Service Oriented Architectures (SOA)

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1 Facoltà di Ingegneria dell Informazione Laurea Specialistica in Ingegneria Informatica Facoltà di Ingegneria dei Sistemi Laurea Magistrale in Ingegneria Biomedica Dipartimento di Elettronica e Informazione Bioinformatica e Biologia Computazionale per la Medicina Molecolare Marco Masseroli, PhD marco.masseroli@polimi.it Bioinformatica e Biologia Computazionale per la Medicina Molecolare Service Oriented Architectures (SOA) Giorgio Ghisalberti ghisalberti@elet.polimi.it Marco Masseroli, PhD marco.masseroli@polimi.it Giorgio Ghisalberti & Marco Masseroli, PhD 2

2 Definizione di SOA Ci sono numerose definizioni per le Service Oriented Architectures Prendiamo quella del consorzio OASIS (Organization for the Advancement of Structured Information Standards) Service Oriented Architecture is a paradigm for organizing and utilizing distributed capabilities that may be under the control of different ownership domains Key words Paradigm: non technology! Distributed: è necessaria una rete di connessione (Internet, Intranet) Different ownership Giorgio Ghisalberti & Marco Masseroli, PhD 3 Concetti chiave di una SOA Visibilità: chi offre un servizio e chi necessita di un servizio devono potersi vedere Descrizione funzionale Descrizione non funzionale Interazione: fornitore e utente devono poter comunicare attraverso un linguaggio comune Azioni Messaggi Canale di comunicazione: su cui possano avvenire: le comunicazioni tra fornitori e fruitori I necessari colloqui di servizio Giorgio Ghisalberti & Marco Masseroli, PhD 4

3 Service Oriented Architecture Giorgio Ghisalberti & Marco Masseroli, PhD 5 Web Services I Web services sono una delle possibili tecnologie che realizzano una SOA Si basano fortemente sull utilizzo di XML Necessitano di enti di standardizzazione per la convergenza nella definizione di specifiche comuni. E.g.: WSDL SOAP UDDI Giorgio Ghisalberti & Marco Masseroli, PhD 6

4 Web Services & SOA Giorgio Ghisalberti & Marco Masseroli, PhD 7 Protocolli e linguaggi Trasporto: lo scambio di messaggi tra le applicazioni in rete avviene attraverso il HTTP XML: tutti i dati scambiati sono realizzati mediante messaggi XML (codificati secondo lo standard SOAP) Descrizione servizio: l interfaccia dei Web Services viene descritta tramite WSDL, un linguaggio basato su XML per la descrizione delle modalità di interfacciamento ed utilizzo dei WS Elencazione servizio: centralizzazione dei WS consente la ricerca ed il reperimento dei WS in maniera veloce (protocollo UDDI). Giorgio Ghisalberti & Marco Masseroli, PhD 8

5 Extended Service Oriented Architectures Giorgio Ghisalberti & Marco Masseroli, PhD 9 Benefici della SOA Semplicità nella realizzazione di sistemi a larga scala Riduzione dei costi nella cooperazione interna ad una organizzazione e tra organizzazioni differenti Maggiore allineamento tra IT e requisiti business Maggiore riusabilità del patrimonio IT Giorgio Ghisalberti & Marco Masseroli, PhD 10

6 Standards: perché? I Web services puntano a rendere i sistemi informativi interoperabili Approcci precedenti sono falliti su larga scala a causa del fatto che erano legati ad un particolare vendor DCOM (Distributed Component Object Model) [Microsoft] Corba (Common Object Request Broker Architecture ) [OMG (Object Management Group) ] Con i Web service si sta realizzando veramente una collaborazione tra vendor grandi e piccoli Solo attraverso una opportuna opera di standardizzazione si può avere un ampio consenso e quindi una larga adozione della tecnologia Giorgio Ghisalberti & Marco Masseroli, PhD 11 Web Services e standards XML gioca un ruolo fondamentale Come linguaggio di specifica Come specifica Al momento, i Web services non sono ancora sufficientemente maturi: questo porta ad avere numerose specifiche (WS-*) Solo alcune sono realmente standard o almeno de-facto standard Altre sono solo proposte o accordi tra vendor Giorgio Ghisalberti & Marco Masseroli, PhD 12

7 Enti di standardizzazione Esistono numerosi enti di standardizzazione ISO, IEEE, Alcuni di essi si focalizzano sugli strati bassi della pila ISO/OSI (es. FDDI, Ethernet, ) Nel caso dei Web services si è a livello applicativo Gli enti di standardizzazione rilevanti nel caso dei Web services sono 4: IETF (Internet Engineering Task Force) W3C (World Wide Web Consortium) OASIS (Organization for the Advancement of Structured Information Standards) WS-I (Web Services Interoperability Organization) Giorgio Ghisalberti & Marco Masseroli, PhD 13 Web Service standard stack Molto W3C oriented Source: L. Wilkes, The Web Services Protocol Stack Giorgio Ghisalberti & Marco Masseroli, PhD 14

8 Bioinformatica e Biologia Computazionale per la Medicina Molecolare Web Service Description Language (WSDL) Giorgio Ghisalberti & Marco Masseroli, PhD 15 Introduzione WSDL è un linguaggio XML-based che descrive l interfaccia di un Web Service Descriva cosa il Web Service fa Non descrive come il Web Service lavora! I servizi sono black-box WSDL descrive la parte pubblica di un servizio, cioè la sua interfaccia verso l utente Nasconde tutti i dettagli interni Il WSDL non si riferisce ad alcun linguaggio di programmazione Giorgio Ghisalberti & Marco Masseroli, PhD 16

9 WSDL (A purely syntactic interface) Giorgio Ghisalberti & Marco Masseroli, PhD 17 Concetti principali Abstract definition: PortType: gruppo di operazioni Operation: funzionalità di base Message: informazione scambiata Type: tipo di dato specifico per il servizio Concrete definition: Service: identifica il servizio Port: specializzazione delle operation della port su uno specifico protocollo Binding: associazione tra porttype e port Giorgio Ghisalberti & Marco Masseroli, PhD 18

10 Struttura Namespace utilizzati wsdl xsd soap tns <definitions> <types>... </types> <message>... </message> <porttype>... </porttype> <binding>... </binding> <service>... </service> </definitions> Giorgio Ghisalberti & Marco Masseroli, PhD 19 <definitions> È la radice della gerarchia Viene utilizzato per elencare i namespace utilizzati <definitions xmlns:soap=" xmlns:xsd=" xmlns:tns=" xmlns=" targetnamespace=" >... </definitions> Giorgio Ghisalberti & Marco Masseroli, PhD 20

11 <porttype> Raggruppamento logico di <operation> Definisce una funzionalità che il servizio mette a disposizione All interno del medesimo WSDL ci possono essere più <porttype> Consiglio: metterne solo una porttype per servizio. <porttype name= GestionalePT"> <operation name= GetArticoliFattura"> <documentation>richiede una fattura</documentation> <input message="tns:richiestaarticolifattura"/> <output message="tns:rispostaarticolifattura"/> </operation> </porttype> Giorgio Ghisalberti & Marco Masseroli, PhD 21 <operation> Definisce una interazione del servizio con l esterno Ce ne sono di 4 tipi a seconda del pattern di comunicazione: 1. Request-Response (input-output) 2. Solicit-Response (output-input) 3. One-way (input) 4. Notification (output) L interazione può quindi essere Sincrona (caso 1. e 2.) Asicrona (caso 3. e 4.) Giorgio Ghisalberti & Marco Masseroli, PhD 22

12 <message> Definisce i messaggi che poi saranno scambiati attraverso le <operation> Possono riferirsi a: Tipi predefiniti Tipi definiti in <types> <message name= richiestaarticolifattura"> <part name= PIVA" element="tns:tpiva"/> <part name= Ordine" element="tns:tordine"/> </message> <message name= rispostaarticolifattura"> <part name= Fattura" element="xsd:tarticoli"/> </message> Giorgio Ghisalberti & Marco Masseroli, PhD 23 <types> Permette di definire tipi di dato Questi tipi sono usati all interno del WSDL I tipi vengono definiti attraverso costrutti XSD <types> <xsd:element name= tpiva" type="xsd:string"/> <xsd:element name="tordine" type="xsd:integer"/> <xsd:element name="tarticolo" type="xsd:string"/> <xsd:complextype name="tarticoli"> <xsd:sequence> <xsd:element name= linea" type="tns:tarticolo maxoccurs="unbounded"/> </xsd:sequence> </xsd:compl extype> </types> Giorgio Ghisalberti & Marco Masseroli, PhD 24

13 <binding> Specializza le <operation> in una porttype e le associa ad un protocollo Protocolli possono essere SOAP, SMTP, HTTP Viene definito anche l EPR (End-Point Reference), dove cioè l operazione può essere invocata <binding name= GestionaleSOAP" type="tns:gestionalept"> <soap:binding transport= style="document"/> <operation name= GetArticoliFattura"> <soap:operation soapaction= style="document"/> <input> <soap:body use="literal"/> </input> <output> <soap:body use="literal"/> </output> </operation> <binding> Giorgio Ghisalberti & Marco Masseroli, PhD 25 <service> Rappresenta l effettivo servizio invocabile Elenca tutte le port (specializzazioni di porttype) messe a disposizione <service name= GestionaleService"> <documentation> Interfaccia con il sistema gestionale </documentation> <port name= GestionaleSoapPort binding="tns:gestionalesoap"> <soap:address location=" </port> </service> Giorgio Ghisalberti & Marco Masseroli, PhD 26

14 Bioinformatica e Biologia Computazionale per la Medicina Molecolare Simple Object Access Protocol (SOAP) Giorgio Ghisalberti & Marco Masseroli, PhD 27 Introduzione SOAP è un protocollo di interoperabilità di alto livello È di alto livello perché poggia su protocolli di trasporto preesistenti (HTTP, SMTP) È un protocollo di interoperabilità poiché utilizza XML per specificare: Il formato del messaggio Il contenuto del messaggio Definisce il formato dei messaggi scambiati tra i WS e le applicazioni che vi accedono Giorgio Ghisalberti & Marco Masseroli, PhD 28

15 Obiettivi SOAP vuole essere un protocollo Semplice Flessibile Indipendente dalla piattaforma Non proprietario La sua specifica per questo è un documento XML È stato realizzato da un gruppo di lavoro comprendente diverse aziende del settore Giorgio Ghisalberti & Marco Masseroli, PhD 29 Versioni Attualmente è stata approvata dal W3C la versione È comunque molto utilizzata la vecchia versione 1.1 che non si discosta molto Attenzione! La versione 1.1. Non è una W3C recommendation, lo è solo la versione 1.2 Giorgio Ghisalberti & Marco Masseroli, PhD 30

16 Esempio di messaggio SOAP <soap:envelope xmlns:soap= soap:encodingstyle= > <soap:header> <soapsec:signature xmlns:soapsec= > </soapsec:signature> </soap:header> <soap:body> <sal:getarticolifattura xmlns:sal= <sal:richiestaarticolifattura> <sal:piva> </sal:piva> <sal:ordine>9393</sal:ordine> </soap:body> </soap:envelope> Giorgio Ghisalberti & Marco Masseroli, PhD 31 E il destinatario? Il messaggio SOAP non definisce l origine e il destinatario del messaggio È compito del protocollo di trasporto (HTTP, SMTP, ) ospitare queste informazioni Il messaggio SOAP può però influire sull instradamento del messaggio attraverso il concetto di header Giorgio Ghisalberti & Marco Masseroli, PhD 32

17 Struttura del messaggio SOAP Un messaggio SOAP è racchiuso all interno dell elemento <envelope> Un envelope è composto da header e body L elemento header è opzionale L elemento body è obbligatorio Fonte: Java Web Service Tutorial, Sun Microsystems Giorgio Ghisalberti & Marco Masseroli, PhD 33 Header Raccoglie meta-informazioni sul messaggio È un meccanismo (opzionale) di estendibilità del messaggio SOAP Solitamente utilizzati per: Meccanismi di sicurezza Supporto transazionale Routing Giorgio Ghisalberti & Marco Masseroli, PhD 34

18 Body Contiene le informazioni indirizzate al destinatario del messaggio Il suo contenuto è arbitrario e dipende dal messaggio Questo elemento è obbligatorio La specifica SOAP definisce il formato del body solo nel caso in cui il messaggio è un messaggio di errore (fault) Giorgio Ghisalberti & Marco Masseroli, PhD 35 <soap:envelope> Sintassi È letteralmente la busta all interno della quale è inserito il messaggio SOAP (<soap:header>+<soap:body>) È definito all interno del namespace: In questo namespace sono inseriti anche gli altri elementi specifici di un messaggio SOAP Il meccanismo del namespace in questo caso è utilizzato anche per gestire le versioni di SOAP utilizzate nel messaggio Giorgio Ghisalberti & Marco Masseroli, PhD 36

19 <soap:header> Sintassi La specifica SOAP definisce solo il formato del tag Header e non del suo contenuto I formati degli Header entries sono definiti da altre specifiche relative agli obiettivi del meta-dato La specifica SOAP richiede però che la specifica di un entry includa gli attributi: actor / role mustunderstand relay Giorgio Ghisalberti & Marco Masseroli, PhD 37 Actore - Role L attributo actor (role in SOAP 1.2) identifica chi ha il compito di processare la meta-informazione contenuta nell header Un actor è quindi una applicazione identificata dal proprio URI Se l attributo actor in un header: non è specificato allora l actor predefinito è il destinatario del messaggio è allora l header sarà processata dalla prossima applicazione che riceve il mesaggio Giorgio Ghisalberti & Marco Masseroli, PhD 38

20 Bioinformatica e Biologia Computazionale per la Medicina Molecolare Universal Description Discovery Integration (UDDI) Giorgio Ghisalberti & Marco Masseroli, PhD 39 UDDI OASIS standard (v. 3) Inizialmente era una semplice proposta congiunta tra IBM, SAP, BEA, In UDDI la dervice discovery è guidata da: Query basate su keyword-based Navigazione su tassonomie pre-definite: UNSPSC ISO 3166 NTIS - NAICS UDDI supporta la pubblicazione di servizi generici e non necessariamente di Web service È una base dati ordinata ed indicizzata che consente la publicaizone dei dati e dei servizi offerti su Internet Giorgio Ghisalberti & Marco Masseroli, PhD 40

21 Modello di pubblicazione con UDDI Un service provider o un gruppo di service provider concorda su una tipologia di servizio e specifica: Cosa il servizio fa Come può essere usato Tutti possono offrire un servizio conforme con queste specifiche Sia la specifica del tipo di servizio, che dei servizi reali che sono di quel tipo, devono poter essere accessibili Giorgio Ghisalberti & Marco Masseroli, PhD 41 L acronimo UDDI Universal Description: UDDI non si basa su un approccio specifico per la descrizione di un servizio (WSDL è solo uno dei possibili) Universal Discovery: la ricerca dei servizi può avvenire in diversi modi white pages: rispetto ai provider di servizi yellow pages: rispetto alla classificazione dei servizi green pages: rispetto alla tipologia dei servizi Universal Integration: servizi sono descritti indipendentemente dalla tecnologia con cui sono realizzati Giorgio Ghisalberti & Marco Masseroli, PhD 42

22 Architettura UDDI Interfaccia per navigare entrambe i registry Specifiche dei servizi reali Specifiche delle classi di servizi Giorgio Ghisalberti & Marco Masseroli, PhD 43 UDDI Data Model from C. von Riegen (ed), UDDI Version 2.03 Data Structure Reference Giorgio Ghisalberti & Marco Masseroli, PhD 44

23 UDDI Query Model Il processo di ricerca è effettuato principalmente manualmente: navigando una delle tassonomie possibili utilizzando parole chiave Ho bisogno di sapere esattamente come le informazioni sono organizzate nel registro Giorgio Ghisalberti & Marco Masseroli, PhD 45