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Arquitectura del
Common Language Runtime
Daniel A. Seara
Director Regional MSDN
Buenos Aires – ARGENTINA
NDSoft
.NET
Visual
Studio.NET
Su Aplicación y
Servicio Web
Otras
Aplicaciones
usando
su servicio
Usuarios
Finales
.Net
Framework
Operaciones
Orquestación
Windows
CE, ME, 2000, .NET
Protocolos abiertos
SOAP, SCL, DISCO
HTTP, SMTP, XML, WAP, XSD
Sus Servicios Internos
.NET Enterprise
Servers
Servicios
“Building Block”
Web Services Públicos
Microsoft® .Net Framework
Web
Services
User
Interface
Data & XML
Base Classes
Orchestration
.NET
Framework
.NET
Enterprise
Servers
Common Language Runtime
Building
Block
Services
Windows (CE, ME, 2000, and .NET)
Common Language Runtime
Security
Execution
Support
Base Classes
IL to
native code
compilers
Common Language Runtime
Frameworks
GC, stack walk, code manager
Class loader and layout
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
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)
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
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
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
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
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
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
¿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
Metadata: Creación y Uso
Serialization
(e.g. SOAP)
Source
Code
Reflection
Designers
Other
Compiler
Type Browser
Compiler
Debugger
Metadata
Profiler
(y código)
Schema
Generator
Proxy Generator
XML encoding
(SDL o SUDS)
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
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
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
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
Modelo de ejecución
VB
Native
Code
VC
Install time
Code Gen
...
Script
IL
Common Language Runtime
“Econo”JIT
Compiler
Standard JIT
Compiler
Native
Code
El modelo de proceso
Hilo
Datos Compartidos de
la clase y código nativo
Proceso
App.
Domain
(Datos Compartidos de
la clase y código nativo)
App.
Domain
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
Control de flujo del Motor
Assembly
Execution
Support
Code
Managers
Security
System
Class
Loader
IL to native
code compiler
Managed
Native
Code
CPU
Primer
referencia al
tipo
Primer
llamada a un
método
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
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”
Unmanaged
Llamando código
“no manejado”
Native
Code
Common Language Runtime
“Econo”-JIT
Compiler
Standard JIT
Compiler
Managed
Native
Code
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
• Simple…
Resumen
 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