Integrazione di servizi: Enterprise Service Bus (ESB) e Business Process Execution Language (BPEL)

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1 Università degli Studi di Roma Tor Vergata Facoltà di Ingegneria Integrazione di servizi: Enterprise Service Bus (ESB) e Business Process Execution Language (BPEL) Corso di Sistemi Distribuiti Stefano Iannucci Anno accademico 2011/12

2 BPEL4WS WCSI BPML WSFL XLANG ebbpss UDDI UDDI WSDL SOAP XML HTTP IBM, Microsoft & BEA Sun BPMI.org IBM Microsoft ebxml.org UDDI.org UDDI.org W3C W3C W3C W3C Service Integration Service Discovery Service Publication Service Description XML-based messaging Transport 2

3 Sviluppo di SOA basate su ESB Scommessa architetturale e tecnologica: integrazione di applicazioni eterogenee Nuove applicazioni costruite secondo paradigmi orientati ai servizi nessun problema di integrazione Applicazioni legacy? Cos'è un Enterprise Service Bus (ESB)? Non esiste una definizione comunemente accetatta per ESB E' un pattern? E' un prodotto? E' un componente architetturale? E' un componente hardware? 3

4 Contesto architetturale di un ESB Obiettivo: disaccoppiare le applicazioni client dai servizi. L'ESB fornisce un middleware di comunicazione. Nella situazione iniziale il client deve conoscere ed implementare tutti i protocolli necessari per eseguire l'applicazione... e se un domani dovesse cambiare il protocollo con il quale viene esposto un servizio? ESB aiuta ad ottenere: Service location transapency Condivisione di servizi e dati all'interno della stessa azienda e tra aziende diverse Capacità di separare i servizi di business dalle implementazioni dei servizi

5 Servizi di business vs implementazioni dei servizi Servizio di business: funzionalità (ad alto livello) offerta dall'azienda al cliente finale. Definisce input/output PlaceTrade Implementazione di un servizio: parte della business logic necessaria per portare a termine un servizio di business savetradeorder()

6 Caratteristiche di un ESB

7 Routing Capacità di smistare una richiesta verso un particolare service provider utilizzando criteri deterministici o probabilistici Tipologie di routing: Statico o deterministico Probabilistico Content-based Policy-based Complex rules-based

8 Message Transformation La 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

9 Message Enhancement La 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 delle data Aggiunta di informazioni non presenti originariamente Conversione dei dati (es. eliminazione spazi) Enhancements basati su regole Esempio: acquisto con conversione di valuta

10 Protocol Transformation La capacità di accettare un tipo di protocollo nei confronti del client (es. SOAP, JMS) e comunicare al service provider attraverso un altro protocollo (es. RMI) Differente da Message Transformation: Message Transformation modifica il payload Protocol Transformation serve per inviare lo stesso payload utilizzando un differente protocollo

11 Service Mapping La capacità di mappare un servizio di business con la corrispondente implementazione e di fornire informazioni relative a binding e locazione. L'ESB soltanto conosce i dettagli sulla locazione del servizio fornisce al client location transparency Implementazione dei mapping: XML DB Hard-coded nell'esb (poco flessibile) Informazioni per il mapping: Nome del servizio di business Nome dell'implementazione Protocollo e binding Informazioni specifiche del protocollo (es. timeout, locazione dei server di backup) Informazioni di routing specifiche del servizio di business

12 Message Processing La capacità di gestire lo stato e le richieste assicurando il delivery del messaggio di risposta al client.

13 Composizione di servizi Composizione: implementare un servizio Web la cui logica richiede l invocazione di operazioni offerte da altri servizi Web Si ottiene un nuovo servizio a valore aggiunto componendo le funzionalità di servizi già esistenti Col crescere del numero dei servizi, nasce la necessità di avere tecnologie per la composizione dei servizi che ricordano quelle dei sistemi di workflow L obiettivo è combinare più servizi al fine di realizzare attività complesse che coinvolgono diversi partner aziendali Necessità di infrastrutture apposite per supportare gli sviluppatori (Web Service Composition Middleware) Due approcci per la composizione dei servizi: coreografia e orchestrazione 13

14 Service orchestration Coordinatore centralizzato (broker) che controlla i servizi coinvolti e coordina l esecuzione delle differenti operazioni I singoli servizi non sanno di prendere parte ad un business process a livello di astrazione più elevato Solo il coordinatore conosce gli obiettivi della composizione e gestisce l ordine e la logica delle invocazioni dei servizi, nonché il relativo passaggio dei dati Linguaggio BPEL (Business Process Execution Language) come linguaggio standard de facto Altri linguaggi: Business Process Modeling Notation (BPMN) Web Service Conversation Language (WSCL)... Web service 1 1: Receive 5: Reply Orchestrazione (coordinatore) 2: Invoke Web service 2 4 n: Invoke Web service 3 3: Invoke Web service n 14

15 Service Choreography Collaborazione tra entità di pari livello Ogni servizio coinvolto nella composizione sa quando eseguire le operazioni e con quali servizi interagire Tutti i partecipanti alla coreografia sono consapevoli della logica del business process, delle operazioni da eseguire e dei messaggi da scambiare Linguaggi: WSCI, WS-CDL,... Web service 4 5: Invoke 4: Invoke Web service 1 Web service 3 3: Reply 1: Invoke Web service 2 2: Invoke 15

16 Transaction Management e sicurezza Transaction Management: La 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. Sicurezza: La capacità di proteggere i servizi da accessi non autorizzati. Tutti i servizi pubblicati sul bus. Fondamentale quindi: Autenticazione Autorizzazione Auditing Amministrazione

17 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: Mediatore Service Registry Orchestratore Rules Engine

18 Mapping dei componenti con le 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

19 Interazioni di processo di business

20 Java Business Integration (JBI) Obiettivo: creare un'architettura basata su standard esistenti per integrare componenti di 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 (SEs) Binding Components (BCs)

21 Architettura JBI Disaccoppiamento servizio di business da implementazione Funzionalità di routing (NMR) Funzionalità di Protocol Transformation (BCs)

22 Esempio di ESB basato su JBI

23 Business Process Execution Language SE Solitamente 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 WSDL Manipola e trasforma i dati per interagire correttamente con i propri partner Implementa il processamento parallelo delle attività Gestisce le eccezioni ed implementa logiche di compensazione (cosiddette operazioni di undo)

24 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

25 BPEL: le attività Le attività in BPEL hanno la stessa valenza di quelle di un Activity Diagram UML Organizzate in: 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>

26 BPEL: l'attività <receive> 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. La <receive> è associata a: un Partner Link (canale di comunicazione con un Partner) una operazione una variabile di input

27 BPEL: l'attività <reply> 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

28 BPEL: l'attività <invoke> Attività utilizzata per invocare una determinata operazione di un Partner Link. L'attività <invoke> è associata a: un Partner Link una operazione una variabile di input (del tipo di input dell'operazione) una variabile di output (del tipo di output dell'operazione)

29 BPEL: l'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)

30 BPEL: l'attività <assign> (2) Esempio con identificazione semplice (questo presuppone che entrambe le variabili abbiano lo stesso tipo): <assign name="assign1"> <copy> <from variable= invar /> <to variable= outvar /> </copy> </assign> Esempio con l'utilizzo di Xpath (questo presuppone che i campi di origine e destinazione abbiano lo stesso tipo): <assign name="assign1"> <copy> <from>$invar.part1/ns0:nome</from> <to>$outvar.part1/ns1:prenotazionealbergo</to> </copy> </assign>

31 BPEL: l'attività <assign> (3) E' possibile identificare i dati in modo misto, sempre tenendo in considerazione i tipi di origine e destinazione. Esempio: <assign name="assign1"> <copy> <from>$invar.part1/ns0:nome</from> <to variable= outvar /> </copy> </assign> Infine, è possibile utilizzare il costrutto <literal> per assegnare manualmente il valore ad una variabile

32 BPEL: 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

33 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> ne può contenere altri annidati Il suo utilizzo consente l'introduzione dei fault handlers 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

34 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>

35 Passi per la creazione di un processo BPEL 1) Dobbiamo avere a disposizione i WSDL: dei servizi da invocare del processo stesso 2) Ogni WSDL ci consente di creare un PartnerLink, che può implementare due ruoli: myrole: indica il processo stesso partnerrole: indica il ruolo di un partner esterno 3) Dobbiamo strutturare il grafo di esecuzione Partner Service Partner Service Partner Service

36 Esempio: BPEL Process Echo

37 Esercizio: processo di acquisto materiale per ufficio Orchestrazione di diversi servizi CartoleriaWS Operazione di richiesta preventivo Operazione di acquisto AmministrazioneWS Operazione di verifica preventivo BancaWS Operazione esegui bonifico

38 Esercizio: processo di acquisto materiale per ufficio L'esecuzione del bonifico può non andare a buon fine Aggiungere un'operazione al servizio Ordine materiali per l'annullamento dell'ordine Gestire l'eccezione sollevata dalla banca annullando l'ordine dei materiali E' necessario che il processo supporti l'autenticazione Modificare l'input al processo in modo che riceva anche username/password Creare un WS EJB che verifichi le credenziali ed utilizzarlo nel processo di autenticazione

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