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CLR 、 Assembly and .NET Deployment Features

CLR 、 Assembly and .NET Deployment Features. -- 電算中心 90 年度第二學期讀書會 報告人 try 政治大學電算中心. 參考資料. [1]Thuan Thai,Hoang Q.Lam, “ .NET Framework Essentials ” ,O ’ reilly,June 2001 [2]Serge Lidin, ” Inside Micorosoft .NET IL Assembler ” ,Microsoft Press,2002

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CLR 、 Assembly and .NET Deployment Features

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Presentation Transcript

  1. CLR、Assembly and .NET Deployment Features --電算中心90年度第二學期讀書會 報告人 try 政治大學電算中心

  2. 參考資料 • [1]Thuan Thai,Hoang Q.Lam,“.NET Framework Essentials” ,O’reilly,June 2001 • [2]Serge Lidin,”Inside Micorosoft .NET IL Assembler”,Microsoft Press,2002 • [3]”Microsoft .NET Framework FAQ”,Microsoft Corporation,July 2001 • [4]Gray Cornell,Jonathan Morrison,”Programming VB.NET: A Guide for Experienced Programmers”,Apress 2002 • [5]Jesse Liberty,”Programming C#”,O’reilly, 2001 • [6]Ben Albahari,Peter Drayton,Brad Merrill,”C#Essentials”,O’reilly,2001

  3. Presentation Agenda • 本章學習目的及內容簡介 • .NET與.NET Framework • CLR • 解析.NET可執行檔 • .NET Deployment 特色 • Assembly 觀念 • VEE結構探討 • .NET與COM/Native Dll的互通性

  4. .NET與.NET Framework • .NET • .NET is Microsoft strategy for delivering software as a service. • .NET Framework • An environment for building,deploying and running Web Services and applications. • 三個組成部份:CLR、Framework classes及ASP.NET

  5. CLR的定位 • .NET應用程式的執行時期環境(Run-time) • 提供.NET應用程式和底層作業系統的中間層

  6. CLR和JVM • 很多書都拿CLR來和JVM類比，其實就直觀來看，兩者有很多差別。 • Java程式就實體上看來都是一個一個的.class檔。 • .NET程式都是標準PE格式的exe檔(這裏面存的不是Native Code!!)。 • 我們要執行某一個Java程式時，要打java (class名稱) • .NET程式和一般執行方式一樣，直接執行該exe檔即可。

  7. CLR和JVM(2) • Java的deploy方式是以class檔為最小單位。 • .NET中deploy是以assembly為最小單位。 • Java的class檔中含bytecode，並沒有metadata。(所以classpath要在命令列中註明) • .NET的可執行檔中含MSIL及metadata。 • Microsoft的作品為了體貼使用者，隱藏了許多細節，對Developer來說，反而較不直觀。也是觀念不清的來源。

  8. CLR的功能 • Activate Objects • 對Objects執行安全性檢查(verifier) • layout objects in memory(ClassLoader) • JIT Compilation(JIT Compiler) • Excution support and management • GC • Debug • security • exception handling

  9. Windows上的可執行檔(PE/COFF) • Windows上的可執行檔都必須遵循PE/COFF格式。(Portable Excutable/Microsoft Common Object File Format)。 • 標準的PE可執行檔分成二大部份 • headers • native image sections(.data,.rdata,.rsrc,.text)

  10. Win32 PE

  11. .NET的可執行檔(.NET PE) • 為了可擴充性，Microsoft允許除了這些區段之外，在PE中自定新的section。 • 安裝.NET時，會將OS的loader換掉，換成認得.NET PE的loader。 • .NET正是利用擴充section的方式，.NET的windows loader認得.NET PE，並將這些sections交由CLR處理。 • 這就是為何.NET應用程式也可以以.exe方式存在並直接執行的原因。

  12. .NET PE

  13. 觀察.NET的可執行檔 • 利用dumpbin.exe可以dump出PE檔案。 • 範例 • win32:win32all.txt • .net:helloall.txt • 我們可以發現.NET的section都是在section#1。

  14. .NET Deployment 特色 • Side by side excution • Any versions of the same shared assembly to execute at the same time,on the same system,even in the same process。(在同一個Process或系統中，不同版本的同名Dll檔案可以同時被存在並被執行)。

  15. 範例:Assembly generation utility(al.exe) • al.exe /flags:0x0000完全Side By Side • al.exe /flags:0x0010，同ap內不可多版本並存 • al.exe /flags:0x0020，同Process內不可多版本並存 • al.exe /flags:0x0030，同電腦內不可多版本並存

  16. .NET Deployment 特色(2) • Xcopy deployment • Assembly具有自我描述功能，所以免註冊。 • 為何具有自我描述功能?以assembly中的metadata來取代registry功能。 • 什麼是assembly?什麼是metadata?

  17. Managed Compiler • 指將.NET語言compile成「abstract intermediate form」的工具。如VB.NET的vbc.exe, VC#.NET的csc.exe等。 • abstract intermediate form包括二部份 • Metadata(描述程式之結構及相關資訊) • Managed code(MSIL)

  18. Managed Code • Managed指由CLR來管理及執行的程式碼。 • Managed Code有三個部份由CLR來管理 • Type control:檢查型別、轉換型別。 • Exception Handling • GC(記憶體回收)

  19. Assembly 觀念 • 什麼是Assembly • 什麼是module • Assembly執行過程 • Manifest • Assembly Identities • Shared Assembly

  20. Assembly及Module • Assembly • .NET中Deploy及Versioning的最小單位。 • 指一個功能完整的.NET應用程式。(managed) • Module • 泛指一個可.NET執行檔(.exe)、.NET library(.dll)或其它資源。(必須為managed code) • 藉由metadata描述和其它modules的關係。 • 一個Assembly可以只包含一個或多個Modules。 • Assembly程式進入點所在稱為Prime Module。

  21. Assembly及Module

  22. Manifest • Manifest就是Assembly的metadata。 • Manifest內含資訊 • assembly相依程式碼的位置 • 組成assembly的各檔案檔名 • Assembly相依程式碼的metadata • assembly的版本資訊 • 型別資訊

  23. Assembly Identities • 在COM時代，使用GUID來做為Component的唯一識別碼。但一長串的數字實在不容易記。 • .NET的private assembly引進namespace的觀念來做唯一識別(類似Java的Package)。但仍不能區分同一支程式的不同版本。 • 因此，若一個assembly要由其它的.NET程式共享時，必須由Strong Name來做識別。 • 什麼是Strong Name

  24. Strong Name • .NET中的唯一識別採用PKC(public key cryptography) • Strong name 的認証過程 • Application creator利用assembly中的「manifest」做出一個hash code，我們稱之「original hash」。 • 利用private key 將「original hash」 加密成「encrypted hash」。 • 「Encrypted hash」及Application creator的「public key 」隨著assembly的manifest發行。

  25. Strong Name(2) • 執行者以Application creator的「public key 」對「Encrypted hash」做解密，得到「original hash」 。 • 執行者以assembly中「manifest」做出一個「original hash」 • 執行者比對這二個「original hash」一不一致。

  26. Shared Assembly • GAC(Global Assembly Cache) • 放置重要的系統共享檔案 • 有可能帶來和傳統registry一樣的問題。 • 建議只在二種情況之下將assembly設為shared assembly • 這個assembly一定要被好幾個Application 所共用。 • 這個assembly需要高安全性。(只有administrator可以動GAC中的檔案)

  27. VEE結構

  28. Class Loader • OS loader認出.NET PE後，將控制權交給CLR。此時ClassLoader會起來，找到並載入含進入點Main()的Class。 • 其它的Classes在第一次被參考到時也會被載入。 • ClassLoader如何找到Classes:目前目錄之.config、GAC及metadata(manifest)。

  29. Method stub • Class Loader將classes放入記憶體中後，會在每個class的method加上一個stub，這個stub有二個作用: • 用來辨別這個method是否已被JIT Compilation。 • 標明這個是managed/unmanaged code

  30. JIT Compiler • .NET PE中所包含的不是native code，而是metadata及IL。 • 直到method第一次被執行前才會由JIT將IL轉成managed native code。(如何得知第一次被執行?利用method stub) • Compile完後將method的native code之位址存回method stub中。

  31. JIT Compiler(2) • 這些編譯後的native code何時被消除 • 直到這個process shutdown ，並由GC程序將process所reference到的memory都回收。 • Pre-JITing • 使用ngen.exe:安裝時期先行編譯。

  32. Verifier • Verifier是JIT Compiler的一部份。 • Class Loader將Class load進來之後，verifier會進行檢查。 • metadata是不是well-formed • IL Code是否Type Safe

  33. Execution Support & Management • GC • Security management • Code management(控制程式碼的執行) • Exception management • debug/profiling(提供debug/profile的API) • marshaling management • thread management

  34. 觀念整理:Assembly執行過程

  35. .NET與COM/Native Dll的互通性 • 呼叫.NET元件 • Regasm.exe:將.NET Assembly註冊到系統的registry中。 • tlbexp:產生該Assembly的type library • 然後VB/VC就可以用呼叫一般COM元件的方式來使用這個.NET元件了。 • 呼叫COM元件 • tlbimp.exe:為com 元件產生一個.NET PE的stub。(會產生一個dll檔) • 對這個.NET stub的呼叫都會被轉成對COM的呼叫。

  36. Summary • .NET和Java執行方式並不相同，CLR及JVM安裝在平台上的方式也不相同。安裝CLR後對整個作業系統影響較大。(ie.把OS的loader給換掉了)。 • .NET的程式利用metadata取代傳統的registry方式來描述自己。從而減少了dll hell的發生機會。 • 所有.NET的程式經過managed compiler後都會變成IL，因此可達到跨語言的功能。但是變成XX.NET的語言都要符合CTS才行。 • CLS的標準只有部份被ECMA接受。

  37. Summary(2) • 所有.NET程式語言都使用相同一組library，所以只要學習一種.NET語言，其它語言都相當容易上手。 • 在windows平台上無論是易用性及效能.NET都有出色的表現。移植到其它OS上表現能否一樣出色則尚待觀察。

  38. Q & A

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