Arquitectura del Common Language Runtime

1
Arquitectura del Common Language Runtime
Daniel A. SearaDirector Regional MSDNBuenos
Aires ARGENTINANDSoft
2
.NET
Protocolos abiertos SOAP, SCL, DISCO HTTP,
SMTP, XML, WAP, XSD
Visual Studio.NET
Sus Servicios Internos
Su Aplicación yServicio Web
Orquestación
.NET Enterprise Servers
.Net Framework
Otras Aplicaciones usando su servicio
Operaciones
Windows CE, ME, 2000, .NET
ServiciosBuilding Block
UsuariosFinales
Web Services Públicos
3
Microsoft .Net Framework
Orchestration
.NET Enterprise Servers
Building Block Services
.NET Framework
Windows (CE, ME, 2000, and .NET)
4
Common Language Runtime
Frameworks
Base Classes
Common Language Runtime
Security
ExecutionSupport
IL to native code compilers
GC, stack walk, code manager
Class loader and layout
5
Desarrollos más fáciles

• Escribir menos, re-usar más
• Marco de trabajo amplio, consistente
• Clases al mismo tiempo que interfaces
• Desaparece la plomería
• Metadata
• Proxies transparentes
• Administración de la memoria
• Buen soporte a herramientas WYSIWYG
• Diseñadores y asistentes
• Depuradores
• Administradores de perfiles

6
Desarrollo Simple y Seguro

• Sin Registración, instalaciones cero impacto
• Instalación con XCOPY, descarga (download)
  incremental
• Versiones lado a lado de componentes compartidos
• Captura de la versión en la compilación
• Políticas de administración en tiempo de
  ejecución
• Política de seguridad basada en evidencia
• Tanto en código como en el usuario
• Origen del código (ubicación)
• Publicador (clave pública)

7
Escalabilidad

• De dispositivos inteligentes a granjas de
  servidores
• Administración de memoria automática
• Auto configurable
• Ajuste dinámico
• Thread pool
• Mensajes asincrónicos
• Objetos remotos
• Eventos
• Versión para dispositivos inteligentes
• Múltiples SOTRs
• Las mismas herramientas que para el escritorio

8
Clientes Web ricos, publicación en Web segura

• Win Forms en el cliente
• ASP.Net Web Forms en el servidor
• Se asignan permisos al código
• Las políticas de seguridad se manejan por
  evidencias
• Aplicaciones que pueden iniciar el motor de
  ejecución
• Internet Explorer, IIS, SQL Server, Shell
• Proveen cierta evidencia
• Se controla el código que se carga
• Se relacionan las aplicaciones con procesos

9
Convergencia de Modelos de Programación

• COM, ASP, Data
• Todos los servicios están disponibles
• Muchos rediseñados
• Fáciles de usar
• Escalables
• API consistente
• El marco consistente permite un mayor nivel de
  abstracción
• Transición gradual desde lo simple hasta el
  control completo

10
Múltiples Lenguajes

• Common type system
• Orientado a objetos
• Se soportan también lenguajes procedurales
• Es posible además la utilización de lenguajes
  por funciones
• Guías de diseño del marco CLS
• Reglas para un alcance amplio
• Toda la funcionalidad del marco está disponible
• Más de 15 lenguajes investigados
• La mayoría son consumidores
• Muchos pueden extender el marco

11
Resumen

• Código Multi-lenguaje, seguro, móvil
• Escalable desde dispositivos móviles hasta
  servidores
• Versionamiento lado a lado
• Auto descriptivo
• Marcos poderosos
• Modelo de programación simplificado
• Fuerte integración de las herramientas

12
Metadata

• Clave para un modelo de programación simple
• Generada automáticamente
• Se almacena con el código en el ejecutable (.dll
  o .exe)
• Usa formato COFF existente
• Por un mecanismo de extensión
• Almacenado en formato binario
• Convertible de/a Schema XML
• Convertible de/a librerías de tipos COM

13
Qué hay en la Metadata?

• Descripción de la unidad de instalación
  (assembly)
• Identidad nombre, versión, cultura, clave
  pública
• Que tipos se exportan
• De que otros Assemblies depende
• Permisos de seguridad necesarios para la
  ejecución
• Descripción de tipos
• Nombre, visibilidad, clase base, interfaces
  implementadas
• Miembros (métodos, campos, propiedades, eventos,
  tipos heredados)
• Atributos personalizados
• Del usuario
• Del compilador
• Del marco

14
Metadata Creación y Uso
Reflection
Source Code
Serialization (e.g. SOAP)
Designers
Compiler
Other Compiler
Debugger
Metadata (y código)
Profiler
Type Browser
Proxy Generator
Schema Generator
XML encoding (SDL o SUDS)
15
Los compiladores usan la Metadata

• Par importar datos entre lenguajes
• Se emite la metadata junto con el código
  compilado
• Describe los tipos definidos y los que utiliza
• Registra los assemblies externos referenciados
• Registra la información de versión
• Atributos personalizados
• Obsoletos
• Compatibilidad CLS
• Compilado para depuración
• Marcadores específicos del lenguaje

16
Otras herramientas usan Metadata

• Comportamiento del diseñador
• Controlado por atributos del usuario
• Categoría
• Descripción
• Extensibilidad del diseñador
• Atributos de usuario que especifican código a
  utilizar
• Convertidores de tipo
• Editores
• Los métodos como Servicios Web se marcan por
  atributos personalizados
• Visor de tipos

17
Assemblies

• Unidad de instalación
• Uno o más archivos, independiente del empaquetado
• Auto descriptivos a través de metadata
  (manifiesto)
• Versionamiento
• Capturado por el compilador
• Políticas por aplicación y por máquina
• Límites de seguridad
• Los Assemblies garantizan permisos
• Los métodos pueden reclamar prueba que toda la
  cadena de llamadas tiene permisos adecuados
• Importación y exportación mediada por tipos
• Los tipos se nombran relativos a los assemblies

18
Aplicaciones

• Las aplicaciones son unidades configurables
• Uno o más assemblies
• Archivos o datos específicos por aplicación
• Los Assemblies se buscan basados en
• Su nombre lógico
• La aplicación que lo carga
• Las aplicaciones pueden tener versiones privadas
  de los Assemblies
• La versión privada se prefiere respecto de la
  compartida
• La política de versiones puede ser por aplicación

19
Modelo de ejecución
VB
VC
...
Script
IL
NativeCode
Install timeCode Gen
Common Language Runtime
EconoJITCompiler
Standard JITCompiler
NativeCode
20
El modelo de proceso
Datos Compartidos de la clase y código nativo
Hilo
App.Domain(Datos Compartidos de la clase y
código nativo)
App.Domain
Proceso
21
Código Administrado

• Provee...
• Metadata que describe
• Ubicación de referencias a los objetos
• Tabla de controladores de excepciones
• El motor de ejecución provee
• Manejo de excepciones
• Seguridad
• Manejo automático de la vida de los objetos
• Depuración y perfiles

22
Control de flujo del Motor
Assembly
ClassLoader
Primer referencia al tipo
IL to nativecode compiler
ExecutionSupport
ManagedNativeCode
Primer llamada a un método
CodeManagers
CPU
SecuritySystem
23
Compilando IL a Cód. Nativo

• Econo JIT
• Genera código nativo no optimizado
• El código puede descartarse y regenerarse
• Standard JIT
• Genera código optimizado
• Incluye verificación del código IL
• Generación del código en la instalación
• Reduce el tiempo de inicio
• El código nativo tiene control de versión y puede
  revertir al JIT si hay diferencias

24
Datos Manejados

• Disposición provista por el Motor
• Usualmente automática
• La Metadata puede especificar
• Orden
• Empaquetado
• Disposición explícita
• El tiempo de vida es manejado por el Motor (GC)
• Se compacta el área de trabajo
• Los datos se mueven
• Se actualizan las referencias a los objetos
• Menos intrusivo que un fallo de página

25
Llamando código no manejado
Unmanaged
NativeCode
Common Language Runtime
Econo-JITCompiler
Standard JITCompiler
Managed
NativeCode
26
Cruzando los Límites

• Modo de transición para el manejador de código
• Las convenciones de llamadas difieren en x86
• Rápido, aunque raramente mejor que la búsqueda en
  la Registry
• Marshalling de datos
• Las representaciones pueden no coincidir
• Pueden requerirse punteros, copias o cambios de
  formato
• Soporta marshalling personalizado
• El compilador IL a nativo ayuda
• Transición en línea de código y marshalling
  simple
• El costo por llamada es muy bajo
• Más un pequeño costo en la entrada a un
  procedimiento que puede hacer llamadas fuera de
  los límites

27
3 mecanismos

• Puntero a función
• No hay transición, ni marshalling
• Restricciones rigurosas en el código llamado
• Funciona
• Transición de modo, sin marshalling
• Todo el trabajo lo realizan las herramientas (VC)
• El vinculador(Linker) resuelve las referencias
• El Class loader crea manejadores de transición
• Platform invoke (p/Invoke)
• Transición de modo,marshalling

28
COM Interoperabilidad

• Usa mecanismos p/Invoke
• Se mantiene la identidad de los objetos
  (IUnknown)
• Interfaces COM creadas automáticamente
• Los tipos se exportan y registran
  automáticamente a COM
• Las bibliotecas de tipos de COM pueden
  convertirse a metadatas e importarse
• Muchos tipos de datos pueden manejarse por
  marshalling

29
Resumen

• Simple
• Desarrollo, instalación, administración
• Código multilenguaje, móvil, seguro
• Todo el código se compila antes de ser ejecutado
• No es una máquina virtual tradicional!
• Interoperabilidad completa con código no
  administrado
• COM, servicios COM 1.0, win32, DLLs
• Escalable de dispositivos móviles hasta granjas
  de servidores