Možnosti implementace webové distribuované simulace

Rok / Year: 2013

Svazek / Volume: 15

Číslo / Number: 6

Možnosti implementace webové distribuované simulace The implementation options for the web-based distributed simulation Štěpán Karták, Jan Hřídel [email protected], [email protected] Fakulta elektrotechniky a informatiky, Univerzita Pardubice

Abstrakt: Článek se věnuje problematice webových simulací. Obsahuje možnosti realizace a přehled dostupných technologií, distribuovaných simulačních modelů běžících v rámci internetového prohlížeče bez další softwarové podpory. V druhé části je uveden způsob praktické realizace distribuovaných webových simulací při výuce na Fakultě elektrotechniky a informatiky Univerzity Pardubice.

Abstract: The paper discusses the web-based simulation. It contains the implementation options and review of available technologies, distributed simulation models running within the web-browser without additional software support. The second part of this paper shows how to realize the practical implementation of distributed web-based simulations in teaching at the Faculty of Electrical Engineering and Informatics of the University of Pardubice.

VOL.15, NO.6, DECEMBER 2013

Možnosti implementace webové distribuované simulace Štěpán Karták, Jan Hřídel Fakulta elektrotechniky a informatiky, Univerzita Pardubice Email: [email protected], [email protected]

Abstrakt – Článek se věnuje problematice webových simulací. Obsahuje možnosti realizace a přehled dostupných technologií, distribuovaných simulačních modelů běžících v rámci internetového prohlížeče bez další softwarové podpory. V druhé části je uveden způsob praktické realizace distribuovaných webových simulací při výuce na Fakultě elektrotechniky a informatiky Univerzity Pardubice.

1 Úvod Webové prohlížeče jsou dnes součástí běžného života. V posledních letech prodělaly značný rozmach, došlo ke sjednocení standardů – především JavaScriptu a dnes obstojí jako platforma pro realizaci celé řady aplikací, které bylo dříve nutné řešit tzv. desktopovou aplikací – aplikací závislou na operačním systému, architektuře procesoru, aj. Webový prohlížeč tyto závislosti překonává a vytváří ideální multiplatformní běhové prostředí, které s rozšířením podpory HTML5 obsahuje již minimum překážek pro nasazení aplikací, dříve jinak řešených jako klasický desktopový software. Pro realizaci distribuované simulace jsou zásadní dva prvky: • Výpočetní výkon – JavaScript dnes v tomto ohledu neklade téměř žádná omezení, optimalizace je značná a výrobci prohlížečů se předhání v rychlejším zpracování JavaScriptového kódu. • Možnosti komunikovat libovolně po síti – právě omezené možnosti prohlížečů do nedávna limitovaly možnost použití pro distribuovanou simulaci webový prohlížeč. Dnes je situace jiná, nové „síťové“ standardy HTML5 jsou rozšířené a použití internetových prohlížečů již nic nebrání. V následujících kapitolách rozebereme jednotlivé technologické možnosti, kterými dnešní moderní prohlížeče disponují. Všechny informace jsou obecně použitelné pro jakýkoliv typ synchronizace logických procesů. Následující text se zaměřuje, především v druhé části věnované výuce, na metodu zasílání nulových zpráv na požádání s uplatněním výhledu. Pro názornější a přívětivější formu výuky počítačových distribuovaných simulací byl navržen a implementován software, který umožňuje aktivní zapojení skupiny studentů. Právě zatraktivnění výuky a zjištění, jakým způsobem lze v prostředí webového prohlížeče realizovat síťovou komunikaci bylo motivací pro implementaci dále detailněji popsané aplikace v kapitole 4. 1 Tento článek se zaměřuje na metodu synchronizace zasílání nulových zpráv na požádání a některé pasáže jsou tomuto podmíněny. Obecné informace o síťových možnostech webových prohlížečů,

2 Dostupné technologie Cílem webové simulace je využít ekosystém webového prohlížeče s minimálním zapojením externích prvků (různých appletů, rozšíření, atp.). Činnost distribuovaných výpočetních uzlů vyžaduje komunikaci mezi jednotlivými logickými procesy po síti v obou směrech, tomuto záměru nejlépe odpovídá architektura peer-topeer, viz obrázek 1 1.

Zdroj: Autoři

Obrázek 1: Schéma peer-to-peer komunikace Obousměrnou komunikací je myšleno, pro ukázku v architektuře klienti-server, že klient je schopen kontaktovat server a zároveň server dokáže kontaktovat klienta libovolně, tedy nad rámec standardní odpovědi na HTTP požadavek. Tato druhá podmínka nebyla do příchodu HTML5 splněna a jediné realizovatelné řešení komunikace, čistě v rámci funkcionality prohlížeče, bylo periodické dotazování na server, zda nemá k dispozici zprávy, které čekají na doručení klientovi. Schéma takové komunikace je znázorněno na obrázku 2.

Zdroj: Autoři

Obrázek 2: Schéma komunikace klienti-server 2.1 Nové HTML5 technologie Přibližně od roku 2013 lze používat stabilní verze HTML5 součástí prohlížečů WebSocket a WebRTC (viz tabulka 1), které a jistě i další, jsou obecně použitelné pro jakoukoliv realizaci synchronizace logických procesů.

408

VOL.15, NO.6, DECEMBER 2013 Tabulka 1: Přehled dostupných technologií pro síťovou komunikaci Technologie / řešení

Komunikace SerPeervertoklient peer

WebSocket

Ano

Ne

WebRTC

(Ano)

Ano

JavaScript (před HTML5)

Ne

Ne

Java Applet

Ano

(Ano)

Adobe Flash Player

Ano

Ano

Microsoft Silverlight

* **

Prohlížeče Opera

Firefox

IE

Chrome

Řešení výlučně technologiemi prohlížečů 12.10 11 10 14 -

22

-

23

Použitelné od * IV 2012 VII 2013

Od začátku, problémy se standardy Produkty třetích stran

Ano

Ano

Nezávislé na prohlížeči ** Nezávislé na prohlížeči

-

Win / OS X

2008

Win / OS X

Win

2009

Poznámka

-

Použitelné na platformě mobilních zařízení

Ano Ano

Stav před HTML5

Ano

Vyžaduje Java Virtual Machine Vyžaduje Adobe Flash Player Významná vazba na technologie Microsoftu. V poslední době MS usiluje o přechod na HTML5.

Ne

Ne

Ne

Dle majoritního zastoupení prohlížečů Lze se setkat s problémem načtení appletů v závislosti na způsobu použití v kódu (tagy , <embed>,