Orchestrierung von Web-Services mit der Business Process Execution Language BPEL

Orchestrierung von Web Services

Seminar Serviceorientierte Architekturen
18. Dezember 2008
Hannes Meyer & Alexander Schmid
Masterstudiengang Information Systems & Services

Inhalt

1. Geschäftsprozessmodellierung

2. GP-Management und SOA

3. Orchestrierung mit BPEL

4. Fazit und Ausblick

5. Praxisteil

2
Hannes Meyer & Alexander Schmid 18.12.2008

Inhalt

1. Geschäftsprozessmodellierung Definition
Methoden
Grafische Notationen



5. Praxisteil

3

Geschäftsprozessmodellierung

„Geschäftsprozessmodellierung ist eine Menge von Praktiken oder
Maßnahmen, die Unternehmen durchführen können, um alle Aspekte
eines Geschäftsprozesses darstellen oder beschreiben zu können“
(nach Bloomberg, Schmelzer)

4

Methoden für GP-Modellierung

Textbasiert Tabellenbasiert
- einfach erstellbar (Dokument) - einfach erstellbar (Tabellenkalkulation)
- keine Terminologie - kompakter und übersichtlicher
- keine autom. Verarbeitung - keine komplexe Kontrollflüsse
- Problem großer Prozesslandschaften - Problem großer Prozesslandschaften

Grafisches Modell mit Notation
Grafische Darstellung - Anschaulichkeit
- komplexe Kontrollflüsse
- Anschaulichkeit - Reihe von Softwarwerkzeugen
- keine Einheitlichkeit - Attribute für Modellierungselemente
- Modellierungskonventionen
- Problem großer Prozesslandschaften
- Große Prozesslandschaften darstellbar bzw. aufteilbar

5

Grafische Notationen

• Unified Modeling Language (UML)
– Aktivitätsdiagramm

• Ereignis-gesteuerte Prozesskette (EPK)

• Business ProcessMarkup Notation (BPMN)

6

Unified Modeling Language

• Standardisierte Sprache zur
Modellierung von Software
und anderen Systemen

• Aktivitätsdiagramm zur
Abbildung eines
Anwendungsfall

7

Ereignis-gesteuerte Prozesskette

• Grafische Darstellung von Geschäftsprozessen
einer Organisation
• Wesentliches Element des ARIS-Konzepts
• Operationen, Ereignisse und Funktionen

• Gerichtete Graphen zur Verknüpfung

Bildquelle: http://www.iam-wiki.org/EPK

8

Erweiterte Ereignis-gesteuerte Prozesskette

• erweiterte Ereignis-gesteuerte Prozesskette
(eEPK):
– Organisationseinheit
– Datenflüsse
– Anwendungssystem

• Kanten dazu stellen Rollen dar (z.B. „führt aus“)

• Beispiel
Bildquelle: http://www.iam-wiki.org/EPK

9

Business ProcessMarkupNotation
• Schwerpunkt ist grafische Darstellung von
Geschäftsprozessen

• Symbole zur Verständlichkeit für Fachpersonal und
Informatiker

• Kaum Anwendungs- und Strukturierungsanweisungen

• Überführung in ausführbare Prozessbeschreibungen
(BPEL, XPDL) schwierig

10

BPMN – Objekte
• Flow Objects
– Knoten in den Geschäftsprozessdiagrammen

• Connecting Objects
– Verbindende Kanten

• Pools/Swimlanes
– Bereiche mit denen Aktoren und Systeme dargestellt
werden

• Artefakte
– Data Objects, Groups, Annotations

11

BPMN – Flow Objects

• Activity

Task Subprocess Loop

• Gateway

AND OR XOR Event-basiert

• Event

Start Inter- End Start- Int.- End-
mediate Message Timer Exception

12

BPMN – weitere Elemente

• Connecting Objects:
– Sequence Flow
– MessageFlow
• Pools/Swimlanes

• Artifacts
– Data Objects, Groups, Annotations

13

Beispiel Bestellabwicklung

14

Inhalt


2. GP-Management und SOA Zusammenhänge

Vorgehensweise


5. Praxisteil

15

Zusammenhänge GPM und SOA

• Services sind ein Teil von Geschäftsprozessen

• Services erfüllen fachliche Aufgaben

• BPEL als Teil von SOA beschreibt
Geschäftsprozesse

16

Vorgehensweise

• Wie gelangt man zu den Services eines
Geschäftsprozesses?

• Wie kann ich Services allgemein formuliert
erstellen, damit sie in anderen Szenarien
wiederverwendet werden können?

17

Vorgehensweise

• Zwei Ansätze:
Dekomposition Komposition
Top-Down Bottom-Up

Geschäfts-
Geschäftsprozesse
prozesse

Composed-
Composed-
WAS IST BESSER ??? Services
Services

Basis-
Basis-Services
Services

18

Vorgehensweise

• Wie gelangt man zu den Services eines
Geschäftsprozesses?

• Wie kann ich Services allgemein formuliert
erstellen, damit sie in anderen Szenarien
wiederverwendet werden können?

Die Service-Entwicklung sollte „agil“ sein (sowohl
Top-Down als auch Bottom-Up)

19

Pause

20

Fortsetzung

21

Inhalt


Erklärung Orchestrierung
Abgrenzung zu Choreografie

4. Fazit und Ausblick Sprachelemente

Ausnahmebehandlung und Events
5. Praxisteil Überblick Fallbeispiel Bestellabwicklung

22

BPEL Historie

• 2002: BPEL4WS 1.0 von Microsoft, IBM & BEA
• IBM: Web Services FlowLanguage WSFL
• Microsoft: XLANG
• 2003: Beitritt von SAP und Siebel Systems
• Weiterentwicklung von OASIS
• Offizieller offener Standard
• 2007: WS-BPEL 2.0

23

BPEL im Web-Services-Stapel

WS-BPEL Business Processes

WSDL, Policy, UDDI, Inspection Description

Transactions
ReliableMes
Security Quality Of Service
saging
Coordination

SOAP (logicalmessaging) Otherprotocols
Transport and
Encoding
XML, Encoding Otherservices

Quelle: In Anlehnung an Ryan, Frank
http://www.oasis-open.org/committees/download.php/23068/WS-
BPEL%20Technical%20Overview%20for%20Developers%20and%20Architects%20-
%20Part%201%20(Frank%20Ryan).pdf

24

WS-BPEL - Einführung

• Web Services Business
ProcessExecutionLanguage 2.0
• Orchestriert Web-Services

25

Basis- und Composite-Services

Operative DB

Basis-Service

BPEL Prozess Output
Input

Composite-Service

B-Service B-Service
B-Service
Operation
DB 1
DB 2
26

Orchestrierung

• Komposition verschiedener Services zu einem
Prozess.
• Services können intern und extern sein.
• Steuerung der zeitlichen Reihenfolge und
Bedingungen der Serviceaufrufe.
• Übergabe und Zwischenspeicherung von Daten
zwischen Services.
• Der komponierte Prozess ist wiederum ein
Service.

27

Abgrenzung zu Choreografie
• Choreografie als Zusammenarbeit gleichberechtigter
Partner.
• Orchester wird zentral geleitet (dirigiert).
• Eigenschaften der Choreografie:
– bessere Skalierung
– fehlender Gesamtüberblick
– Services triggern sich gegenseitig.

Bildquellen: http://www.flickr.com/creativecommons/

28

BPEL und WSDL

• Mittels einer WSDL wird ein BPEL-Prozess
selbst als Service zur Verfügung gestellt.
• WDSL definiert u.a. Input-/Output-Messages,
deren Typ.
• Serviceaufrufe innerhalb des Prozesses stützen
sich auf WSDL-Dokumente.
• BPEL erweitert die WSDL- Spezifikation, um
asynchrone Prozesse mit langer Laufzeit zu
unterstützen.
• WS-BPEL 2.0 verwendet WSDL 1.1
29

BPEL Sprachelemente

• Prozessdefinition • Strukturierende Aktivitäten
– Prozess & Import – Sequence, Flow
– Variablen – If-else
– Partner Links – ForEach

• Grundlegende Aktivitäten • Ausnahmebehandlung
– – Fault-Handler
Assign
– – Event-Handler
Invoke
– – Compensation-Handler
Receive&Reply
– Throw

30

Überblick BPEL Sprachelemente

PROZESSDEFINITION

31

32

<process>

33

<process>
<?xml version=quot;1.0quot; encoding=quot;UTF-8quot;?>

<processname=quot;process_Bestellungquot;
targetNamespace=quot;http://enterprise.netbeans.org/bpel/process_Bestellungquot;
xmlns=quot;http://docs.oasis-open.org/wsbpel/2.0/process/executablequot;
xmlns:sxt=quot;http://www.sun.com/wsbpel/2.0/process/executable/SUNExtension/Tracequot;
xmlns:sxed=quot;http://www.sun.com/wsbpel/2.0/process/executable/SUNExtension/Editorquot;
xmlns:xsd=quot;http://www.w3.org/2001/XMLSchemaquot;
xmlns:bpws=quot;http://docs.oasis-open.org/wsbpel/2.0/process/executablequot;
xmlns:adress=quot;http://xml.netbeans.org/schema/Adressequot;
xmlns:kunde=quot;http://xml.netbeans.org/schema/Kundequot;
xmlns:best=quot;http://xml.netbeans.org/schema/Bestellungquot;
xmlns:tns=quot;http://j2ee.netbeans.org/wsdl/Bestellung_pruefenquot;
xmlns:sxxf=quot;http://www.sun.com/wsbpel/2.0/process/executable/SUNExtension/XPathFunctionsquot;
xmlns:sxeh=quot;http://www.sun.com/wsbpel/2.0/process/executable/SUNExtension/ErrorHandlingquot;>

<documentation>
Dies ist der Bestellprozess. …
</documentation>

[…]

</process>

34

<import>
<importnamespace=quot;http://xml.netbeans.org/schema/Bestellungquot; location=quot;../src/Bestellung.xsdquot;
importType=quot;http://www.w3.org/2001/XMLSchemaquot;/>

<importnamespace=quot;http://bestellabwicklung.hdm.dequot; location=quot;Bestellung_pruefen/Bestellung_pruefen.wsdlquot;
importType=quot;http://schemas.xmlsoap.org/wsdl/quot;/>

<importnamespace=quot;http://bestellabwicklung.hdm.de/quot; location=quot;WebServices/MaterialPruefenService.wsdlquot;

<import namespace=quot;http://j2ee.netbeans.org/wsdl/prozess_Bestellungquot; location=quot;process_Bestellung.wsdlquot;

35

<partnerLinks>

36

<partnerLinks>

Verbindung zu einem Partner-Service.

<partnerLinks>
<partnerLink
name=quot;PL_Bestellung_pruefenquot;
xmlns:tns=quot;http://j2ee.netbeans.org/wsdl/subprocess_Bestellung_pruefenquot;
partnerLinkType=quot;tns:subprocess_Bestellung_pruefenquot;
partnerRole=quot;subprocess_Bestellung_pruefenPortTypeRolequot;/>
[…]
</partnerLinks>

37

<variables>
<variables>
<variable
name=quot;Subprocess_Bestellung_pruefenOperationInquot;
xmlns:tns=quot;http://j2ee.netbeans.org/wsdl/subprocess_Bestellung_pruefenquot;
messageType=quot;tns:subprocess_Bestellung_pruefenOperationRequestquot;/>
<variable name=quot;Kundequot; type=quot;kunde:Kundequot; />
<variable name=quot;Meldungquot; type=quot;xsd:stringquot; />
</variables>

• In Variablen werden Zustände eines Prozesses gespeichert.
• Variablen müssen von einem der folgenden Typen sein:
– WSDL Nachrichten
– XMLS Simple Types und ComplexTypes
– XMLS Elemente im Allgemeinen (String etc.)

• Die Definition der Variablen als direkte Kinder von <process> macht sie global;
• Innerhalb eines Scopes nur für Kinder dieses Scopes sichtbar.
• XPATH als Zugriffsprache auf Variablen

38


GRUNDLEGENDE AKTIVITÄTEN

39

<receive>

40

<receive>

Empfangen einer passenden eintreffenden Nachricht.

<receive

name=quot;Bestelleingangquot;

partnerLink=quot;Kundequot;

portType=quot;tns:prozess_BestellungPortTypequot;

operation=quot;prozess_BestellungOperationquot;

variable=quot;Prozess_BestellungOperationInquot;

createInstance=quot;yesquot;

xmlns:tns=quot;http://.../wsdl/prozess_Bestellungquot; >
</receive>

41

<reply>

42

<reply>

Sende eine Nachricht als Antwort auf <receive>.

<replyname=quot;Bestaetigung_sendenquot;

partnerLink=quot;Kundequot;

operation=quot;prozess_BestellungOperationquot;

xmlns:tns=quot;http://j2ee.netbeans.org/wsdl/prozess_Bestellungquot;

portType=quot;tns:prozess_BestellungPortTypequot;

variable=quot;Prozess_BestellungOperationOutquot; />

43

<invoke>

44

<invoke>

Führe eine Operation eines PartnerLinks aus.

<invokename=quot;Bestellung_pruefenquot;

partnerLink=quot;PL_Bestellung_pruefenquot;

operation=quot;bestellung_pruefenOperationquot;

portType=quot;tns:bestellung_pruefenPortTypequot;

xmlns:tns=quot;http://bestellabwicklung.hdm.dequot;

inputVariable=quot;Bestellung_pruefenOperationInquot;

outputVariable=quot;Bestellung_pruefenOperationOutquot;>

</invoke>

45

<assign>

46

<assign>

Weise Variablen neue Werte zu.

<assign name=quot;Assign1quot;>

<copy>

<from variable=quot;Prozess_BestellungOperationInquot;

part=quot;bestellprozess_inquot; />

<tovariable=quot;Bestellung_pruefenOperationInquot;

part=quot;bestellung_inquot; />

</copy>

</assign>

47

<copy> mit xsl Transformation
<copy>
<from>
bpws:doXslTransform('urn:stylesheets:Bestellbestaetigung.xsl',
$Prozess_BestellungOperationIn.bestellprozess_in)
</from>
<to variable=quot;Prozess_BestellungOperationOutquot; part=quot;bestellprozess_outquot;/>
</copy>

48

xslstylesheet
<?xml version=quot;1.0quot; encoding=quot;UTF-8quot;?>
<xsl:stylesheet xmlns:xsl=quot;http://www.w3.org/1999/XSL/Transformquot; version=quot;1.0quot;
xmlns:bes=quot;http://xml.netbeans.org/schema/Bestellungquot;
xmlns:kun=quot;http://xml.netbeans.org/schema/Kundequot;>
<xsl:outputmethod=quot;xmlquot;/>

<xsl:templatematch=quot;bes:Bestellungquot;>
<bestaetigung>
<xsl:variablename=quot;tmpTotalquot;/>
<bestellnummer><xsl:value-ofselect=quot;@bestellnummerquot;/></bestellnummer>
<datum><xsl:value-ofselect=quot;@bestelldatumquot;/></datum>
<kunde><xsl:value-ofselect=quot;bes:Kunde/kun:Name/kun:Nachnamequot;/>, <xsl:value-
ofselect=quot;bes:Kunde/kun:Name/kun:Vornamequot;/></kunde>
<kundennummer><xsl:value-ofselect=quot;bes:Kunde/kun:Kundennummerquot;/></kundennummer>

<bestellpositionen>
<xsl:for-eachselect=quot;bes:Bestellpositionquot;>
<produkt>
<nummer><xsl:value-ofselect=quot;bes:Produkt/bes:Produktnummerquot;/></nummer>
<name><xsl:value-ofselect=quot;bes:Produkt/bes:Produktbezeichnungquot;/></name>
<menge><xsl:value-ofselect=quot;bes:Bestellmengequot;/></menge>
<preis einheit=quot;EURquot;><xsl:value-ofselect=quot;bes:Produkt/bes:Produktpreis * ((bes:Produkt/bes:InklMwst) div 100 +1)quot;/></preis>
</produkt>
</xsl:for-each>
</bestellpositionen>
</bestaetigung>
</xsl:template>
</xsl:stylesheet>

49

<wait>

Warte eine gewisse Zeit.

<waitname=quot;Wait1quot;>
<for>'P0Y0M0DT0H0M20S'</for>
</wait>
[…]

<waitname=quot;Wait2quot;>
<until>'2008-12-18T13:15+01:00'</until>
</wait>
[…]

50


STRUKTURIERENDE
AKTIVITÄTEN

51

<sequence>

52

<sequence>&<flow>
<sequence>
<receive […] />
<assign […] />
<invoke […] />
<reply […] />
</sequence>

<flow>
<invokename=quot;Invoke1quot; […] />
</flow>
<assign […] />
<reply […] />

53

<forEach>

54

<forEach>
<forEachname=quot;Fuer_jedequot; parallel=quot;noquot; counterName=quot;iquot;>
<startCounterValue>1</startCounterValue>
<finalCounterValue>count($Prozess_BestellungOperationIn.bestellprozess_in/best:Bestellposition)</finalCount
erValue>
<scopename=quot;Positionquot;>
<variables><variablename=quot;Bestand_pruefenInquot; […] />[…]</variables>
<sequencename=quot;Sequence2quot;>
<assignname=quot;Assign4quot;>
<copy>
<from>$Prozess_BestellungOperationIn.bestellprozess_in/best:Bestellposition[$i]/best:Bestellmenge</from>
<to>$Bestand_pruefenIn.parameters/bestellmenge</to>
</copy>
[…]
</assign>
<invokename=quot;Materialbestand_pruefenquot; […]/> […]
</sequence>
</scope>
</forEach>

55

<if> - <else>

56

<if> - <else>
<ifname=quot;If1quot;>
<condition>$Bestand_pruefenOut.parameters/return> 0</condition>
<sequencename=quot;Sequence4quot;>
<assignname=quot;Assign5quot;>
<copy>
<from>$Bestand_pruefenOut.parameters/return</from>
<to>$Auftrag_anlegenIn.parameters/produktionsmenge</to>
</copy>
<copy>
<from>$Bestand_pruefenIn.parameters/produktnummer</from>
<to>$Auftrag_anlegenIn.parameters/produktnummer</to>
</copy>
</assign>
<invokename=quot;Produktionsauftrag_ausloesenquot; partnerLink=quot;PL_Produktionquot;
operation=quot;Auftrag_anlegenquot; portType=quot;tns:Produktionsauftrag_anlegenquot;
inputVariable=quot;Auftrag_anlegenInquot; xmlns:tns=quot;http://bestellabwicklung.hdm.de/quot;></invoke>
</sequence>
<else> *…+ </else>
</if>

57


AUSNAHMEBEHANDLUNG

58

Fault Handler

59

<throw>

Erzeuge einen Fehler innerhalb des Prozesses.

<throw
name=quot;Throw1quot;
faultName=quot;ns2:datenfehlerquot;
faultVariable=quot;subprocess_Bestellung_pruefenOperationFaultquot;/>

60

<catch>
<catch faultName=quot;ns2:datenfehlerquot;

faultVariable=quot;Fault_Bestelldatenquot; faultMessageType=quot;ns2:

subprocess_Bestellung_pruefenOperationFaultquot;>

<replyname=quot;Reply_Datenfehlerquot;

partnerLink=quot;PL_Bestellprozessquot;

operation=quot;subprocess_Bestellung_pruefenOperationquot;

portType=quot;ns2:subprocess_Bestellung_pruefenPortTypequot;

faultName=quot;ns2:datenfehlerquot;

variable=quot;subprocess_Bestellung_pruefenOperationFaultquot; />

</catch>

61

CompensationHandler

Bildquelle: http://www.oasis-open.org/committees/download.php/23066/WS-
BPEL%20Technical%20Overview%20for%20Developers%20and%20Architects%20-%20Part%203%20(Charlton%20Barreto).pdf

62

Event Handler

• Parallel zur Abarbeitung des
Prozesses/ Scopes.
• Empfängt Requests, stößt
draufhin Aktionen an.
• Beispiel: Stornierung durch
Kunden tritt während des
Bestellprozesses ein.

63

process_BestellungFault

Part: String
process_BestellungIn
subprocess_Bestellung_pruefenIn
 subprocess_Bestellung_pruefenIn
process_BestellungIn
Part: Bestellung
Part: Bestellung

process_BestellungIn Bestand_pruefenIn
From: 1 - Bestellposition[i]/Produktnummer
subprocess_Bestellung_pruefenOut
- Bestellposition[i]/Bestellmenge
Parts: Integer
To: count(Be-
Part: boolean
stellposition) Bestand_pruefenIn (produktnummer, bestellmenge)
Material_reservierenIn (produktnummer, bestellmenge)

Condition:
Bestand_pruefenOut
Material_reservierenIn
Bestand_pruefenOut> 0
Part: Integer
Bestellung_pruefenOut
Parts: Integer
 Auftrag_anlegenIn

Auftrag_anlegenIn

Part: Integer

process_BestellungOut

Part: String

DoXSLTransform

 process_BestellungOut

64

Inhalt





5. Praxisteil

65

Vor- und Nachteile

• Vorteile • Nachteile
– XML-basiert – Komplexität
– Ausnahmebehandlung – Keine Interaktion mit
Menschen möglich
– BPMN als grafische
– Kompatibilität von BPEL
Notation fungiert als
Schnittstelle zwischen 1.1 und BPEL 2.0
Fachpersonal und IT – Überführung von BPMN
in BPEL nicht einfach

66

BPEL4People

• Als Vorschlag bei OASIS eingereicht, aber noch
kein offizieller Standard.
• Erweitert die bestehende WS-BPEL
Spezifikation.
• Bringt menschliche Interaktionen in BPEL-
Prozesse.

67

BEPL4People

• Mensch --> Prozess
• User instantiiert& liefert Daten an Prozess
• Mensch <--> Prozess
• Prozess fordert vom User Daten an
• Prozess liefert eine Meldung an den User
• Prozess fordert Bestätigung des Users
• Mensch <-- Prozess
• Prozess benachrichtigt den User

68

Pause





5. Praxisteil

69

Quellen
• OASIS (2007): WS-BPEL 2.0 Primer. http://www.oasis-
open.org/committees/download.php/23974/wsbpel-v2.0-primer.pdf
• OASIS (2007): WS-BPEL 2.0 Specification. http://docs.oasis-open.org/wsbpel/2.0/OS/wsbpel-v2.0-
OS.pdf
• http://swt2.informatik.uni-halle.de/downloads/2006ss/proseminar_cs_ws/08_felix-
wagner_bpel_ausarbeitung.pdf
• BPEL4PEOPLE 1.0 Specification.
http://download.boulder.ibm.com/ibmdl/pub/software/dw/specs/ws-
bpel4people/BPEL4People_v1.pdf
• http://bpel4people.svn.sourceforge.net/viewvc/bpel4people/doc/poster/poster.pdf?revision=1
• BPEL Presentations on http://ode.apache.org/ws-bpel-20.html
• Josuttis, N. (2008): SOA in der Praxis. Dpunkt Verlag.
• http://www.iam-wiki.org/EPK
• http://www.competence-
site.de/soa.nsf/AttachShow!OpenFrameset&attachfile=/soa.nsf/04AF9B7C89738738C125732A0055
1F54/$File/SOA%20macht%20den%20Weg%20frei%20fuer%20Business%202.0_ids%20scheer_dr.%
20scheer_082007.pdf
• http://www.gi-ev.de/no_cache/service/informatiklexikon/informatiklexikon-
detailansicht/meldung/serviceorientierte-architektur-118/
• http://bpms.intalio.com/tutorials.html
• http://www.bpmn.org
• Netbeans Sample BPEL Projects

70

Vielen Dank für die Aufmerksamkeit!

71

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