Понимание SOAP
Понимание SOAP
Viktor Shatokhin , Aaron Skonnard,
DevelopMentor
Введение
Изначально SOAP расшифровывался как "Протокол
доступа простых объектов" (Simple Object Access Protocol). Если бы вы
спросили кого-нибудь о том, что значит SOAP, несколько лет назад, то получили
бы примерно такой ответ:"это для работы DCOM и Corba (т.е. RPC вызовов)
через Internet". Первые авторы признавали тогда, что они фокусировались на
"доступе к объектам", но со временем захотелось, чтобы SOAP
обслуживал более широкую аудиторию. Таким образом, фокус спецификации быстро
сместился с объектов на обобщенную оболочку обмена XML сообщениями.
Этот переход создал небольшую проблему с "O"
в аббревиатуре SOAP. Интересно, что Рабочая группа SOAP 1.2 сохранила (до сих
пор) имя SOAP (оно так популярно, как же может быть иначе?), но было решено не
расшифровывать его, чтобы не вводить разработчиков в заблуждения. Сегодня в
официальном определении, приводимом в самых последних спецификациях SOAP 1.2,
объекты даже не упоминаются:
SOAP – это облегченный протокол, предназначенный для
обмена структурированной информацией в децентрализованной, распределенной
среде. Для определения наращиваемой оболочки обмена сообщениями, обеспечивающей
структуру сообщения, которая может быть использована при обмене различными
базовыми протоколами, SOAP использует XML технологии. Эта оболочка разработана
независимой от любой конкретной модели программирования и других особых
семантик реализации.
Это определение действительно отражает суть того, чем
является SOAP сегодня. SOAP определяет способ перемещения XML сообщений из
точки А в точку В (см. Рисунок 1). Это делается путем обеспечения оболочки
обмена сообщениями на базе XML, которая является: 1) наращиваемой; 2) пригодной
к использованию различными базовыми сетевыми протоколами; 3) независимой от
моделей программирования. Давайте немного более детально остановимся на каждой
из этих трех характеристик.
Рисунок 1. Простой обмен сообщениями SOAP
Во-первых, ключевым в SOAP является его
наращиваемость. Когда аббревиатура еще что-то означала, буква "S"
имела значение "Простой". Если мы хоть чему-то и научились в Web, так
это тому, что простота всегда одерживает верх над эффективностью или
техническим качеством, и когда делается ставка на способность к взаимодействию,
она становится абсолютным требованием. Простота остается одной из основных
целей при разработке SOAP, что доказывает отсутствие в SOAP различных
возможностей распределенных систем, таких как безопасность, маршрутизация,
надежность и т.д. SOAP определяет оболочку взаимосвязи, в которой есть
возможность добавить эти возможности в будущем как многоуровневые расширения.
Microsoft, IBM и другие производители программного обеспечения активно работают
над созданием общего пакета расширений SOAP, которые добавят многие из этих
возможностей, ожидаемых большинством разработчиков. Первым шагом стала Глобальная
архитектура XML Web сервисов (Global XML Web Services Architecture (GXA)).
Microsoft уже выпустила реализацию некоторых спецификаций GXA под названием
Расширения Web сервисов 1.0 SP1 для Microsoft .NET (Web Services Enhancements
1.0 SP1 for Microsoft .NET (WSE)).
Во-вторых, SOAP может использоваться в любом
транспортном протоколе, таком как TCP, HTTP, SMTP или даже MSMQ (см. Рисунок
1). Тем не менее, чтобы поддерживать возможность взаимодействия, должны быть
определены взаимосвязи co стандартными протоколами, структура которых различна
для каждой среды. Спецификация SOAP обеспечивает гибкую оболочку для
определения взаимосвязей произвольных протоколов и сегодня обеспечивает явное
связывание для HTTP, поскольку он так широко используется.
В-третьих, SOAP разрешен для всех моделей
программирования и не привязан к RPC. Большинство разработчиков сразу же
отождествили SOAP с осуществлением RPC вызовов к распределенным объектам (т.к.
первоначально говорилось об "организации доступа к объектам"), в то
время как в действительности фундаментальная модель SOAP более близка к
традиционным системам обмена сообщениями, таким как MSMQ. SOAP определяет
модель обработки отдельных, однонаправленных сообщений. Вы можете объединить
множество сообщений в общий процесс обмена сообщениями. Рисунок 1 иллюстрирует
простое однонаправленное сообщение, при котором отправитель не получает ответа.
Однако получатель может послать отправителю ответ (см. Рисунок 2). SOAP
предусматривает любое количество схем обмена сообщениями, запрос/ответ является
всего лишь одним из них. Другие примеры включают требование/ответ (обратный
запросу/ответу), нотификации и длительные одноранговые разговоры.
Рисунок 2. Схема обмена сообщениями запрос/ответ
Разработчики часто путают запрос/ответ с RPC, в то
время как это совершенно разные вещи. RPC использует запрос/ответ, но запрос/ответ
необязательны для RPC. RPC является моделью программирования, которая дает
возможность разработчикам работать с вызовами методов. RPC требует
преобразования сигнатуры метода в SOAP сообщения. Из-за популярности RPC SOAP
описывает соглашение об использовании RPC с SOAP (см. раздел RPC и кодирование
данной статьи)
Вооруженная этими тремя главными характеристиками,
оболочка обмена SOAP сообщениями способствует обмену XML сообщениями в
гетерогенных средах, для которых возможность взаимодействия долгое время была
проблемой.
SOAP версии
От первой опубликованной спецификации SOAP до
сегодняшней широко применяемой SOAP 1.1 многое изменилось: начиная от малейших
деталей, заканчивая значительными подвижками в мышлении. SOAP 1.1 была
предложена W3C и опубликована как заметка в мае 2000. Статус "Заметка
W3C" сделало SOAP 1.1 несколько большим, чем хорошей идеей, т.к. она не
прошла строгости обработки W3C, по окончании которого окончательно достигла бы
статуса "Рекомендации". Тем не менее, из-за широкой поддержки как
крупных, так и мелких производителей, сегодня SOAP 1.1, фактически, все еще
считается стандартом.
W3C использовал Заметку SOAP 1.1 в качестве источника
для новой Рабочей группы XML протокола, ответственной за создание следующей
версии SOAP, SOAP 1.2. Сейчас SOAP 1.2 является "Кандидат в
Рекомендации", это означает, что она находится на стадии реализации и
недалека от завершения. Как только SOAP 1.2 станет "Рекомендацией",
она, вероятно, быстро найдет поддержку у производителей.
После введения SOAP 1.2 производители должны будут
продолжать поддерживать SOAP 1.1 для обеспечения обратной совместимости.
Разработка новых версий SOAP основывается на пространствах имен XML. SOAP 1.1
определяется пространством имен #"67163.files/image003.jpg">
Посредник располагается между начальным отправителем и
конечным получателем и перехватывает SOAP сообщения. Посредник работает
одновременно и как SOAP отправитель, и как SOAP получатель. Промежуточные узлы
делают возможным разрабатывать некоторые интересные и гибкие сетевые
архитектуры, на которые можно воздействовать содержимым сообщения.
Маршрутизация SOAP сообщений является хорошим примером того, что значительно
усиливает значимость SOAP посредников (более подробно о маршрутизации SOAP
сообщений см. в Routing SOAP Messages with Web Services Enhancements 1.0)
Обрабатывая сообщение, SOAP узел берет на себя одну
или более ролей, которые влияют на то, как обрабатываются SOAP заголовки. Ролям
даются уникальные имена (в форме URI), таким образом, они могут быть
идентифицированы во время обработки. SOAP узел, получив сообщение для
обработки, сначала должен определить, какие роли он будет выполнять. Для этого
он может проверить SOAP сообщение.
Как только он определится с ролями, которые будет
выполнять, SOAP узел должен обработать все обязательные заголовки (отмеченные
mustUnderstand="1"), направленные на одну из его ролей. Также SOAP
узел может выбрать для обработки любой необязательный заголовок (отмеченный
mustUnderstand="0"), направленный на одну из его ролей.
SOAP 1.1 определяет только одну роль - #"OLE_LINK1">взаимодействие протоколов
определяет как именно SOAP сообщения должны передаваться с помощью данного
протокола. Иначе говоря, он определяет детали того, как SOAP согласовывается в
рамках другого протокола, который, возможно, имеет собственную оболочку обмена
сообщениями наряду с разнообразием заголовков. Что действительно определяет
взаимодействие протоколов в большой степени зависит от характеристик и
возможностей протокола. Например, взаимодействие протоколов для TCP будет
сильно отличаться от взаимодействия для MSMQ или SMTP.
Спецификация SOAP 1.1 кодифицирует взаимодействие
протоколов только для HTTP из-за его широкого распространения. SOAP
используется и с другими протоколами, но реализации не следовали
стандартизованному взаимодействию.
HTTP взаимодействие
Взаимодействие протокола HTTP определяет правила
использования SOAP поверх HTTP. SOAP запрос/ответ просто преобразовывается в
модель HTTP запроса/ответа. Рисунок 4 иллюстрирует многие детали соединения
SOAP HTTP.
Рисунок 4. SOAP HTTP взаимодействие
Заголовок Content-Type для HTTP сообщений запроса и
ответа должен быть text/xml (application/soap+xml в SOAP 1.2). Что касается
сообщения запроса, оно должно использовать в качестве команды слово POST, и URI
должен определять SOAP обработчик. Спецификация SOAP также определяет новый
HTTP заголовок – SOAPAction, который должен присутствовать во всех SOAP HTTP
запросах (даже если они пустые). Заголовок SOAPAction предназначен для
выражения цели сообщения. Что касается HTTP ответа, он должен использовать код
состояния 200, если не произошла ошибка, или 500, если тело содержит SOAP
Fault.
RPC и кодирование
Хотя спецификация SOAP развивалась в сторону от
объектов, она до сих пор определяет соглашение для инкапсуляции и обмена RPC
вызовами с использованием оболочки обмена сообщениями, описанной выше.
Определение стандартного способа преобразования RPC вызовов в SOAP сообщения
дает возможность инфраструктуре во время выполнения автоматически проводить преобразования
между вызовами методов и SOAP сообщениями без доработки кода на платформе Web
сервисов.
Чтобы сделать вызов метода, используя SOAP,
инфраструктуре нужна следующая информация:
1. Местоположение (URI)
2. Имя метода
3. Имена/значения параметра
4. Необязательно сигнатура метода
5. Необязательно данные заголовка
Эта информация может переноситься различными
способами, включая библиотеки типов, IDL файлы или лучше WSDL файлы.
Взаимодействие SOAP RPC определяет, как инкапсулировать или представить эту
информацию в SOAP теле. Сначала определяется, как сигнатура метода
преобразовывается в простые структуры запроса/ответа, которые затем могут быть
кодированы как XML. Соединение RPC устанавливает, что вызов метода будет сделан
как struct, названная так же как и метод. Struct будет содержать аксессор для
каждого параметра [in] или [in/out], названный так же как и параметр, и в
последовательности, определенной сигнатурой сообщения. Ответ метода также будет
смоделирован как struct. Имя struct может быть любым, хотя, согласно
соглашению, надо использовать имя метода, оканчивающееся словом
"Response" (т.е. для операции add ответ метода, соответственно, будет
называться addResponse). Struct ответа содержит аксессор для возвращаемого значения
(в SOAP 1.1 имя не имеет значения, но в SOAP 1.2 должно быть rpc:result), за
которым следует аксессор для каждого параметра [out] или [in/out].
Давайте рассмотрим пример. Следующая сигнатура метода
на C# допускается для операции add:
В соответствии с только что описанными правилами RPC
соединения, struct запроса, представляющая вызов метода, будет смоделирована
следующим образом:
struct add {
double x;
double y;
}
В то время как struct ответа будет выглядеть так:
struct addResponse {
double result;
double x;
}
Теперь вопрос в следующем: как должны эти структуры
преобразовываться в XML? Спецификация SOAP именно для этих целей определяет ряд
правил кодирования. Правила кодирования SOAP описывают, как преобразовывать наиболее
часто используемые сегодня структуры данных (такие как structs и массивы) в
общий XML формат. Согласно правилам кодирования SOAP, struct запроса из
примера, приведенного выше, преобразуется в следующее XML сообщение (оно будет
помещено в SOAP тело):
<add>
<x>33</x>
<y>44</y>
</add>
И ответное сообщение на этот запрос будет преобразован
в XML сообщение (которое пойдет в тело ответного сообщения):
<addResponse>
<result>77</result>
<x>33</x>
</addResponse>
Хотя взаимодействие SOAP RPC и правила кодирования
обеспечивают хороший уровень SOAP интеграции для приложений, которые не хотят
копаться в таких вещах как XML Schema или WSDL, они сильно вышли за пределы
интересов сообщества Web сервисов, потому что больше сместились в сторону
вопросов взаимодействия.
SOAP стили
Повторим, сегодня существует два основных стиля обмена
SOAP сообщениями: документ и RPC. Стиль документ свидетельствует о том, что
тело просто содержит XML документ, формат которого отправитель и получатель
должны согласовать. С другой стороны, стиль RPC свидетельствует о том, что тело
содержит XML представление вызова метода, как мы только что обсудили.
Также есть две техники для решения того, как
сериализовать данные в тело: используя литеральные описания XML Schema и
используя правила SOAP кодирования. В первом подходе описание схемы литерально
определяет XML формат для тела без неоднозначностей. Во втором подходе, однако,
SOAP обработчик должен во время выполнения перебрать различные правила SOAP
кодирования, чтобы найти подходящую сериализацию для тела. Очевидно, что эта
техника более подвержена ошибкам и проблемам взаимодействия.
Чаще всего используется стиль документа с литеральными
описаниями схемы (известен как документ/литеральный) и RPC стиль с правилами
SOAP кодирования (известен как rpc/кодированный). Документ/кодированный и
rpc/литеральный возможны, но они не общеприняты и не имеют особого смысла.
Документ/литеральный – это стиль, на котором сфокусировано большинство платформ
Web сервисов, и сегодня он применяется по умолчанию в оболочке WebMethod
Microsoft® ASP.NET.
Заключение
SOAP определяет простую и наращиваемую оболочку обмена
XML сообщениями, которая может использоваться во многих протоколах с
разнообразными моделями программирования, несмотря на то, что спецификация
описывает только то, как использовать SOAP с HTTP и RPC вызовами. SOAP также
определяет полную модель обработки, которая описывает механизм обработки
сообщений. В целом, SOAP предоставляет богатую и гибкую оболочку для
определения протоколов высокоуровневых приложений, которые предлагают
улучшенную возможность взаимодействия в распределенной, гетерогенной среде.
Список литературы
Для подготовки данной работы были использованы
материалы с сайта http://www.realcoding.net/