Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Campus Cornélio Procópio
Computação Orientada a Serviços
Elias Canhadas Genvigir
Roteiro de Apresentação
• Introdução
• Problema
• Computação Orientada a Serviços
• Serviços
• SOAP
• WSDL
• UDDI
• SOA
Introdução
• Objetivo inicial:
Apresentar aula de revisão dos conceitos sobre Web Services.
• Tema.................:
Computação Orientada a Serviços, abordando seus princípios.
• Desenvolvimento:
Explorar os fundamentos da Computação Orientada a Serviços e
observar de que forma ela pode apresentar soluções para o
desenvolvimento de sistemas.
1) Exposição de slides
2) Apresentação de exemplos
Problema
Organizações são cada vez mais dependentes da sua infra-estrutura de Tecnologia
da Informação.
Dependência...........:
Tomada de decisões;
Redução de custos;
Gerenciamento de recursos;
Outros.
Desafio: Organizações desenvolverem soluções próprias para cada uma de suas
necessidades.
Problemas:
Controle da comunicação entre diferentes aplicações;
Reuso de componentes; e
Comunicação de sistemas existentes com novas tecnologias.
(RAKIC; MEDVIDOVIC, 2001)
Problema
1.
De que maneira a Computação Orientada a Serviços pode contribuir para
solucionar os problema apresentados?
Três classes de problemas:
•os ambientais
•os organizacionais
• e os de fatores técnicos (associados ao processo)
Computação Orientada a Serviços - SOC
BSD Sockets
CORBA, RMI,
DCOM, COM, DDE,
OLE, .NET...
NFS - Sun
SMB - Microsoft
RPC
Sistemas
Distribuídos
Sockets
Serviços
Web
Cliente/
Servidor
XDR
Stubs e
Skeletons
1970
1980
IDL
3 camadas
1990
2000
Computação Orientada a Serviços - SOC
- Três principais elementos:
1. Serviços Web.
2. Arquitetura Orientada a Serviços – SOA.
3. Gerenciamento de Processos de Negócio – BPM.
- Extensible Markup Language – XML como elo de convergência.
Serviço Web
- Agrega: interoperabilidade de
serviços, independência de
plataforma, reuso e suporte a
processos de negócio.
Computação Orientada
a Serviços
Gerenciamento de
Processos de
Negócio
Arquitetura
Orientada a
Serviços
Primeiro Elemento do SOC
Serviços
Um serviço é um local de uma rede em que um software recebe e envia,
opcionalmente, mensagens.
•Padrões de troca de mensagens;
•Contrato entre requisitor e fornecedor através de dados da mensagem;
•Metadados descrevem o endereço de rede para o serviço, as operações
que ele suporta, seus requisitos para a confiabilidade, segurança e
controle de transações.
É dividido em três partes
• Duas dessas partes são chamadas de camadas;
• e a outra de implementação.
Partes de um Serviço
continuação…
•A primeira camada – Mapeamento
•A segunda camada – Descrição
•A terceira parte - Implementação do serviço
Camada de
Mapeamento
Serviço
Implementação
do Serviço
Serviço
Implementação
do Serviço
Camada de
Descrição do
Serviço
Serviço
Implementação
do Serviço
Serviço
Implementação
do Serviço
Partes de um Serviço
Camada 1: Mapeamento - consiste dos padrões de troca e elementos
de comunicação como o endereço de rede do serviço.
Camada 2: Descrição - contem a descrição da implementação do
serviço, ou seja, as operações suportadas e os requisitos de segurança, confiabilidade e
controle de transações.
Terceira parte: Implementação do serviço ou agente executável (MAAMAR et al.,
2004), consiste da própria implementação das operações do serviço e pode ser feita para
qualquer ambiente através de variáveis de execução definidas, tipicamente, por sistemas
de software e/ou linguagens de programação.
Serviço Web
• Especialização de um serviço.
• É uma aplicação programável que é acessível como um componente através
de protocolos desenvolvidos para a Web.
• A arquitetura de um Serviço Web consiste de especificações:
•Simple Oriented Protocol - SOAP
•Web Services Description Language - WSDL
•Universal Description Discovery and Integration – UDDI
Serviço Web
continuação…
Podem fazer uso de fraco acoplamento permitindo que programas que realizam tarefas
simples interajam entre si provendo serviços mais amplos.
Funcionamento:
•
•
•
•
Interação de um serviço requisitante com um serviço provedor através de descritores.
Publicação da descrição do Serviço Web em WSDL.
O requisitor acessa essa descrição usando ou não o UDDI.
A execução de um serviço no provedor é requerida enviando as mensagens através do
SOAP.
Registro do Serviço
Pesquisa em
UDDI ou WSDL
Requisitor do
Serviço
Registra em
UDDI
Vincula em
SOAP
Publica em
WSDL
Provedor do
Serviço
Simple Object Access Protocol - SOAP
continuação…
• O SOAP é um protocolo projetado para a troca de informações estruturadas em
ambientes descentralizados e distribuídos;
• Definido pelo World Wide Web Consortium (W3C) http://www.w3.org/TR/soap/
• Está na versão 1.2;
• Baseado em XML;
• Define um mecanismo simples para expressar a semântica de aplicações;
• Fornece um modelo de empacotamento para codificação de dados dentro dos
módulos;
• Não é necessário o conhecimento do seu funcionamento para se criar e consumir um
Web Service.
Simple Object Access Protocol - SOAP
continuação…
Consiste de três partes:
1) um envelope que define uma estrutura para descrever o que compõe a mensagem e como
processá-la,
2) um grupo de regras codificadas para expressar instâncias de tipos de dados definidos pela
aplicação,
3) uma convenção para representar chamadas e respostas remotas. O SOAP pode ser usado
potencialmente em combinação com uma variedade de outros protocolos; entretanto, sua
definição original descreve seu uso sobre o protocolo HTTP.
SOAP – Estrutura XML
Envelope
Header
Dados de sistema
(opcional)
<SOAP-ENV:envelope>
<SOAP-ENV:header>
</SOAP-ENV:header>
<SOAP-ENV:body>
<SOAP-ENV:fault>
</SOAP-ENV:fault>
</SOAP-ENV:body>
</SOAP-ENV:envelope>
Body
Endereçamento
Segurança
Transações
...
Fault
Dados de negócio
Tipo de erro
Mensagem de erro
Web Services Description Language - WSDL
• O WSDL é um formato escrito em XML para descrever serviços como uma coleção
de elementos para comunicação capazes de executar trocas de mensagens.
• É um vocabulário XML para criar contratos de serviços;
• Cada serviço é definido por um contrato WSDL;
• O contrato WSDL contém toda a informação necessária para criar um cliente capaz de
comunicar com o Web Service;
• Definido pelo World Wide Web Consortium (W3C) http://www.w3.org/TR/wsdl20/
• Versão 2.0;
• Várias ferramentas para criar os contratos WSDL – AXIS, JAX-WS.
Web Services Description Language - WSDL
continuação…
• Define padrões para automatizar a comunicação entre aplicações.
• Encapsula as funcionalidades de um serviço em um alto nível de abstração.
• Descreve um Serviço Web em duas partes:
1)
Abstrata - descreve em XML os termos dos envios e recebimentos de mensagens
independentemente da linguagem utilizada no sistema.
2)
Concreta - especifica os padrões de transporte e de interfaces, incluindo as
implementações de interfaces.
Web Services Description Language - WSDL
continuação…
Exemplo -WSDL
01 <?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
02
03 <definitions name="Hello"
04 targetNamespace="http://hello"
05 xmlns:tns="http://hello"
06 xmlns="http://schemas.xmlsoap.org/wsdl/"
07 xmlns:xsd="http://www.w3.org/2001/XMLSchema"
08 xmlns:soap="http://schemas.xmlsoap.org/wsdl/soap/">
09 <types>
10 <xsd:schema elementFormDefault="qualified"
11
targetNamespace="http://hello">
12
13 <xsd:complexType name="sayHelloType">
14
<xsd:sequence>
15
<xsd:element name="name" type="xsd:string" />
16
</xsd:sequence>
17 </xsd:complexType>
18 <xsd:element name="sayHello" type="tns:sayHelloType" />
19
20 <xsd:complexType name="sayHelloResponseType">
21 <xsd:sequence>
22 <xsd:element name="return" type="xsd:string" />
23 </xsd:sequence>
24 </xsd:complexType>
25 <xsd:element name="sayHelloResponse” type="tns:sayHelloResponseType" />
26
27 </xsd:schema>
28 </types>
29
O 'service' define um 'port' (linhas 57-61) que é uma interface concreta de acesso ao serviço. O
endereço de acesso é indicado na linha 59.
O 'port' concretiza a interface abstracta do 'port type' (linhas 37-42), através do 'binding' (44-55).
O 'port type' define a 'operation' "sayHello" (38-41), que tem como 'input' e 'output',
respectivamente as 'message': "tns:sayHelloRequest" (30-32) e "tns:sayHelloResponse" (33-35).
Cada 'message' tem pelo menos uma 'part'. Cada 'part' é definida por um tipo ou elemento XSD.
Neste caso são usados os elementos "sayHello" (18) e "sayHelloResponse" (25).
Os tipos são os 'complexTypes' "sayHelloType" (13-17) e "sayHelloResponseType" (20-24).
Os Namespaces (3-8, 11) permitem saber onde são definidos os vários elementos XML que são
necessário no WSDL.
30 <message name="sayHello">
31 <part name="parameters" element="tns:sayHello" />
32 </message>
33 <message name="sayHelloResponse">
34 <part name="result" element="tns:sayHelloResponse" />
35 </message>
36
37 <portType name="HelloPortType">
38
<operation name="sayHello">
39
<input message="tns:sayHello" name="sayHello"/>
40
<output message="tns:sayHelloResponse" name="sayHelloResponse"/>
41
</operation>
42 </portType>
43
44 <binding name="HelloBinding" type="tns:HelloPortType">
45 <soap:binding transport="http://schemas.xmlsoap.org/soap/http" style="document" />
46
<operation name="sayHello">
47
<soap:operation soapAction="" />
48
<input>
49
<soap:body use="literal" />
50
</input>
51
<output>
52
<soap:body use="literal" />
53
</output>
54
</operation>
55 </binding>
56
57 <service name="HelloService">
58
<port name="HelloPort" binding="tns:HelloBinding">
59
<soap:address location="http://server:port/context/endpoint" />
60 </port>
61 </service>
62
63 </definitions>
WSDL de um Web Service "Hello
World", que tem uma operação
"sayHello", que recebe um nome e
devolve uma saudação.
Universal Description Discovery and Integration – UDDI
O UDDI provê uma plataforma independente para descrever serviços, características
de negócios e a integração de serviços de negócio usando como meio a Internet.
Definido pelo Organization for the Advancement of Structured Information Standards
(OASIS) http://uddi.org/pubs/uddi_v3.htm
Version 3.0.2
O principal foco da UDDI é a definição de um grupo de elementos que suporte a
descrição e apresentação de:
(1) negócios, organizações e provedores de serviços Web,
(2) disponibilidade de serviços Web,
(3) interfaces técnicas que podem ser usadas para acessar os serviços.
Plataforma
Além dos recursos apresentados, as especificações para Serviço Web possuem em seus
modelos padrões para:
• Segurança;
• Confiabilidade;
• Transações ; e
• Gerência de metadados.
Elementos foram padronizados e definidos com a finalidade de fornecer soluções
necessárias para suportar uma grande variedade de problemas em projetos.
Exemplo
Serviço para somar dois números em uma operação.
1) Criar um projeto -> Menu File -> new Project... -> Web -> Web Application -> Project
Name: “TesteWS” -> Server -> Apache Tomcat 6.x.
2) Na Pasta Source Packages -> botão direito -> new folder -> nome: “ws”.
3) No Frame Services -> botão direito no Apache Tomcat -> start.
4) Botão direito sobre o projeto TesteWS -> new Web Service -> Name:
“WSCalculadora” -> package -> “ws”
5) Design -> add operation -> name: “add” - type: int
parameters-> add
i: int
j: int
6) Aba Source ->Mudar o código da operação add:
@WebMethod(operationName = "add")
public int add(@WebParam(name = "i")
int i, @WebParam(name = "j")
int j) {
//TODO write your implementation code here:
return 0;
}
@WebMethod(operationName = "add")
public int add(@WebParam(name = "i")
int i, @WebParam(name = "j")
int j) {
int k=i+j;
return k;
}
Exemplo
7) Executar o projeto.
8) Testar o WS:
Usando o WS
1) Na pasta Source Packages -> botão direito -> new folder -> nome: “serv”.
2) Botão direito sobre o projeto TesteWS -> new Web Service Client... -> Project ->
botão Browse -> TesteWS -> “WSCalculadora” -> Package: digitar: “wscliente”
3) Botão direito sobre o projeto TesteWS -> new Servlet -> Class Name:
“SUsaCalculadora” -> Package: “serv”.
Usando o WS
4) No método processRequest Remover os comentários e adicionar linhas em branco.
Usando o WS
5) Arrastar a operação add do cliente para o espaço em branco.
6) Mudar os valores 0 para outros.
Usando o WS
7) Editar o index.jsp
7) Executar o Projeto
Segundo Elemento do SOC
Arquitetura Orientada a Serviço - SOA
SOA é um estilo de projeto e de desenvolvimento que guia os aspectos da criação
de serviços durante todo seu ciclo de vida.
Entidades resolvem ou dão suporte a seus problemas e necessidades.
Não existe necessariamente uma relação “um para um” entre as necessidades e as
capacidades de uma organização;
A Granularidade entre necessidades e capacidades variam do fundamental ao
complexo.
Uma dada necessidade pode requerer a combinação de numerosas capacidades
enquanto uma simples capacidade pode ser orientada a mais de uma necessidade.
Arquitetura Orientada a Serviço - SOA
continuação…
SOA fornece uma estrutura para alinhar necessidades e potencialidades permitindo
combinar as potencialidades e dirigí-las às necessidades.
Essa estrutura é composta de sete conceitos de projeto que formam o modelo de
definição do SOA:
• Serviço - permite o acesso a uma ou mais capacidades,
• Visibilidade – capacidade de interação entre provedor e requisitor,
• Interação - modo de desempenho e execução de ações do serviço,
• Aspectos do Mundo Real – propósito associado a interação do serviço,
• Descrição do Serviço – informações requeridas para usar um serviço,
• Contrato e Políticas – padrões para usar ou desenvolver um serviço,
• Contexto de Execução – parte instanciada de uma interação.
Terceiro Elemento do SOC
Business Process Management - BPM
O terceiro elemento que compõem o SOC é o Business Process Management – BPM.
Possui como principal foco o controle e uso de processos.
1)Na década de 90 era visto como um modelo associado a programas de qualidade.
Ponto de Partida
Preparação
Seleção do
Processo
Descrição do
Processo
Quantificar
o Processo
Ciclo contínuo de melhoria
Seleção das
Melhorias
Para o
Processo
Implementação
Business Process Management - BPM
continuação…
2) A partir do ano 2000 conceitos tecnológicos foram agregados.
• Business Process Management System – Composto de cinco elementos:
Usuário
Informações em
tempo real
Monitoração das Atividades de Negócio
Modelagem
de Processos
Execução de
Processos
Monitoração
de Processos
Web Services Business Process Execution Language – WS-BEPL
•
BPMS necessita de um protocolo de negócio para controle.
BPEL - Principal implementação para protocolo de negócio, definido pelo Organization for the
Advancement of Structured Information Standards (OASIS) http://docs.oasisopen.org/wsbpel/2.0/OS/wsbpel-v2.0-OS.html
•
Permite descrever, claramente, em uma plataforma independente, os aspectos comportamentais do
negócio.
•
Baseado em 10 metas:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
Serviços Web como base.
XML como formato de dados.
Possui um grupo de conceitos que suportam processos abstratos e executáveis
Controle de comportamento.
Manipulação de dados.
Propriedades e correlação (instância de processos).
Suporte ao Ciclo de vida.
Modelo para execução de transações.
Modularização.
Compatibilidade com funcionalidades dos serviços Web
Composição, Orquestração e Coreografia
O mecanismo de invocação de mensagens de um serviço Web é denominado Composição.
Dois tipos de Composição:
Orquestração
Contrato
Coreografia
SOAP
BPEL
SOAP
SOAP
Contrato
Contrato
Serviço
Web
Serviço
Web
BPEL
BPEL
Combinando BPM, SOA e Serviços Web
1º Modelo – Aplicações e Tecnologias
2º Modelo – Aplicações, Tecnologias
e Serviços
Serviço 1
Aplicações
Aplicação 1
Aplicação 2
Serviço 2
Serviço 3
Plataforma de Serviços Web
Aplicação 3
Camada de
Serviços
Camada de
Aplicações
Aplicações
Aplicação 1
Aplicação 2
Aplicação 3
Camada de
Aplicações
Tecnologias
Camada de
Tecnologias
Tecnologia 1
Tecnologia 2
Tecnologia 3
Tecnologias
Tecnologia 1
Tecnologia 2
Tecnologia 3
Camada de
Tecnologias
Combinando BPM, SOA e Serviços Web
3º Modelo – Aplicações, Tecnologias, Serviços e Processos
BPM
Processo 3
Processo 1
Processo 4
Processo 2
Serviço 1
Processo 5
Serviço 2
Camada de
Processos de
Negócio
Serviço 3
Plataforma de Serviços Web
Camada de
Serviços
Aplicações
Aplicação 1
Aplicação 2
Aplicação 3
Camada de
Aplicações
Tecnologias
Tecnologia 1
Tecnologia 2
Tecnologia 3
Camada de
Tecnologias
continuação…
Vantagens e Desvantagens
Desvantagens
• SOAP – protocolo lento comparado a
protocolos Binários como o IIOP
• Aumento de complexidade
• Necessidade de gerenciar processos
Vantagens
• Protocolo simples, legível para humanos,
transparente para firewalls e assíncrono
•Fraco acoplamento, reutilização
• Diminuição de impacto nas mudanças nos
processos
Conclusão
•A Computação Orientada a Serviços surge como mais uma solução tecnológica.
•Deve ser avaliado a implicação do uso ou da alteração de tecnologias antecedentes
•Tendência para o fornecimento de software como um serviço.
•Aumento da complexidade: SOA, SOAP, WSDL, UDDI, BPEL, etc...
•Volta a conceitos já abordados mas pouco explorados: Workflow, fraco acoplamento,
processos.
Referências
RAKIC, M.; MEDVIDOVIC, N. Increasing the confidence in o-the-shelf components: a software connector-based
approach. In: SYMPOSIUM ON SOFTWARE REUSABILITY: PUTTING SOFTWARE REUSE IN CONTEXT SIGSOFT, 2001. Proceedings... [S.l.]: ACM Special Interest Group on Software Engineering, 2001. v. 46, p. 11-18.
MAAMAR, Z.; SHENG, Q. Z.; BENATALLAH, B.; AL-KHATIB, G. A three-level specification approach for an
environment of software agents and web services. Electronic Commerce Research and Applications, Elsevier, v. 3, n.
3, p. 214-231, may 2004.
Discusão
Documento Estruturado
• Um documento estruturado é composto por conteúdo (texto, figuras, etc) e
informação sobre como ele está organizado.
Exemplo: um artigo técnico é usualmente composto por:
"título", "autores", "resumo", "seções" e "bibliografia", nesta ordem.
Os componentes ou elementos entre aspas representam uma parte estrutural do
documento.
• Um documento estruturado pode ser apresentado ao usuário de diferentes formas:
Impresso em papel, na tela de um navegador, na tela de um notebook ou de um
telefone celular ou em equipamentos multimídia.
• Um documento estruturado também pode ser enviado para armazenamento ou
processamento por algum software especializado como um Gerenciador de Banco de
Dados.
O Processo de Marcação
• Um processamento de texto requer informações adicionais para interpretar o texto
natural e o documento que está sendo processado.
• Estas informações são chamadas “marcação” e servem para dois propósitos:
1.
2.
Separar elementos lógicos para o documento;
Especificar as funções de processamento para serem executadas sobre esses
elementos.
• Duas categorias para linguagens de marcação:
1.
2.
Marcação Procedural – Instruções de processamento complexas embutidas na
marcação do documento - sistema de editoração TeX.
Marcação Generalizada – Descreve a estrutura do documento e outros atributos em
vez de especificar o processamento a ser feito. Define como programas podem ser
usados para processar o documento. - SGML
• A Marcação generalizada não restringe documentos a uma única aplicação, estilo
de formatação ou sistema de processamento
Evolução cronológica
• SGML foi criada no final da década de 60 pelos pesquisadores da IBM Goldfarb,
Mosher e Lorie.
• Goldfarb provou em 1974 que um analisador sintático (parser) é capaz de validar
um documento SGML sem realmente processá-lo. Em 1986 o SGML tornou-se um
padrão internacional e foi amplamente adotada por como padrão para intercâmbio
e armazenamento de documentos
• SGML → HTML 1.0 → HTML... → XML → HTML 4.01 → XHTML.
Standard Generalized Markup Language - SGML
• O SGML não possui um conjunto pré-definido de tags e de elementos, ela é na verdade
uma meta-linguagem para especificar linguagens de marcação. Ela não possui uma
semântica pré-definida.
• A sintaxe de uma linguagem de marcação definida através do SGML é especificada
através de construções coletadas num documento denominado DTD (Document Type
Definition) que define:
1) declarações de elementos;
2) possíveis marcações válidas para o elemento (a ordem, a obrigatoriedade, a quantidade, etc,)
3) declarações de atributos, que especificam os tipos de valores de atributos, valores default,
etc.
• O DTD define uma gramática para a linguagem de marcação do documento. A declaração
de um elemento e de seus atributos no DTD utiliza a notação gramatical EBNF (Extended
Backus-Naur Form).
XML - Extensible Markup Language
• A XML é uma meta-linguagem de marcação criada a partir do SGML, e tem os
seguintes objetivos:
1.
Prover o intercâmbio de documentos através da Web de forma
independente aos sistemas operacionais ou formatos de arquivos,
2.
Suportar uma grande gama de aplicações, permitindo a definição de
elementos pelo usuário (ou aplicação) para estruturar documentos,
3.
Facilitar a análise de documentos XML por programas,
4. Ser legível por humanos,
5. Ter uma especificação formal para a marcação de documentos.
• Organizar Documentos
• Modelo comum para Compartilhar dados
XML
• XML tornou-se um padrão internacional em 1998.
• Ao contrário da SGML, a XML não requer um DTD para cada documento.
• Se o documento XML possui um DTD associado e segue a gramática
especificada pelo DTD, então ele é dito válido.
• A validação de um documento garante que os dados estejam completos,
colocados na ordem correta no documento e com os valores apropriados dos
atributos. Vários pacotes de software livres estão sendo disponibilizados para
verificar a boa formação e a "validação" de documentos XML.
XML
XML não possui um conjunto pré-definido de tags ou elementos como o HTML.
Em um documento XML tags para definir o significado dos dados, podem ser
definidos livremente de acordo com o domínio dos dados e da aplicação.
XML não provê mecanismos para apresentação de dados nem para ligação entre
documentos. Tais recursos são disponibilizados por outras especificações de
linguagens como, por exemplo, XSL ou XSLT (Extensible Stylesheet Language
Transformations) para estilos, e Xlink para especificação de links entre documentos.
Tecnologias XML
Validação:
• DTD;
• XML Schema - XML Schema Definition (XSD);
• TREX - Tree Regular Expressions for XML;
• RELAX NG.
Apresentação:
• CSS,
• XSLT,
• XHTML
Programação:
• SAX,
• DOM.
Desenho:
• SVG – Scalable Vector Graphics