Che cos'è un IDL (Interface Definition Language)?

Un Interface Definition Language (IDL) definisce l'interfaccia che i programmi o i sistemi dovrebbero utilizzare quando comunicano tra loro. Gli IDL vengono utilizzati per descrivere i tipi, i metodi e i formati di dati che due o più componenti software devono utilizzare per interagire, tipicamente tra diversi linguaggi di programmazione o ambienti di rete. L'obiettivo di un IDL è garantire l'interoperabilità fornendo una specifica di interfaccia chiara e indipendente dal linguaggio.

Gli IDL sono particolarmente utili nei sistemi distribuiti, dove i componenti funzionano su piattaforme diverse o sono scritti in linguaggi di programmazione diversi. Definendo le interfacce in un IDL, gli sviluppatori possono generare codice che consente a questi diversi componenti di comunicare. Questa comunicazione senza interruzioni è fondamentale in molti domini, come i servizi Web (utilizzando WSDL per SOAP o GraphQL per API), broker di richieste di oggetti (come CORBA) e chiamate di procedure remote (RPC), comprese implementazioni moderne come gRPC.

Una breve storia di IDL (Interface Definition Language)

Il concetto di Interface Definition Languages ​​(IDL) si è evoluto insieme allo sviluppo del calcolo distribuito e alla necessità di comunicare tra sistemi diversi. La storia degli IDL è intrecciata con l’evoluzione delle reti di computer, chiamate di procedura remota (RPC)e programmazione orientata agli oggetti.

Le radici di IDL possono essere fatte risalire allo sviluppo dei meccanismi RPC (Remote Procedure Call) negli anni '1970. RPC consentiva l'esecuzione di funzioni su un sistema remoto come se fossero locali, rendendo necessario un modo per definire le interfacce per queste funzioni remote.

Negli anni '1980, tecnologie come RPC di Sun iniziarono a formalizzare l'uso degli IDL per definire le interfacce per le chiamate di procedure remote. Sun RPC ha utilizzato un IDL per specificare i tipi di dati e le firme per le funzioni remote, consentendo a diversi sistemi di comunicare su una rete.

L'Object Management Group (OMG) ha introdotto la Common Object Request Broker Architecture (CORBA) alla fine degli anni '1980. L'IDL di CORBA ha consentito la definizione di interfacce per oggetti che potevano essere richiamati in remoto, svolgendo un ruolo cruciale nell'adozione di approcci orientati agli oggetti nel calcolo distribuito.

Gli anni ’1990 hanno visto l’espansione degli IDL in vari ambiti. Microsoft ha introdotto il Component Object Model (COM) e il Distributed Component Object Model (DCOM), che utilizzavano IDL per definire le interfacce tra i componenti in un ambiente di rete.

La crescita di Internet ha portato allo sviluppo di servizi web e all'uso del Web Services Description Language (WSDL) come IDL per definire le interfacce dei servizi web. WSDL consentiva a diversi servizi Web di comunicare utilizzando messaggi basati su XML, indipendentemente dai linguaggi o dalle piattaforme di programmazione sottostanti.

Gli anni 2000 e successivi hanno visto l'introduzione di nuovi IDL e formati di serializzazione progettati per una comunicazione più efficiente e un migliore supporto per i moderni paradigmi di programmazione. Gli esempi includono Protocol Buffers (Protobuf) di Google, utilizzato con gRPC per RPC ad alte prestazioni, e Apache Thrift di Facebook, utilizzato per lo sviluppo di servizi scalabili multilingue.

L'avvento delle API e dell'architettura dei microservizi ha sottolineato l'importanza degli IDL per definire interfacce chiare e robuste tra i servizi. GraphQL, sviluppato da Facebook nel 2012 e open source nel 2015, fornisce un potente IDL per definire query e manipolazioni di dati in un flexmodo bile ed efficiente.

Oggi, gli IDL continuano ad evolversi, con uno sviluppo continuo focalizzato sul miglioramento delle prestazioni, dell'interoperabilità e della capacità di gestire strutture dati e flussi di lavoro complessi. La tendenza verso cloud informatica, microservizi e containerizzazione sottolineano ulteriormente l'importanza di interfacce efficienti e ben definite per la comunicazione tra sistemi distribuiti.

Casi d'uso del linguaggio di definizione dell'interfaccia

I linguaggi di definizione dell'interfaccia (IDL) servono a una varietà di scopi nello sviluppo di software e nell'integrazione di sistemi, rispondendo alla necessità di definizioni chiare e coerenti di come interagiscono i diversi componenti software. Ecco alcuni casi d'uso chiave per gli IDL:

• Sistemi RPC (Remote Procedure Call).. Gli IDL definiscono le interfacce per funzioni o procedure che possono essere eseguite su un sistema remoto, facilitando la comunicazione tra servizi in esecuzione su computer o reti diversi. Ciò è fondamentale per i sistemi distribuiti in cui parti di un'applicazione sono distribuite in luoghi diversi.
• Broker di richieste di oggetti (ORB). In sistemi come CORBA (Common Object Request Broker Architecture), gli IDL descrivono i metodi e i tipi di dati degli oggetti che possono essere chiamati in remoto. Ciò consente agli oggetti in diversi linguaggi di programmazione o su diverse piattaforme di comunicare tra loro senza problemi.
• Servizi Web. Per i servizi Web basati su SOAP, WSDL (Web Services Description Language) funge da IDL, definendo le operazioni disponibili sul servizio Web e il formato dei messaggi di richiesta e risposta. Ciò garantisce l'interoperabilità tra i servizi Web e i relativi client, indipendentemente dalle implementazioni sottostanti.
• Sviluppo API. Gli IDL vengono utilizzati per definire gli endpoint, le strutture di richiesta/risposta e i comportamenti delle API. Ciò è particolarmente rilevante nelle API RESTful e nelle API GraphQL più moderne, dove l'IDL specifica lo schema per le query, le mutazioni e i tipi di dati scambiati tra il client e server.
• Architetture di microservizi. in architetture di microservizi, gli IDL facilitano la definizione di contratti chiari tra diversi servizi. Ciò consente lo sviluppo e l’implementazione indipendenti dei servizi garantendo al tempo stesso che possano comunicare in modo efficace, il che è essenziale per l’agilità e la scalabilità delle applicazioni basate su microservizi.
• Sviluppo multilinguistico. Gli IDL consentono la generazione di stub di codice in più linguaggi di programmazione, consentendo l'integrazione di componenti scritti in linguaggi diversi. Questa capacità è vantaggiosa nei sistemi complessi in cui i diversi componenti possono essere ottimizzati implementandoli nei linguaggi più adatti ai loro compiti.
• Serializzazione e deserializzazione dei dati. Tecnologie come Protocol Buffers di Google utilizzano gli IDL per definire dati strutturati. Ciò consente un'efficiente serializzazione e deserializzazione dei dati per l'archiviazione o la trasmissione, ottimizzando la comunicazione tra le diverse parti di un sistema o oltre i confini della rete.
• Documentazione di sistema. Gli IDL forniscono documentazione formale e leggibile dalla macchina dell'interfaccia di un sistema, che può essere utilizzata per generare documentazione leggibile dall'uomo o guidare lo sviluppo di librerie e strumenti client. Questa capacità migliora la comprensione e facilita l'integrazione di diversi componenti software.

Software basato su IDL – Esempi

Ecco gli esempi più comuni di software che utilizzano le funzionalità IDL:

• CORBA (architettura del broker di richieste di oggetti comuni). CORBA utilizza il proprio IDL per definire le interfacce che gli oggetti presentano al mondo esterno, consentendo una comunicazione continua tra gli oggetti, indipendentemente da dove si trovano o in quale lingua sono scritti. CORBA IDL è fondamentale per definire oggetti multilinguaggio e multipiattaforma interfacce.
• gRPC (chiamata di procedura remota di Google). gRPC utilizza i buffer di protocollo (Protobuf) come IDL, che consente agli sviluppatori di definire servizi semplici, i relativi parametri di metodo e tipi restituiti. È un framework RPC open source che abilita client e server applicazioni per comunicare in modo trasparente e semplifica la creazione di sistemi connessi. gRPC è progettato per la progettazione ad alte prestazioni e ad alta produttività di applicazioni distribuite.
• Servizi Web (SOAP e WSDL). Per i servizi Web basati su SOAP, WSDL (Web Services Description Language) funge da IDL, descrivendo le interfacce dei servizi di rete in un formato elaborabile dalla macchina. WSDL definisce come accedere a un servizio Web, comprese le operazioni esposte dal servizio, i messaggi utilizzati e i collegamenti del protocollo. Questa standardizzazione consente a diversi sistemi di interagire sul web attraverso interfacce definite.
• Risparmio (Apache Risparmio). Apache Thrift utilizza il suo IDL per definire e creare servizi per numerose lingue. Fornisce gli strumenti per scrivere servizi che funzionino perfettamente tra loro C ++, Java, Python, PHP, Rubino, Erlang, Perl, Haskell, C#, Cacao, JavaScript, Node.js, Smalltalk, OCaml e Delphi e altri linguaggi. Thrift è progettato per essere efficiente e per rendere più semplice la scrittura di servizi multilingue.
• GraphQL. GraphQL utilizza un linguaggio di definizione dello schema (SDL) per definire la struttura dei dati che possono essere interrogati da a server. Specifica i tipi di dati, le relazioni tra i tipi e le query e le mutazioni disponibili. A differenza degli IDL tradizionali, che definiscono le interfacce per le chiamate di procedura, GraphQL si concentra sull'accesso e sulla manipolazione dei dati. Consente ai clienti di richiedere esattamente i dati di cui hanno bisogno, rendendolo altamente efficiente per applicazioni e microservizi complessi.
• Buffer di protocollo (Protobuf). I buffer di protocollo, sviluppati da Google, utilizzano un semplice IDL per definire dati strutturati. Questo schema viene quindi compilato nel codice sorgente in vari linguaggi, consentendo una facile serializzazione e deserializzazione dei dati strutturati. Protobuf è ampiamente utilizzato nei sistemi RPC, nell'archiviazione dei dati e nei protocolli di comunicazione per garantire la compatibilità tra diversi sistemi e linguaggi.