第十一章分布式应用程序

使用网络的应用程序，称为分布式应用程序（distributed applications），现在，已经越来越重要。幸运的是，.NETBCL 和其他的库提供了许多结构，使得通过网络通信变得容易，进而，用 F# 创建分布式应用程序也是很简单。

网络概述

已有几类分布式应用程序，通常分为：客户端－服务器（client-server）应用程序，其中客户端向中央服务器的请求；点对点应（peer-to-peer）用程序，萨满教这里，计算机之间相互交换数据。这一章，我们将重点学习客户端－服务器应用程序，由于这是目前更常见的。

不管你想创建哪种分布式应用程序，计算机之间的数据交换都是由协议控制的。协议（protocol）是一种标准，定义了通过网络进行通信的规则。

构建网络应用程序通常考虑的一项最具挑战性的任务，程序员有好的理由才可以执行。当创建应用程序时，必须考虑三个重要需求：

可伸缩性（Scalability）：应用程序被许多用户并行使用时，必须保持响应。通常，这就需要广泛地测试与分析服务器代码，保证能在高负载下的执行。

容错（Fault tolerance）：网络本来就不可靠，因此，写的代码不应该假定网络永远是好的；如果你这样做了，应用程序对于最终用户来说可能是令人沮丧的。每个应用程序都应尽力保证通信错误能够顺利处理，给用户适当的反馈，显示出错信息，也可提供诊断和重试的机会，不要因为网络故障而使应用程序崩溃；还应该考虑数据的一致性（即，能够保证所有必须的更新在到达目标计算机时保持数据一致吗？），使用事务（transactions）和关系型数据库存储数据可以帮助做到这一点。根据应用程序的类型不同，也可以考虑种离线模式，为用户提供访问本地数据的能力，当网络以后可用时，再响应网络请求。是大多数的电子邮件的客户端都提供了这种离线模式。

安全（Security）：每个应用程序都有安全的问题，但是，在网络编程中安全极其重要。这是因为，一理把应用程序公开到网络上，也就开放了，网络上的所有用户可以攻击；因此，如果应用程序公开到互联岗上，就会有数千甚至上百万的潜在攻击者。通常，需要考虑的包括，需要跨网络传输的数据安全，签名保证它不被篡改，或者加密确保只有适当的人可以读；也要保证连接到应用程序的人经过认证和授权，知道他是谁，想做什么。

幸运的是，现代程序员不需要自己动手，而是由网络协议帮助解决这些问题。例如，如果我们想发送的数据很重要，不希望网络其他人读取，我们并不需要自己来加密数据，相反，应使用网络协议提供的功能。这些协议以库中的组件形式公开，为我们实现了这些功能。协议的类型、使用的库，由应用程序的需求决定。有些协议提供了加密和认证，而有些则没有；有些是用于客户端服务器应用程序，而有些适用于点对点应用程序。在这一章，我们将学习下面的组件和库，以及它们所实现的协议：

TCP/IP 套接字（sockets:）：为应用程序（客户端服务器、点对点）提供了大量的网络传递控制；

HTTP/HTTPS 请求：支持网页向服务器的请求，通常只为客户端服务器应用程序；

网站服务：公开应用程序，使其他应用程序可以请求服务，通常只为客户端服务器应用程序；

Windows 通信基础（WindowsCommunication Foundation，WCF）：扩展网站服务，为现代程序员提供更多功能支持，包括但不限于，安全性、事务，同时为客户端服务器、点对点应用程序。

这些协议是彼此相接的，TCP/IP 是最低层的编程接口（API），Windows 通信基础是最高层的编程接口，网站服务是独立于Windows 通信基础的，但是，由于Windows 通信基础也实现了网站协议，因此，可以认为网络服务是Windows 通信基础的子集。图 11-1 是这些协议彼此关系的概览。

图 11-1 .NET 网络编程应用程序接口概览

尽管分布式编程天生具有挑战，不这，通常还是值得学习的，因为它可能够访问我们感兴趣的数据，与其他人共享我们程序的结果。到本章结束，我们就能写出这样的程序，包括客户端服务器式聊天程序，读 RSS（称为简易信息聚合，或聚合内容）订阅，访问保存在谷歌电子表格中的数据，在推特（Twitter）上找出所有的朋友，以及创建网站服务和Windows 通信基础服务。

在网络上提供用户界面的简单方法是开发网站应用程序，网站应用程序不在这里讨论，可以参考第八章的“ASP.NET”一节。