infm2 :: AW1 :: SOA (2)

25.05.2005

infm2 :: AW1 :: SOA (2)

Transaktionsmanagement mit Services und Geschäftsprozessen

Martin Gerlach

25.05.2005 infm2 :: AW1 :: SOA (2) :: Martin Gerlach 2

Agenda

Motivation: Ferienclub Klassische Transaktionen Services und Transaktionen Long Running Distributed Transactions Geschäftsprozesse Ausblick: AW2+Projekt


Agenda



Motivation :: Verteilte Services im Ferienclub

FerienclubAutovermietung B

Restaurant[Ort, Preiskl., …]

Reservierungs-Service

Hotel[Ort, Preiskl., …]


Kino[Ort, Genre, …]


Autovermietung A[Attribute…]


Kalender-Service

Reservierungs-Broker-Service

Payment-Service

Anw

en

dung


Motivation :: Club-Anwendungen sollen funktionieren

Kombinierte Buchung von Leistungen Mietwagen + Restaurant + Auswärtiges Hotel + Bezahlung Getränkebestellung + Bezahlung Buchen von Sportgerät/-plätzen …

Geht nur mit zuverlässigem "Transaktionskonzept"

"(Geschäfts)Prozesse" definieren die Abfolge der Service-Aufrufe


Agenda



Klassischer Transaktionsbegriff

Transaktion [10, 11]

Handel: Geschäftsvorfall (Business Transaction) Datenbanken: Allgemein zugängliche Daten bei Zugriff

durch mehrere Clients konsistent halten Ausgeweitet von Datenbanken auf andere Ressourcen

Atomicity, Consistency, Isolation, Durability Verteilte Transaktionen

Gesamtsystem nach der Transaktion konsistent Erweiterte Konzepte [nach [2]]

Nested TX + Open Nested TX Saga SplitJoin ConTracts Long Running Activity


Klassische verteilte TX :: Zuverlässigkeit

2 Phase Commit (2PC) Koordinator (C) steuert Knoten A und B

aus [1]

… und andere (3PC etc.), die auch den Ausfall des Koordinators berücksichtigen


Klassische verteilte TX :: Zeit

Üblicherweise vollautomatisch

Daher "schnell" Typischer Abstand zwischen 2PC "PREPARE" und "COMMIT"

im Millisekunden/Sekunden-Bereich [1]

Bei Timeout ROLLBACK


Agenda

Motivation: Ferienclub Klassische Transaktionen Services und Transaktionen

Nutzung klassicher TX Zeitbetrachtung

Long Running Distributed Transactions Geschäftsprozesse Ausblick: AW2+Projekt


… und zwar hier

Services :: Nutzung klassischer TX

Jeder Service kann für die Erfüllung seiner Aufgabe, klassische – auch verteilte – Transaktionen nutzen

Der gesamte Prozess muss aber auch gesichert sein …


Services :: Verteilte Services im Ferienclub

FerienclubAutovermietung B

Restaurant[Ort, Preiskl., …]


Hotel[Ort, Preiskl., …]


Kino[Ort, Genre, …]


Autovermietung A[Attribute…]


Kalender-Service

Reservierungs-Broker-Service

Payment-Service

Anw

en

dung


Services :: Verteilung und Zeit

Hochgradige Verteilung Über unterschiedliche Organisationen

Abarbeitung eines Requests Ist u. U. nicht vollautomatisch Kann u. U. "lange dauern" Besonders dann, wenn andere Services (entfernt)

aufgerufen werden

Mit ACID TX und 2PC würden Ressourcen für zu lange Zeit gesperrt bleiben

Folge: Man benötigt ein Konzept für "Long Running Distributed Transactions"


Agenda

Motivation: Ferienclub Klassische Transaktionen Services und Transaktionen Long Running Distributed Transactions

Überblick, Konzepte Lösungen: BTP, THP, WS-*

Geschäftsprozesse Ausblick: AW2+Projekt


Long Running Distributed Transactions

"Long-running activities can be structured as many independent, short-duration transactions, to form a 'logical' long-running transaction." [1]

Anforderungen Verteilung Lange Laufzeit Ressourcen sollen nicht zu lange gesperrt bleiben

ACID zu restriktiv Einzelsysteme sollen schnell "committen" Aber der Mietwagen soll nicht gebucht bleiben, wenn das

Restaurant ausgebucht ist… Optimistische Nebenläufigkeitskontrolle


Long Running Distributed TX :: Kompensation

Wenn ACID nicht erwünscht ist, benötigt man kompensierende Aktionen Typischerweise auch über Service Call

Beispiel (aus [1]) t1: Mietwagen/Taxi t2: Restaurant t3: Theater t4: Hotel (ausgebucht) tc1: Storno t2/t3 t5': Kino t6': More fun stuff


Long Running Distributed TX :: Systementwurf

Hochgradige Verteilung von Anfang an berücksichtigen Nicht erstmal alles als lokal, schnell, verfügbar, zuverlässig

betrachten. Unzuverlässigkeiten, Verzögerungen etc. müssen u. U.

zunächst simuliert werden (z.B. beim Prototyping)

Architektur muss für verteilte Services gebaut werden (nicht andersherum)

Service Oriented Architecture


Long Running Distributed TX :: Lösungen :: BTP

Business Transaction Protocol (OASIS) [2, 17]

Koordinator-basiert (ähnl. 2PC) Applikation hat Kontrolle über beide Commit-Phasen

durch Business-Logik "Open Top" Commit Protocol Normale Kontroll-Verben

BEGIN, COMMIT, ROLLBACK Neue Kontroll-Verben

PREPARE, CONFIRM, CANCEL



Zwei Arten von Transaktionen Atoms

Garantiert konsistent, alle Teilnehmer sehen gleiches Ergebnis (confirm oder cancel)

Cohesions Teilnehmer können unterschiedliche Ergebnisse haben 2-Phasen-Protokoll erlaubt genaue Parametrisierung welche

Teilnehmer "confirmed"/"canceled" werden Nur "confirmed" Teilnehmer sehen das gleiche Ergebnis Dadurch teilweise Aufhebung von "Atomicity" und

"Isolation"



Gedacht für QoS-Layer

aus [1]



Optimierungen und weitere Details in [1], [2], [17]

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8" ?><SOAP:Envelope

SOAP:encodingStyle="http://schemas.xmlsoap.org/soap/encoding/"xmlns:SOAP="http://schemas.xmlsoap.org/soap/envelope/">

<SOAP:Body><btp:begin transaction-type="atom"

xmlns:btp="urn:oasis:names:tc:BTP:1.0:core"/></SOAP:Body>

</SOAP:Envelope>

Für Web Services über SOAP 1.1:


Long Running Distributed TX :: Lösungen :: THP

Tentative Hold Protocol [2, 18]

Nicht-blockierende Sperren vor der TX "Reservierung" Paradigma "Online-Ordering" Nachrichten-basiert Wenn ein reservierender Prozess "committed", werden

andere benachrichtigt Framework: THP-Koordinatoren auf Requestor- und

Provider-Seite Sollten durch Firewall kommunizieren können Requestor/Provider-spezifische APIs Verwaltung der Sperren



aus [2]



Erweiterung: Web Service Tentative Hold and Compensation Composition Transaction Model

Dynamische Service-Choreography Reihenfolge Parallel/Sequentiell Constraints

Kompensierung

Kompliziert… [2] / AW2 / Projekt …

aus [2]


Long Running Distributed TX :: Lösungen :: WS-*

WS-* Spezifikationen WS-Addressing WS-Coordination WS-Policy WS-Security …

Nur Web Services BEA, IBM, Microsoft, VeriSign u.a. Praktisch für alles rund um Web Serivces

http://www.ibm.com/developerworks/views/webservices/standards.jsp



[5]


Long Running Distributed TX :: Lösungen :: WS-Coordination

Coordination Framework

1. Coordination Services (WS-Coordination Spec) Activation Service Registration Service Coordination Service

2. Coordination Protocols (WS-Transaction Specs) Protocol for Atomic Transactions Protocol for Business Transactions (Long Running TX)



aus [8]



Transaktionsprotokolle kombinierbar

aus [8]



Coordination Context

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?><S:Envelope xmlns:S="http://www.w3.org/2001/12/soap-envelope"><S:Header> . . . <wscoor:CoordinationContext xmlns:wsme="http://www.w3.org/2002/06/msgext"

xmlns:wscoor="http://www.w3.org/2002/06/Coordination"xmlns:myApp="http://www.w3.org/2002/06/myApp">

<wsme:Identifier>http://foobaz.com/SS/1234</wsme:Identifier> <wsme:Expires>2005-06-30T13:20:00.000-05:00</wsme:Expires> <wscoor:CoordinationType> http://xml-soap.org/2002/06/AtomicTransaction </wscoor:CoordinationType> <wscoor:RegistrationService> <Address>http://myservice.com/mycoordinationservice/registration</Address> <myApp:BetaMark> ... </myApp:BetaMark> <myApp:EBDCode> ... </myApp:EBDCode> </wscoor:RegistrationService> <myApp:IsolationLevel>RepeatableRead</myApp:IsolationLevel> </wscoor:CoordinationContext> . . . </S:Header>


Long Running Distributed TX :: Lösungen :: WS-AtomicTransaction

aus [8]


Long Running Distributed TX :: Lösungen :: WS-BusinessActivity

aus [8]



Spezifikationen teilweise noch nicht vollständig

Implementierungen?

Security ( Thies) WS-Policy WS-Security


Agenda

Motivation: Ferienclub Klassische Transaktionen Services und Transaktionen Long Running Distributed Transactions Geschäftsprozesse

SOA Einordnung BPEL4WS

Ausblick: AW2+Projekt


Geschäftsprozesse

Geschäftsprozess Technischer Prozess

Technischer Prozess Services

Analyse, Modellierung für Technische Prozesse: "Service-based processes: design for business and technology"[13]

Technischer Prozess ist auch ein Service

Geschäftsprozessmodellierung


Geschäftsprozesse :: SOA Einordnung

SOA Schicht: "Process Layer" (Sven) Service Orchestration + Choreography [3, 4]


Geschäftsprozesse :: Integration

Organisation der Aktivitäten eines Prozesses Verschiedene existierende Services werden aufgerufen Patterns (Sven) zur Prozess-Integration [5, 6]

Seriell und/oder parallel

nein ja

Serieller Prozess Paralleler ProzessWork Flow

Eine Nachricht BrokerRouter

parallel

seri

ell

nein

ja


Geschäftsprozesse :: BPEL4WS

[5]


Geschäftsprozesse :: BPEL4WS

XML-basierte Modellierungssprache für Service-basierte Prozesse [9]

Kontrollsemantik auf Mengen von Interaktionen mit Services, die Bestandteil des Prozesses sind

Runtime Engine benötigt, z. B. BPWS4J [19]

Rekursiv: BPEL Prozesse sind Web Services

Grober Ablauf Aufruf ("Receive") Logik + Service-Aufrufe Antwort ("Reply")


Geschäftsprozesse :: BPEL4WS Tooling<process expressionLanguage="Java" name="Process" xmlns:wsdl="http://www.example.com/process/interface" xmlns:wsdl0="http://service1/Serivce1" xmlns:wsdl1="http://service2/Serivce2" ... > <partnerLinks> <partnerLink name="PartnerLink" partnerLinkType="wsdl:PartnerLinkType" partnerRole="ProcessRole"/> <partnerLink name="PartnerLinkA" partnerLinkType="wsdl0:PartnerLinkType" partnerRole="ProcessRole"/> <partnerLink name="PartnerLinkB" partnerLinkType="wsdl1:PartnerLinkType" partnerRole="ProcessRole"/> </partnerLinks> <variables> <variable name="InputVariable" messageType="wsdl:InputMessage"/> <variable name="VariableB" messageType="wsdl0:MessageB"/> <variable name="VariableE"messageType="wsdl1:MessageE"/> </variables> <sequence> <receive createInstance="yes" partnerLink="PartnerLink" variable="InputVariable"/> <switch> <case condition="DefinedByJavaCode"> <wpc:condition> <wpc:javaCode><![CDATA[return getInputVariable().getContents().startsWith("A"); ]]></wpc:javaCode> </wpc:condition> <sequence> <invoke inputVariable="InputVariable" operation="OperationA" outputVariable="VariableB" partnerLink="PartnerLinkA" portType="wsdl0:PortTypeA"/> <assign> <copy> <from part="NumParam" variable="VariableB"/> <to part="contents" variable="InputVariable"/> </copy> </assign> </sequence> </case> <otherwise> ... </otherwise> </switch> <reply operation="InputOperation" partnerLink="PartnerLink" variable="InputVariable"/> <terminate/> </sequence></process>


Geschäftsprozesse :: BPEL4WS & WS-*

Interessantes Paper [3] zur Kombination von BPEL4WS und WS-Coordination mittels WS-Policy[7]

Beispiel 1 "Coordinated BPEL-PartnerLinks":

<wsp:Policy wsu:Name="tns:WSATPolicy"> <wsce:CoordinatedService CoordinationType= "http://schemas.xmlsoap.org/ ws/2003/09/wsat"> <wsce:Protocol ProtocolIdentifier= "http://schemas.xmlsoap.org/ ws/2003/09/wsat#Durable2PC"/> </wsce:CoordinatedService></wsp:Policy>


Geschäftsprozesse :: BPEL4WS & WS-*

Beispiel 2"Coordinated BPEL-Scope":

<service name="ABCBankService" <port name="creditAccount" binding="tns:CreditBinding" wsp:PolicyRefs="tns:WSATPolicy" > <soap:address location=…/> </port></service>


Agenda



Ausblick: AW2 + Projekt (infm3)

Vorschlag für Gesamt-Architektur mit Tobias Kraue, Thies Rubarth, Sven Stegelmeier

Web Services Transaktionen: Konzept, Architektur

WS-* BTP/THP Features evtl. einfließen lassen Bereitstellung von Framework und Templates

Geschäftsprozesse: Service Orchestration + Choreography Konzeptionell Hands-on: Implementierungen testen, z.B. IBM/Rational Transaktionen BPEL4WS + WS-* ausprobieren(?) Hier könnte sich herausstellen, dass das in unserem Fall

mit Kanonen auf Spatzen geschossen ist.


Referenzen :: Haupt

1. Mark Little, "Service-oriented Computing: Transactions and Web Services", Communications of the ACM, Volume 46 Issue 10, Oktober 2003

2. Benchaphon Limthanmaphon, Yanchun Zhang, "Web Service Composition Transaction Management", Proceedings of the fifteenth conference on Australasian database - Volume 27, Januar 2004

3. Stefan Tai, Rania Khalaf, Thomas Mikalsen, "Composition of Coordinated Web Services", Proceedings of the 5th ACM/IFIP/USENIX international conference on Middleware, Oktober 2004

4. Girish B. Chafle, Sunil Chandra, Vijay Mann, Mangala Gowri Nanda, "Decentralized Orchestration of Composite Web Services", Proceedings of the 13th international World Wide Web conference on Alternate track papers & posters, Mai 2004

5. Mark Endrei et. al., "Patterns: Service Oriented Architecture and Web Services", IBM ITSO Redbook SG246303, April 2004

6. Martin Keen et. al., "Patterns: Serial and Parallel Processes for Process Choreography and Workflow", IBM ITSO Redbook SG246306, April 2004

7. WS-* Spezifikationen, Überblick: http://www.ibm.com/developerworks/views/webservices/standards.jsp (WS-Addressing, WS-Coordination, WS-AtomicTransaction, WS-BusinessActivity, …)

8. Tom Freund, Tony Storey, "Transactions in the world of Web services", http://www.ibm.com/developerworks/webservices/library/ws-wstx1/ und http://www.ibm.com/developerworks/webservices/library/ws-wstx2/, August 2002

9. BPEL4WS: http://www.ibm.com/developerworks/library/specification/ws-bpel/ 10. Tanenbaum, van Steen, "Distributed Systems", Prentice Hall, 200211. Couloris, Dolimore, Kindberg, "Distributed Systems", Pearson Education, 2001


Referenzen :: Interessant

12. Martin Gudgin, "Web Services: Secure, reliable, transacted: innovation in Web Services architecture", Proceedings of the 2004 ACM SIGMOD international conference on Management of data, Juni 2004

13. Martin Henkel, Jelena Zdravkovic, Paul Johannesson, "Service-based Processes: Design for Business and Technology", Proceedings of the 2nd international conference on Service oriented computing, November 2004

14. Anis Charfi, Mira Mezini, "Service composition: Hybrid Web Service Composition: Business Processes Meet Business Rules", Proceedings of the 2nd international conference on Service oriented computing, November 2004

15. Fabien Baligand, Valérie Monfort, "Service security: A Concrete Solution for Web Services Adaptability Using Policies and Aspects", Proceedings of the 2nd international conference on Service oriented computing, November 2004

16. http://www.ibm.com/developerworks/webservices (Sehr viele Ressourcen zu SOA und Web Services)

17. Business Transaction Protocol (BTP) bei OASIS: http://www.oasis-open.org/committees/tc_home.php?wg_abbrev=business-transaction

18. Jerry Roberts, Krishnamurthy Srinivasan et al., "Tentative Hold Protocol (THP)": http://www.w3.org/TR/tenthold-1/ und http://www.w3.org/TR/tenthold-2/

19. BPWS4J (BPEL4WS Java Runtime): http://www.alphaworks.ibm.com/tech/bpws4j

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