea entre aplicaciones, tratando de conseguir la mayoría de características
descritas más adelante.

iii
Intención de esta tesis
En esta tesis pretendemos definir un modelo arquitectónico para construir buses
para plataformas de interoperabilidad middleware heterogéneas, de forma sencilla y
estructurada. Para ello, basaremos nuestro modelo en máquinas abstractas reflectivas
orientadas a objetos. Pero, para alcanzar estos objetivos, antes hemos tenido que realizar
las siguientes tareas:
- Identificar y enmarcar el problema de la interoperabilidad heterogénea entre
los sistemas de comunicación de procesos distribuidos.
- Descubrir en qué medida pueden las máquinas abstractas reflectivas
orientadas a objetos ayudarnos a conseguir solucionar el problema
identificado.
- Definir las características que debe tener un sistema que permita la
interoperabilidad entre plataformas heterogéneas.
- Enumerar las técnicas se están aplicando actualmente para resolver el
problema de la heterogeneidad. Con este fin, hemos analizado un amplio
abanico de documentación acerca de las técnicas que permiten la
interoperabilidad heterogénea entre dos o más plataformas específicas.

El modelo arquitectónico debe permitir que las arquitecturas resultantes de su
instanciación permitan el desarrollo de sistemas con las siguientes características:
- Heterogeneidad, permitiendo la interoperabilidad entre lenguajes diferentes,
sistemas operativos heterogéneos y plataformas middleware distintas.
- Transparencia, de tal forma que elementos de una determinada plataforma
vean los elementos de las plataformas externas como si perteneciesen a su
misma plataforma.
- Tecnología no intrusiva, no es necesario realizar ningún cambio en las
aplicaciones existentes o en las nuevas pensadas para una plataforma
específica.
- Extensibilidad, deberá ser sencillo extender el sistema con mecanismos de
comunicación futuros. Incluso deberá ser posible construir una extensión de
una nueva plataforma desde otra plataforma diferente.
- Adaptación automática, los envoltorios necesarios para la interoperabilidad
se crean solamente si son necesarios y de forma automática, sin necesidad de
intervención humana o configuración inicial. Aunque, si es necesaria, sea
posible realizarla.
- Uniformidad, los objetos externos no tienen ninguna diferencia con los
objetos internos.

iv
- Integrabilidad, podemos interactuar con otras aplicaciones o extender el
sistema con servicios adicionales para monitorizar, configurar, planificar,
etc. Todo esto de forma sencilla, sin que el programador tenga que aprender
una plataforma diferente a la que él está acostumbrado.
Aporte de este trabajo
Para conseguir alcanzar los retos expuestos anteriormente, propondremos
nuestro modelo arquitectónico que nos proveerá las siguientes novedosas
contribuciones:
- Una taxonomía de tecnologías de comunicación utilizadas para resolver el
problema de la interoperabilidad heterogénea.
- Definición de una máquina abstracta orientada a objetos básica y genérica,
de alto nivel de abstracción.
- Una serie de técnicas para añadir reflectividad estructural y de
comportamiento a máquinas abstractas.
- La contribución principal que es LIIBUS, una Arquitectura de Sistemas
Interoperables entre Middlewares Heterogéneos usando Máquinas Abstractas
Reflectivas Orientadas a Objetos.
- Tres instancias bidireccionales de este modelo para las siguientes
plataformas: CORBA, DCOM y Servicios Web.
- Un prototipo basado en la máquina abstracta de Oviedo3, denominada
Carbayonia, que permitirá la interoperabilidad de Servicios Web a objetos
DCOM.
- La idoneidad de las máquinas abstractas como base para construir motores
de transformaciones e interoperabilidad.
- Una proposición para un nuevo paradigma de desarrollo del software
utilizando máquinas abstractas como base para la construcción de sistemas
software.

Palabras Clave
Interoperabilidad, sistemas heterogéneos, middleware, sistemas distrubuidos,
máquinas abstractas, reflectividad, instrospección, arquitecturas, patrones de diseño,
objetos, computación masiva, integración de aplicaciones, arquitecturas orientadas a
servicios.

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