Enterprise Service Bus, BPEL, RESTful Web services

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1 Università degli Studi di Roma Tor Vergata Dipartimento di Ingegneria Civile e Ingegneria Informatica Enterprise Service Bus, BPEL, RESTful Web services Corso di Sistemi Distribuiti e Cloud Computing A.A. 2013/14 Valeria Cardellini BPEL, BPMN, UDDI WSDL SOAP HTTP Service Integration Service Discovery Service Publication Service Description XML-based messaging Transport 1

2 Sviluppo di SOA basate su ESB! Scommessa architetturale e tecnologica: integrazione di applicazioni eterogenee! Nuove applicazioni costruite secondo paradigmi orientati ai servizi non creano problemi! Integrazione di applicazioni legacy?! Cos è un Enterprise Service Bus (ESB)?! Non esiste una definizione univoca per ESB Un modello? Un prodotto? Un componente architetturale? 2 Contesto architetturale di un ESB! Obiettivo: disaccoppiare le applicazioni client dai servizi! ESB fornisce un middleware di comunicazione! Nella situazione iniziale il client deve conoscere ed implementare tutti i protocolli necessari per eseguire l applicazione... ma se cambia il protocollo con il quale viene esposto un servizio? 3

3 Servizi di business vs implementazioni dei servizi! Servizio di business: funzionalità (ad alto livello) offerta dall azienda al cliente finale; definisce input/output! Es: PlaceTrade! Implementazione di un servizio: parte della business logic necessaria per portare a termine un servizio di business! Es: savetradeorder() 4 Funzionalità di un ESB 5

4 Routing! Capacità di smistare una richiesta verso un particolare service provider utilizzando criteri deterministici o probabilistici! Tipologie di routing:! Statico o deterministico! Content-based! Policy-based! Complex rules-based 6 Message transformation! Capacità di convertire la struttura ed il formato del payload della richiesta effettuata dal client nel formato effettivamente gestibile dal service provider! Esempi:! XML XML! XML Object (RMI verso il service provider)! Object XML 7

5 Message enhancement! Capacità di aggiungere, modificare o eliminare l'informazione contenuta in un messaggio in modo da renderlo compatibile col service provider! Tipologie di message enhancement:! Conversione del formato della data! Aggiunta di informazioni non presenti originariamente! Conversione dei dati (es. eliminazione spazi)! Enhancement basati su regole! Esempio: acquisto con conversione di valuta 8 Protocol transformation! Capacità di accettare un tipo di protocollo nei confronti del client (es. SOAP, JMS, HTTP) e comunicare al service provider attraverso un altro protocollo (es. RMI)! Protocol transformation diverso da message transformation! Message transformation modifica il payload! Protocol transformation modifica la struttura del messaggio 9

6 Service mapping! Capacità di mappare un servizio di business con la corrispondente implementazione e di fornire informazioni relative a binding e locazione! Soltanto l ESB conosce i dettagli sulla locazione del servizio fornisce al client trasparenza della locazione 10 Message processing! Capacità di gestire lo stato e le richieste assicurando il delivery del messaggio di risposta al client 11

7 Service orchestration e transaction management! Service orchestration:! Capacità di gestire processi di business complessi che richiedono la coordinazione di diversi servizi di business per portare a termine una singola richiesta! Transaction management:! Capacità di trattare una richiesta ad un servizio di business come se fosse una singola unità di lavoro; in particolare dovrebbe offrire un framework per la compensazione 12 Sicurezza! Capacità di proteggere i servizi da accessi non autorizzati! Tutti i servizi pubblicati sul bus! Fondamentale quindi il supporto di:! Autenticazione! Autorizzazione! Auditing! Amministrazione 13

8 Architettura di un ESB! Non esiste un singolo prodotto in grado di offrire tutte le funzionalità descritte! Un ESB può essere diviso in 4 componenti:! Mediator! Service Registry! Orchestrator! Rules Engine 14 Mapping tra componenti e caratteristiche! Orchestrator:! Process orchestration! Rules Engine:! Rules-based Routing Message transformation Message enhancement! Service Registry;! Service mapping! Mediator:! Routing! Message transformation! Message enhancement! Protocol transformation! Transaction management! Security 15

9 Interazioni di processo di business 16 ESB key benefits and disadvantages Benefits Increased flexibility Easier to change as requirements change Scales from point-solutions to enterprise-wide deployment (distributed bus) More configuration rather than integration coding No central rules-engine, no central broker Incremental patching with zero down-time Disadvantages Increased overhead Slower communication speed 17

10 Some ESB products Commercial IBM WebSphere Oracle Enterprise Service Bus Oracle Enterprise Service Bus Open source Apache ServiceMix JBOSS ESB TIBCO ActiveMatrix Service Bus OpenESB 18 Java Business Integration (JBI)! Obiettivo: creare un architettura basata su standard esistenti per integrare componenti middleware in modo da formare un ESB! JBI controlla le interazioni tra client e service provider interni! Dipendente da J2SE, non J2EE! Definisce due tipologie di componenti:! Service Engines (SE)! Binding Components (BC)! OpenESB è basato sullo standard JBI 19

11 Architettura JBI! Disaccoppiamento tra servizio di business e sua implementazione! Funzionalità di routing (NMR)! Funzionalità di protocol transformation (BCs) 20 Esempio di ESB basato su JBI 21

12 BPEL Service Engine (BPEL SE)! BPEL SE è il BPEL engine in OpenESB! Fornisce un punto di accesso per applicazioni SOA sviluppate in ambiente JBI! Esegue processi di business codificati in BPEL! Permette l orchestrazione di servizi (partner) raggiungibili tramite qualche tipo di BC e descritti da un file WSDL! Manipola e trasforma i dati per interagire correttamente con i partner! Implementa il processamento parallelo delle attività (attività <flow> di BPEL)! Gestisce le eccezioni ed implementa logiche di compensazione (le cosiddette operazioni di undo) 22 BPEL: relazioni con i partner Partner Service Partner Service Partner Service! Partner: entità coinvolta nell esecuzione del processo; può essere:! un servizio esterno! il client che invoca il processo 23

13 ! Le attività in BPEL hanno la stessa valenza di quelle di un Activity Diagram UML! Organizzate in: BPEL: attività! Attività di base: esprimono una generica azione <invoke>, <receive>, <reply>, <assign>, <throw>, <wait>, <empty>, <exit>! Attività strutturate: sono utilizzate per raggruppare attività di base <if>, <while>, <repeatuntil>, <foreach>, <pick>, <flow>, <sequence>, <scope> 24! Tutti i processi sincroni prevedono la combinazione delle attività <receive> e <reply>! L attività <receive> esegue una wait bloccante aspettando che arrivi un messaggio (una richiesta)! <receive> è l attività delegata ad istanziare il processo business! <receive> è associata a:! Un partner link (canale di comunicazione con un partner)! Un operazione BPEL: attività <receive>! Una variabile di input 25

14 ! Nei processi sincroni viene utilizzata per rispondere al partner link che ha inviato il messaggio di richiesta, a conclusione del processo business! L attività di <reply> può dare due tipi di risposta:! Risposta normale! Risposta con fault! L attività di <reply> è associata a:! un Partner Link! una operazione! una variabile di output BPEL: attività <reply> 26! Attività utilizzata per invocare una determinata operazione di un partner link! L'attività <invoke> è associata a:! Un partner link! Un operazione BPEL: attività <invoke>! Una variabile di input (del tipo di input dell operazione)! Una variabile di output (del tipo di output dell operazione) 27

15 BPEL: attività <assign>! Consente di copiare il contenuto di variabili o campi di variabili complesse all'interno di altre variabili o campi! E' composta da una o più <copy> ed ogni <copy> è composta da un <from> ed un <to>! Due sintassi per l'identificazione dei dati:! Semplice (utile per copiare dati tra due variabili o tra parti di variabili)! Xpath (utile per copiare dati tra campi di variabili di tipo complesso) 28 BPEL: principali attività strutturate! Attività <sequence>! Consente l esecuzione sequenziale di attività! Attività <flow>! Fornisce l implementazione dei costrutti fork e join consentendo l'esecuzione parallela di attività! Attività <while> e <repeatuntil>! Forniscono la possibilità di eseguire cicli su attività secondo determinate condizioni espresse secondo una logica booleana! Attività <if>! Implementa il costrutto di programmazione if then else fornendo la possibilità di esecuzione condizionale di attività 29

16 BPEL: attività <scope>! L attività <scope> permette la creazione di pacchetti di attività! Ogni <scope> ha un attività primaria, solitamente <sequence> o <flow>! Ogni <scope> può contenere altri <scope> annidati! Il suo utilizzo consente l introduzione dei fault handler tramite il costrutto <faulthandlers>! Ogni fault handler può avere una o più attività <catch> ed al più un attività <catchall>! Le attività <catch> catturano eventi specifici come in Java! L attività <catchall> cattura qualsiasi tipo di eccezione, come catch (Exception e) {;}! Il catching viene eseguito a seguito di un throw 30 BPEL: attività <throw>! Un processo BPEL può fallire per vari motivi:! Può esplicitamente lanciare un eccezione! L invocazione di un servizio esterno può non andare a buon fine! Possono verificarsi problemi a livello di ambiente d esecuzione (es. fallimento di una join)! Come in Java, possiamo sollevare esplicitamente un eccezione con il costrutto <throw> 31

17 BPEL: a simple example 32 MOSES MOSES: MOdel-based SElf-adaptation of SOA systems Framework for QoS-driven runtime adaptation of serviceoriented systems Developed at our university A centralized brokering service that guarantees non-functional QoS requirements in a highly changing and evolving environment still having a scalable and reliable system 33

18 MOSES: approach MOSES approach: adaptation as a way to cope with the volatility of the SOA environment General framework: MAPE-K control loop from IBM autonomic computing initiative For each functionality, we determine at runtime 34 MOSES: architecture and design MOSES logical architecture and prototype design 35

19 Servizi RESTful! SOAP, WSDL, UDDI realizzati per standardizzare lo sviluppo di applicazioni distribuite! Parallelamente: proposta nel 2000 di Representational State Transfer (REST) nella tesi di dottorato di R. Fielding, uno dei principali autori di HTTP! Scopo di REST: snellire l architettura dei Web service realizzando un modello più semplice da utilizzare! Negli ultimi anni REST è emerso come stile architetturale e progettuale predominante per applicazioni distribuite a larga scala Twitter, Flickr, Yahoo, Amazon usano REST 36 Principi REST! Principi dello stile architetturale REST:! Utilizzo esplicito dei metodi HTTP: GET, PUT, POST e DELETE! Interazioni stateless! Esposizione dei servizi con URI strutturati in forma di directory! Rappresentazione dei contenuti in una varietà di formati standard: XML, JavaScript Object Notation (JSON), MIME, 37

20 Utilizzo esplicito dei metodi HTTP! Utilizzo dei metodi HTTP così come definito nell RFC 2616 per HTTP/1.1! Esempio: metodo GET! Utilizzato per scaricare una risorsa! Utilizzato per eseguire query che richiedono al web server la ricerca e l invio di dati trovati! Non deve essere usato per alterare una risorsa! REST definisce mapping tra operazioni CRUD e metodi Creazione di una risorsa sul server (C) POST! Richiesta di trasferimento di una risorsa (R) GET! Cambio di stato (aggiornamento) di una risorsa (U) PUT! Cancellazione di una risorsa (D) DELETE 38 Esempio! Richiesta HTTP non utilizzata correttamente (dal punto di vista REST) per inserire una risorsa: GET /adduser?name=stefano HTTP/1.1! Perchè?! Sembrerebbe solamente una questione semantica! In realtà è un invito ai crawler ad aggiungere dei contenuti indesiderati nel data layer usato dall applicazione 39

21 Soluzione REST per inserimento di risorsa POST /users HTTP/1.1 Host: myserver Content-Type: application/xml <?xml version= 1.0?> <user> <name>stefano</name> </user> Per il contenuto si usa XML come nei Web service, ma non c è l overhead di SOAP 40 Soluzione REST per recupero di risorsa GET /users/stefano HTTP/1.1 Host: myserver Accept: application/xml Utilizzo corretto del metodo GET Il metodo GET dovrebbe essere idempotente (vedere protocollo HTTP)! 41

22 Aggiornamento di risorsa! Non REST-style: GET /updateuser?name=stefano&newname=pippo HTTP/1.1! REST-style: PUT /users/stefano HTTP/1.1 Host: myserver Content-Type: application/xml <?xml version= 1.0?> <user> <name>pippo</name> </user> 42 Sample REST request for creating S3 bucket To note authentication: the right to create a new bucket (named bucketname) is reserved for registered AWS users AWS uses the standard HTTP Authorization header REST Request REST Response PUT / HTTP/1.1 Host: bucketname.s3.amazonaws.com Content-Length: 0 Date: Wed, 15 Mar :45:15 GMT Authorization: AWS [aws-access-key-id]: [header-signature] HTTP/ OK Copyright 2012, Elsevier Inc. All rights reserved. x-amz-id-2: VjzdTviQorQtSjcgLshzCZSzN +7CnewvHA +6sNxR3VRcUPyO5fmSmo8bWnIS52qa x-amz-request-id: 91A8CC60F9FC49E7 Date: Wed, 15 Mar :45:20 GMT Location: /bucketname Content-Length: 0 Connection: close Server: AmazonS

23 Interazioni stateless! Problema: aumento di carico sul server! Soluzione: replicazione, bilanciamento del carico! Difficoltà: cosa succede se si stabilisce una sessione con un server che potrebbe essere soggetto a malfunzionamenti? Replicazione dello stato tra i server! Progettazione stateless: libera dalla necessità di replicare lo stato! Richiede che tutte le informazioni necessarie al completamento di un ciclo richiesta/risposta vengano inviate in fase di richiesta 44 Esempio: paging dei risultati di una ricerca! Stateful design:! Stateless design: 45

24 Esposizione di URI strutturati in forma di directory! La URI determina quanto il servizio RESTful sarà intuitivo nell'utilizzo! URI gerarchiche che espongono le caratteristiche principali dei servizi! Esempio: forum di discussioni {topic} 46 REST vs Web services 47

25 Mashups A mashup is a Web page or application that combines data, presentations or functionality from two or more sources to create a new service Example: take popular, location-specific Twitter topics and and overlay them on Google Maps Example: collect data on any song from more than 7 sources on the Internet By orchestrating RESTful services we can do mashup is a registry of a variety of Web 2.0 applications, such as mashups and APIs, organized by category, date, or popularity Similar goals to UDDI, but does not use UDDI specifications 48

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