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Architect AcademyWebcast #3:
Arquitectura para distribución y agregación: Services Oriented Architecture (SOA)
Billy ReynosoUniversidad de Buenos [email protected]
Roadmap
Webcast #1: ¿Qué es la Arquitectura de Software?
Webcast #2: Drilldown en Estilos de Arquitectura de Software
Webcast #3: Arquitectura para distribución y agregación: Services Oriented Architecture (SOA)
Webcast #4: Diseñando la arquitectura
Objetivos
Propósito de la serie de Webcasts:
• Comprender la teoría y orientar la práctica de la Arquitectura de Software
• Vincular concepciones de la academia y la industria
• Relacionar los principios teóricos con herramientas y ambientes Microsoft
Propósito de la sesión de hoy:
• Comprender el estilo de arquitectura más adecuado para soluciones de integración
• Comprender puntualmente la relación entre SOA y Web Services
SOA como arquitectura, WS como implementación
• Establecer las perspectivas y los recursos de estado de arte para la realización de esta arquitectura
Agenda
La explosión de SOA - Muestreo
Definiciones
Contexto de situación y antecedentes
Principales conceptos
SOA como Estilo de Arquitectura
Relaciones de SOA con Web Services
Diferencias con Objetos o Componentes distribuidos
Distintas concepciones: IBM, Rational, Sun, Microsoft, REST
Perspectivas: SOA & Grid Computing - SOA & Semantic Web
Recursos de SOA en .NET
Conclusiones y referencias
La explosión de SOA - Muestreo
“La recompensa potencial [de SOA] es enorme para las empresas que entiendan esta evolución y se muevan hacia estas arquitecturas. ... La tecnología de computación distribuida promete ser lo suficientemente flexible y elegante para responder a las necesidades de negocios y proporcionar la agilidad de negocios que las compañías han anhelado tanto tiempo, pero siempre ha estado fuera de alcance”. [The Rational Edge, 2004]
“La mejor solución a la integración de negocios...” [Annraí O’Toole, Cape Clear]
“SOA ha surgido como la mejor manera de afrontar el desafío de hacer más con menos recursos. Promete hacer la re-utilización y la integración mucho más fáciles, ayudando a reducir el tiempo de desarrollo y aumentando la agilidad organizacional. No sorprendentemente, el 80% de las organizaciones de IT están implementando aplicaciones usando SOA con web services subyacentes. SOA proporciona mayor flexibilidad para afrontar los cambios tanto en el ambiente de negocios como en la infraestructura tecnológica”. [M7 Corporation]
La explosión de SOA - Muestreo
“SOA es la próxima ola de desarrollo de aplicaciones. Es más rápida, mejor y más barata” [Michael Pallos, 2001]
“Comprender el rol y el significado de SOA, más allá del hype simplista, es imperativo para cualquier arquitecto de software empresarial. ... Hacia 2008, SOA y Web Services serán implementados juntos en más del 75% de los proyectos que utilicen SOA y Web Services (probabilidad 0.7)” [Gartner, 2003]
“Hacia 2008, más del 75% de los paquetes de aplicación de ese entonces serán nativamente SOA o expondrán interfaces SOA a través de una capa de envoltura de interfaces (probabilidad 0.8)” [Gartner, 2003]
“Hacia 2008, SOA será la práctica prevalente de ingeniería de software, acabando con los 40 años de dominación de las arquitecturas monolíticas (probabilidad 0.7)” [Gartner, 2003]
“Giga recomienda a los arquitectos considerar SOA como la prioridad número uno en sus esfuerzos de planeamiento arquitectónico” [Giga IT Trends 2003: Application architecture and design]
Contexto de situación y antecedentes
Evolución de la arquitectura:
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Abstracción
Vertical Horizontal Ecosistema
Propiedades
ProgramaciónEstructurada
Objetos Componentes Servicios
Granularidad Muy fina Fina Intermedia Gruesa
Contrato Definido Privado/Publico Publico Publicado
Reusabilidad Baja Baja Intermedia Alta
Acoplamiento Fuerte Fuerte Débil Muy débil
DependenciasTiempo de
CompilaciónTiempo de
CompilaciónTiempo de
Compilación Run-Time
Ámbito deComunicación
Intra-Aplicación
Intra-Aplicación
Inter-Aplicaciones Inter-Empresas
Historia
Service-oriented architecture (SOA) fue descripta por primera vez por Gartner en 1996
• SSA Research Note SPA-401-068, 12 de abril, “‘Service Oriented’ Architectures, Part 1” y SSA Research Note SPA-401-069, 12 de abril, “‘Service Oriented’ Architectures, Part 2”
Web Services surgen con mayor fuerza hacia el 2000.
XML Web Services®
SOA = XML+SOAP+WSDL+UDDI+Bus
SOAP 1.0 - Específico de MS+Developmentor
• XML + HTTP
SOAP 1.1 - MS+IBM+Lotus
• Bindings de transporte para no-HTTP
SOAP 1.2 - W3C.org (ya no es más acrónimo)
SOA - Definiciones
W3C: “Conjunto de componentes que pueden ser invocados, cuyas descripciones de interfaces se pueden publicar y descubrir”
CBDI rechaza esa definición:
• Los componentes pueden no ser conjuntos
• La definición sólo considera los componentes y no la práctica o el arte de construir la arquitectura
CBDI: “Estilo resultante de políticas, prácticas y frameworks que permiten que la funcionalidad de una aplicación se pueda proveer y consumir como conjuntos de servicios, con una granularidad relevante para el consumidor. Los servicios pueden invocarse, publicarse y descubrirse y están abstraídos de su implementación utilizando una sola forma estándar de interface”
SOA - Definiciones
“Infraestructura de alto nivel basada en best practices y patrones para crear soluciones basadas en servicios, de alta cohesión y bajo acoplamiento” (Geniant®).
“Estilo arquitectónico apto para implementar bajo acoplamiento entre agentes. Los agentes son proveedores y consumidores de servicios, que son la unidad de trabajo”. (Hao He).
“Una arquitectura de aplicación en la cual todas las funciones se definen como servicios independientes con interfaces invocables bien definidas, que pueden ser llamadas en secuencias definidas para formar procesos de negocios” (IBM).
SOA - Definiciones MITRE:
• Una aplicación SOA es una colección de servicios
• Un servicio es la unidad atómica de una SOA
• Los servicios encapsulan procesos de negocios
• Los proveedores de servicios se registran solos
• Un servicio involucra: Find, Bind, Execute
• Las instancias más conocidas son los web services
Gartner:
• “SOA es una arquitectura de software que comienza con una definición de interface y construye toda la topología de la aplicación como una topología de interfaces, implementaciones y llamados a interfaces. Sería mejor llamada “arquitectura orientada a interfaces”. SOA es una relación de servicios y consumidores de servicios, ambos suficientemente amplios para representar una función de negocios completa”.
SOA como Estilo de Arquitectura
Estilos de Flujo de Datos
• Tubería y filtros
Estilos Centrados en Datos
• Arquitecturas de Pizarra o Repositorio
Estilos de Llamada y Retorno
• Model-View-Controller (MVC)
• Arquitecturas en Capas
• Arquitecturas Orientadas a Objetos
• Arquitecturas Basadas en Componentes
Estilos de Código Móvil
• Arquitectura de Máquinas Virtuales
Estilos heterogéneos
• Sistemas de control de procesos
• Arquitecturas Basadas en Atributos
Estilos Peer-to-Peer
• Arquitecturas Basadas en Eventos
• Arquitecturas Orientadas a Servicios
• Arquitecturas Basadas en Recursos
Principales conceptos
CBDI - Perspectivas arquitectónicas
• Aplicación - Servicio - Componente
Implementaciones RPC
DCOM CORBA JAVA RMI WS
Protocolo RPC RPC IIOP IIOP o JRMP SOAP
Formatomensaje
NDR CDR JavaSerializationFormat
XML 1.0Namespaces
Descripción IDL OMG IDL Java WSDL
Descubrimiento Registry Naming Service RMI Registry oJNDI
UDDI
Marshalling Type LibraryMarshaller
Serialization
•WS no requiere despliegue•WS no requiere clientes específicos, ni drivers•SOA se redefine como paso de mensajes, no RPC
Componentes de SOA Servicios: Entidades lógicas - Contratos definidos por una o más
interfaces públicas.
Service provider: Entidad de software que implementa una especificación de servicio.
Service consumer (o requestor): Entidad de software que llama a un service provider. Tradicionalmente se lo llama “cliente”. Puede ser una aplicación final u otro servicio.
Service locator: Tipo específico de service provider que actúa como registry y permite buscar interfaces de service providers y sus ubicaciones.
Service broker: Tipo específico de serviceprovider que puede pasar requerimientosde servicios a otros service providers.
Demo & Drilldown
SOA y Web Services
Web services: Diferentes definiciones en W3C Web Services Architecture Working Group
• W3C: “Una aplicación identificada por un URI, cuyas interfaces y binding se pueden definir, describir y descubrir mediante artefactos XML, que soporta interacciones usando mensajes basados en XML via protocolos de web”
SOA es históricamente anterior (no por mucho)
Un web service es SOA si:
• Las interfaces se basan en protocolos de web (HTTP, SMTP, FTP)
• A excepción de los attachments, los mensajes se basan en XML
Dos estilos de web service: SOAP y REST
• REST es anti-RPC (más sobre esto luego)
• SOAP puede interpretarse en términos de mensajes o de RPC (Don Box)
SOA y Web Services
CBDI:
• SOA es más amplio. Los web services son sólo una interface programática en conformidad con los protocolos WS-*
• Puede haber SOA sin ws (ej. REST)
• Los web services proporcionan independencia de plataforma, bajo acoplamiento, auto-descripción y descubrimiento
• Los web services no son parte obligatoria de SOA, pero son una implementación adecuada
Estándares primarios - WSDL
XML que describe servicios
Propuesto por Microsoft e IBM y presentado a W3C por 25 empresas (número máximo admitido)
Define data types pasados en mensajes, operaciones a realizar y mapeado de los mensajes sobre transportes de red
Puede haber algunas discrepancias entre diferentes implementaciones, debido a que es extensible
Estándares SOA & Web Serviceshttp://WS-I.ORG
Framework de SOA
SOA vs Objetos y Componentes distribuidos
Los componentes ofrecían reutilización, pero también acoplamiento relativamente alto.
Las tecnologías seguían siendo propietarias.
• “Aún cuando CORBA era un esfuerzo ostensiblemente basado en estándares, en la práctica se debía trabajar con una única implementación comercial de la especificación” [The Rational Edge]
El mercado de componentes no se desarrolló como se había previsto
SOA vs Objetos y Componentes distribuidos
Servicios APIs Beneficios
Pocas interacciones, degrano grueso
Muchas interacciones,de grano fino
Se requiere menoscomunicación y haymenos sobrecarga
Cada interacción es lamisma
Cada interacción esdiferente
Más fácil deimplementar ycambiar
Cada interacción es unpaso en un proceso denegocios. No hayprocesos o estados demás bajo nivel.
Muchas interaccionespara completar unproceso de negocios.Muchos procesos oestados intermedios.
Menos complejidadcuando el consumidoro el proveedor debencambiar. Sólo serequiere acordarprocesos o estados anivel de negocios.
SOA vs Objetos y Componentes distribuidos
Werner Vogels (Cornell University): Web Services y SOA no son objetos distribuidos.
• Los web services no requieren tecnología de objetos distribuidos
• El intercambio de documentos es un concepto muy distinto a la instanciación de un objeto, la invocación de un método de una instancia, la recepción del resultado de la invocación y la liberación final de la instancia.
• Otros errores:
El debugging de web services es imposible...
Demo?
SOA vs Objetos y Componentes distribuidos
Werner Vogels - Otros errores:• “Web services son sólo RPC para Internet”
En SOAP 1.2 RPC/encoded es opcional, y se favorece document/literal
La interacción sincrónica en wide area no es escalable, la coordinación de versiones será siempre complicadísima
• “Se requiere HTTP para tener servicios”
Soporte de protocolos diversos desde WSE y en .NET Framework 2
SOA vs Objetos y Componentes distribuidos
• Werner Vogels (cont.)
• “Se requieren servidores de web para tener web services”
“Web” debería haberse excluido, dejando simplemente “services”
Hay herramientas que no requieren servidores de web: Simon Fell’s PocketSoap, Systinet’s WASP, IBM’s Emerging Technologies Toolkit, Microsoft’s Web Services Enhancements (WSE).
Sistemas de integración de empresas como Artix y DocSOAP proporcionan desarrollo de web services que no requieren web servers
SOA & Grid Computing Grid: Modelo de resolución de problemas usando gran número de
computadoras heterogéneas organizadas en clusters
2003: alguna convergencia con web services
• Open Grid Service Architecture (OGSA) implementa fundamentalmente WSDL y SOAP (Globus Toolkit 3 framework)
• Textos de Grid mencionan SOA como antecedente
• Alchemi – Framework para Grid Computing en .NET, utilizando .NET Remoting y web services
SOA & Grid Computing
SOA Standards
WSDL
UDDI
BPEL
WS-Profile
WS-Security
WS-Choreography
Etcétera…
Grid Standards
OGSI
• Extensión de WSDL
WS-Resource
• WS-ResourceLifetime
• WS-ResourceProperties
• WS-RenewableReferences
• WS-ServiceGroup
• WS-BaseFaults
SOA & Semantic Web (1/3)
Semantic Web:
• Propuesta por Sir Tim Berners-LeeCreador del WWW en 1984 y el primer web site, 1991;
fundador de W3C en el MIT. No royalties!!
Semántica comprensible para máquinas y aplicaciones
Hay una semántica actualmente, pero en realidad opera sobre correspondencias sintácticas (XML Schemas)
SOA & Semantic Web (2/3)
• Semantic web utiliza:XML
XML Schema
RDF (Resource Description Framework)
Triplas de Sujeto + Predicado + Objeto
RDF Schema - Semántica de generalización y jerarquía
OWL (Web Ontology Language)
Extensión de vocabulario de RDF
Cardinalidad, características, equivalencias, relaciones
SOA & Semantic Web (3/3)
En curso: Integración de estándares de industria con investigación académica
Desarrollos en proceso
• DAML-S - (Darpa Agent Markup Language)
Agrega definiciones, pre-condiciones, pos-condiciones etc a estándares usuales SOA (Service Profile); también abstracciones de proceso (Service Model) y aspectos técnicos (Service Grounding)
• SWOBIS = UDDI + ontología
Recursos de SOA en .NET
.NET Framework 1.0 (2000)
• XML Schema 1.0, SOAP 1.1, WSDL 1.1, UDDI 1.0 (idem: J2EE1.4)
.NET Framework 1.1 (2002)
• WS-Security, WS-Routing (HTTP, UDP, TCP), Direct Internet Message Encapsulation (DIME: soporte binario de cualquier tipo y tamaño en un solo mensaje), WS-Attachments (en formato DIME)
Windows Server 2003
• Device driver HTTP.SYS (modo kernel), UDDI Server (registrar y publicar web services)
Innovaciones tecnológicas de impacto arquitectónico:Web Services Enhancements
Web Services Enhancements
No solamente web ni ASP.NET:
Las aplicaciones se pueden hostear en múltiples ambientes
ASP.NET, .exe, NT Service, WinForms, etc.
Soporte para múltiples transportes
• in-process communication (para testing)
• TCP puro
• HTTP
Soporte de operaciones prolongadas y complejas
Drilldown: Mejoras en seguridad
Políticas de seguridad basadas en estándares de industria
Trust Issuing Framework (WS-Trust)
Secure Conversation (WS-SecureConversation)
Autorización basada en roles
Policies de seguridad (WS-SecurityPolicy)
Trust
Relaciones e identidad: tokens de seguridad con firma digital
• ¿Cómo pruebo quien soy?
• ¿Quién me puede avalar?
• ¿Cómo sabe usted que puede confiar en él?
WS-Trust define un protocolo para emitir y obtener tokens de seguridad
Confianza (Trust)
Diversos modelos para emitir tokens
• El cliente obtiene token de una fuente bien conocida
• El servicio obtiene un token para el cleinte
• Etc…
Client
Token Issuer
Service
Client Service
TokenIssuer 2
TokenIssuer 1
Client
TokenIssuer
Service
Conversación segura
WS-SecureConversation detalla la forma de emitir un SecurityContextToken
En WSE, este token de peso ligero reemplaza a los tokens que requieren proceso intensivo
ClienteEmisor del
Servicioy el Token
Requerimiento de SCT
SCT emitido al cliente
Series de mensajes firmados con el SCT emitido
Creando conversaciones seguras
Los servicios pueden emitir sus propios SCTs
Ya no hay necesidad de desplegar emisor de SCT
Hay que tocar un elemento de configuración
<autoIssueSCT enabled=true />
Drilldown: Policy Driven Architecture
Más allá de WSDL ¿qué más se requiere para describir un (web) service?
• Requisitos de seguridad
• Seguridades de mensaje confiable
• Manejo de versiones de protocolo
• Etc…
Estos y otros atributos de un servicio se pueden describir con WS-Policy
• Lenguaje basado en XML
• Complejo: <Or>, <ExactlyOne>, etc…
WSE proporciona un Framework de Policy con soporte del lado del que envía y del que recibe
Facilidades adicionales
Varios ejemplos
Security Settings Wizard
Standalone Config Editor
X509 Certificate Wizard para manejar los certificados propios
Namespace
• Viejo: Microsoft.Web.Services
• Nuevo: Microsoft.Web.Service2
Recursos de SOA en Whidbey
Whitehorse
• Engine de modelado y herramientas de framework SOA en Visual Studio 2005
• Resuelve el problema de roundtrip engineering
• Incluye Distributed System Designers
Application Connection Designer
Class Designer
Logical Datacenter Designer
...
Desarrollo de SOA en Whitehorse
Application Connection Designer
• Drag ExternalDatabase - Setearpropiedades
• Exponer los datos via Web ServiceInterface (Web Service Endpoint)
• Drag ASP.NET web applicationpara generar interface visual
Listo...
Deployment de SOA
Logical Datacenter Designer
• Definir IIS en Zone Desmilitarizada(DMZ)
• En la zona interior, un IIS llamado AppServer y una máquina que correSQL Server
• Conectar mediante ConnectionTool
Agregar Restricciones a diagrama lógico
Diseño con VS 2005 Class Designer Sincronización de diagrama y código
Soporta diagramas similares a Class Diagram de UML, pero con acceso a métodos, propiedades, etc
• Agregar diagrama de clase
• Ver Class Details para ver y modificar interface de la clase
• También se pueden tratar clases de otros assemblies referenciados
Conclusiones
SOA – El estilo de arquitectura más importante del momento, en desarrollo simultáneo en la academia y la industria
Cambios en modelode diseño, de programación y de despliegue
Propiedad del código, control de la facturación por su uso en ambientes de prueba y producción
Cambios sustanciales en modelo de negocios
• Empresas ofrecen servicios a sus competidores
• ISV ofrecen servicios a otros ISVs
Recursos
Referencias
Referencias
Referencias
Jason Bloomberg - “The role of the service-oriented architect”. The Rational Edge, http://www.therationaledge.com/may_03/f_bloomberg.jsp
Marc Brooks (MITRE) - “Service Oriented Architecture and Grid Computing”. http://web-services.gov/Brooks32404.ppt
Ian Foster, Carl Kesselman, Jeffrey Nick, Steven Tuecke. “Physiology of the grid”. http://www.globus.org/research/papers/ogsa.pdf
Brian Randell, Rockford Lhotka - “Bridge the gap between development and operation with Whitehorse”. MSDN Magazine, Julio de 2004
Referencias
Werner Vogels - “Web services are not distributed objects”. Http://weblogs.cs.cornell.edu/AllThingsDistributed/archives/000119.html - 2003
Luis Felipe Cabrera, Christopher Kurt, Don Box. “An introduction to the Web Service Architecture and its specifications”. MSDN Library, Setiembre 2004 new!!
Referencias
Roy Thomas Fielding. “Architectural styles and the design of network-based software architectures”. Tesis doctoral, University of California, Irvine, 2000.
Kevin Mitchell. “A matter of style: Web Services architectural patterns”. XML Conference & Exposition 2002, Baltimore, 8 al 13 de diciembre de 2002.
Http://www.ws-i.org
Billy Reynoso - Documentos de arquitectura en http://www.microsoft.com/spanish/msdn/arquitectura
Architect Academy - Webcast #4
Diseñando la Arquitectura• Problemas y perspectivas del diseño arquitectónico
• Las perspectivas de diseño de la industria y la academia
• La Arquitectura no es modelado en UML
Los límites de UML (2) como lenguaje de modelado arquitectónico
• Vista rápida de los Lenguajes de Descripción de Arquitectura (ADL)
ACME/Armani, Wright, CHAM, ADLs basados en C2 – xADL, Jacal
• Estado de arte del diseño arquitectónico: Sacando provecho de herramientas, patrones y prácticas
• Estudios de casos
• Visión del futuro – Integrando arquitectura, diseño y desarrollo en Visual Studio 2005 (Team System)
¿Preguntas?
[email protected]://www.microsoft.com/spanish/msdn/arquitectura