ESB & Process Engines Die Kombination macht s aus Wie man die verschiedenen Dienste einer Unternehmung in den Griff bekommt und zusammenspielen lässt

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1 ESB & Process Engines Die Kombination macht s aus Wie man die verschiedenen Dienste einer Unternehmung in den Griff bekommt und zusammenspielen lässt von Marko Marković, MSE Student mit Vertiefung in eprocess Hochschule Luzern - Technik & Architektur, Kompetenzzentrum für Distributed Secure Software Systems Übersicht In diesem Artikel wird ganz allgemein erklärt, was ein Enterprise Service Bus (ESB) und eine Prozess Engine sind. Es werden die jeweiligen Merkmale dieser beiden Komponenten beschrieben und gezeigt, wie man mit deren Hilfe die hausinternen Dienste und Prozesse verwalten kann. Dabei werden die jeweiligen Vor- und Nachteile näher vorgestellt, ohne Bezug auf spezifische Produkte zu nehmen. Einführung Praktisch alle Firmen, welche IT Systeme einsetzen, müssen sich früher oder später mit der Frage auseinandersetzen, wie man diese effektiv miteinander verbinden kann. Grosse IT Landschaften entstehen nicht von heute auf morgen. Vielmehr wachsen sie über die Zeit. So bildet sich eine heterogene Infrastruktur mit alten und neuen Systemen. Doch die Diskrepanz zwischen den Alt- und Neusystemen darf dem weiteren Wachstum der Unternehmung nicht im Wege stehen. Obwohl es keine leichte Aufgabe ist, angejahrte Systeme mit neuen kommunizieren zu lassen, muss eine Möglichkeit gefunden werden, diesen Koppelungsprozess zu vereinheitlichen. Sind die einzelnen Systeme einmal miteinander verbunden, so gilt es diese Verbindung zu Koordinierung und zu Steuern. Das folgende Anwendungsbeispiel soll die Sachlage etwas illustrativ verdeutlichen. Es handelt sich dabei um eine leichte Abänderung des Musterbeispiels von Alphonse Bendt und Dr. Torsten Fink, welcher in einem Artikel des Java Magazin veröffentlicht wurde (Bendt, et al., 2009). Anwendungsbeispiel Das hier verwendete Beispiel handelt von einer Vertriebsfirma. Diese verkauft Waren über drei Filialen, welche an den Standorten Luzern, Bern und Zürich lokalisiert sind. Die Zentrale beherbergt verschiedene IT Systeme, mit jeweils unterschiedlichen Aufgaben: - Ein Finanz- & Rechnungswesensystem für die Buchhaltung - Ein ssystem, welches die Filialen mit neuen Waren versorgt und allfällige Nachbestellungen über tätigt - Eine Homepage, auf der eine Preisliste und die Bestände der einzelnen Filialen aufgeführt sind - Ein Server Filiale Luzern Filiale Bern Finanzen & Rechnungswesen Homepage Filiale Zürich Mail Server Abbildung 1: Aufbau Anwendungsbeispiel

2 Die Filialen melden stündlich der Zentrale die aktuellsten Verkaufs- sowie Warenbestandzahlen. Das Lagersystem aktualisiert daraufhin die Bestandinformationen auf der Homepage und tätigt eventuelle Nachbestellungen bei den Lieferanten. Sollten Preisänderungen vorgenommen worden sein, publiziert das Finanz- & Rechnungswesensystem diese auf der Homepage. Abbildung 1 (Seite 1) verdeutlicht den Sachverhalt. Die einzelnen Systeme sind unterschiedlich alt und kommunizieren auch auf unterschiedliche Art und Weise. So übertragen die Filialen die Verkaufs- und Bestandzahlen über FTP zu den zentralen Diensten. Zur Aktualisierung der Homepage rufen das Finzan- & Rechnungswesen- sowie das ssystem einen Web Service des Web Servers auf. Das Lagersystem bestellt neue Waren über nachrichten. Die beschriebenen Abhängigkeiten erscheinen noch weitgehen überschaubar. Anders sähe die Lage aus, wenn nun ein weiteres System dem Ablauf hinzugefügt werden soll, oder wenn ein bestehendes System durch ein neues ersetzt werden muss, oder wenn die Form der Datenkommunikation geändert werden musst. Die Komplexität des Netzes kann somit mit jeder Anpassung wachsen. Die Übersicht beizubehalten kann sich somit zu einer schwierigen Aufgabe entwickeln. Enterprise Service Bus Filiale Luzern ESB Abhilfe kann ein Enterprise Service Bus (ESB) schaffen. Ein ESB stellt einen gemeinsamen Kommunikationskanal dar, an den die verschiedenen Systeme einheitlich angeschlossen werden können (vgl. Abbildung 2). Alle von den jeweiligen Systemen angebotenen Dienste können so vom ganzen Firmennetz aus angesteuert werden. Ein ESB besitzt hierfür ein zentrales Dienstregister, die Service Registry. In dieser sind alle Dienste sowie deren Standort aufgeführt. Bevor ein ESB eine Anfrage weiterleitet, bezieht er die entsprechende Adresse des Zieldienstes aus der Service Registry. Dank dem muss der Sender den genauen Standort des Empfängers nicht kennen. Bern Service Registry (Dienstregister) Abbildung 3: Service Registry für Dienstlokalisierung Ein ESB verbindet nicht nur die einzelnen Systeme miteinander, er abstrahiert auch deren Schnittstellen und übernimmt allfällige Nachrichtentransformationen. Angenommen die einzelnen Filialen aus dem Anwendungsbeispiel verwenden unterschiedliche Sendeformate für die Aktualisierung der Daten. So macht es keinen Unterschied, ob die Filiale Bern ihre Daten als einfache Textdatei, die Filiale Luzern als XML Datei und die Filiale Zürich als CSV Datei übermittelt. Die jeweiligen Zielsysteme erhalten alle gesendeten Daten in einem einheitlichen, vordefinierten Format (vgl. Abbildung 4). Die Nachrichtentransformation wird mit Hilfe von Adaptern abgewickelt. Diese sind ein fester Bestandteil eines ESB. Filiale Bern Filiale Zürich Finanzen & Rechnungswesen Zielformat 1 Zielformat 2 Finanzen & Rechnungswesen TXT XML CSV Bern Luzern Zürich Homepage Mail Server Abbildung 4: Nachrichtentransformation Abbildung 2: Vereinfachung durch ESB

3 Ein ESB birgt noch mehr in sich. In ihrem Buch Open Source ESBs in Action (Rademakers, et al., 2009) legen Rademakers Tijis und Jos Dirksen die Kernfunktionen eines ESB wie folgt fest: - Dienstlokalisierung - Nachrichtentransformation - Inhaltsabhängige Nachrichtenweiterleitung (Routing) - Sicherung des Nachrichtenkanals - Überwachung und Management (Monitoring) All diese Funktionen können an einem zentralen Ort global für alle Unternehmensdienste konfiguriert werden. Konsequent angewandt, kann ein ESB eine grosse Hilfe sein, wenn es darum geht, die IT Dienste einer Firma in den Griff zu bekommen. Nachteile eines ESB Der ESB bietet viele Vorteile zur Regulierung und Anordnung der Datenkommunikation einer Unternehmung. Wenn man einen ESB einsetzen möchte, gibt es auch einige Dingen, die es zu beachten gilt. Neben Vorteilen, beherbergt ein ESB einige Nachteile: - Single-Point-of-failure, da zentraler Kommunikationskanal - Potenzielles Bottleneck - Höhere Hardwareanschaffungskosten für die Datenvolumenbewältigung - Vorhandene Dienstschnittstellen müssen für die Interaktion mit dem ESB angepasst werden Den ersten beiden Punkten kann jedoch entgegengewirkt werden. Viele ESB Hersteller unterstützen den redundanten Betrieb von mehreren ESB Servern zur Sicherung des Kommunikationkanals. In den meisten Fällen kann auch ein Load Balancing zur Lastverteilung angewandt werden. Dies erhöht nicht nur die Leistung des ESB, sondern auch dessen Stabilität. Fällt einer der ESB Serverinstanzen aus, so gewährleisten die anderen, noch aktiven Instanzen den weiteren Betrieb der Unternehmensinfrastruktur. Man muss für diese Sicherung unter Umständen mit entsprechenden Hardwareanschaffungskosten rechnen. Ein ESB ist bereits ein grosser Schritt nach vorn, wenn es darum geht, die Unternehmensdienste sauber zu verwalten. Beim beschriebenen Beispielfall mit der Vertriebsfirma, geht es nicht nur darum, die Informationsübermittlung zu vereinheitlichen, sondern diese auch korrekt zu koordinieren. Hier kommen Process Engines ins Spiel. Process Engine Process Engines ermöglichen die Orchestrierung der Firmendienste über grafische Hilfsmittel. Der dabei resultierende Graph, gibt den Verlauf eines Unternehmensprozesses wieder und kann von der Process Engine in gleicher Form auch ausgeführt werden. Einmal erstellte Prozesse können von anderen Prozessen jederzeit wiederverwendet werden. Durch die grafische Verdeutlichung können Abbildung 5: Aktualisierungsprozess der Verkaufs- und Bestandzahlen

4 Prozesse auch von Personen, welche nicht im IT Bereich versiert sind, einfach nachvollzogen werden. Es ist auch möglich, dass ein Business Analyst, der keine Programmiererfahrungen besitzen muss, einen Prozess vorzeichnet. Das resultierende Prozessdiagramm kann anschliessend direkt vom Entwickler übernommen werden. Dieser ergänzt das Diagramm mit dem entsprechenden Code und den Dienstaufrufen. In Abbildung 5 (Seite 3) ist der bereits vorhin erläutere Prozess der Verkaufs- und Bestandzahlenaktualisierung grafisch verdeutlich. In ähnlicher Form könnte der Prozessablauf innerhalb einer Process Engine aussehen. Jede Process Engine verfolgt ihr eigenes Darstellungsformat. Der Prozess in Abbildung 5 verwendet die BPMN Notation, an welcher sich immer mehr Engines orientieren. Process Engines koordinieren nicht nur vorhandene Prozesse. Sie ermöglichen auch die Einsicht in bereits verarbeitete Prozessabläufe. Dadurch ist es möglich statistische Daten über alle Geschäftsprozesse der Unternehmung zu erheben. User Tasks Eine Besonderheit der Process Engines stellen die User Tasks dar. User Tasks sind Elemente innerhalb eines Prozesses, welche eine Benutzerinteraktion erfordern. So kann der Prozessverlauf einfach angesteuert werden. Angenommen, man möchte den Aktualisierungsprozess des Beispielfalles erweitern. Neu soll bevor die Bestellliste mit den Nachbestellungen an den Lieferanten verschickt wird, ein Lagermitarbeiter diese vorgängig prüfen. Um diese neue Anforderung zu realisieren könnte man hierfür das Prozessmodell aus Abbildung 5 um den in der Abbildung 6 (unten) dargestellten Ausschnitt erweitern. Gemäss dem neuen Prozessverlauf könnte ein Lagermitarbeiter nun entscheiden, ob eine Nachbestellung auch an den Lieferanten weitergleitet oder verworfen werden soll. Diese Erweiterung kann direkt in der Process Engine Abbildung 6: Erweiterung des Aktualisierungsprozesses um User Task 1 BPMN steht für Business Process Modeling Notation und ist eine auf Geschäftsprozesse ausgerichtete Modellierungssprache. Weiter Informationen können unter bezogen werden

5 vorgenommen werden. Je nach Engine kann die Benutzerinteraktion in Form eines Web Formulars oder gar über eine nachricht bewerkstelligt werden. Nachteile einer Process Engine Nutzt man eine Process Engine zur Orchestrierung von Diensten, so stellt man einen belangvollen Nachteil fest. Dieser betrifft die Realisierungsdauer eines Prozesses. Die Erstellung eines Prozesses über grafische Komponenten erfordert einen grösseren Zeitaufwand, als wenn man die einzelnen Codesegmente in einer Datei ausprogrammieren würde. Einen weiteren Nachteil stellt die Fehlersuche dar. Nur wenige Prozess Engine ermöglichen ein direktes Debuggen der Prozessinstanzen. In den meisten Fällen kann man sich mittels Log Meldungen Abhilfe verschaffen. ESB & Process Engine Kombiniert man nun die Eigenschaften eines ESB mit denjenigen einer Process Engine, so erhält man ein mächtiges Mittel zur Verwaltung, Anordnung und Wiederverwendung der Unternehmensdienste. Einerseits stehen der Process Engine dank dem ESB alle registrierten Firmendienste zur Orchestrierung zur Verfügung, und andererseits kann jeder Prozess über den ESB auf beliebiger Art und Weise gestartet werden. Durch die Verknüpfung der beiden Komponenten bleibt das Gesamtsystem auch bei Anpassungen stabil. Ändert sich beispielsweise die Schnittstelle oder die Adresse eines Dienstes, so muss diese Änderung nur im ESB nachgeführt werden. Die Process Engine ist davon nicht betroffen. Ändert sich etwas im Ablauf oder in der Verarbeitung eines Prozesses, so kann man diese in der Process Engine nachtragen. Die Schnittstellen der verwendeten Dienste bleiben hingegen im ESB unberührt. Dies vereinfacht den Änderungsaufwand von Geschäftsprozessen massgeblich. Produktübersicht In den letzten Jahren haben sich einige Hersteller in den Bereichen ESB und Process Engine einen Namen gemacht. Folgende Open Source ESB Produkte wurden an der Hochschule Luzern - Technik & Architektur im Kompetenzzentrum für Distributed Secure Software Systems genauer untersucht und für gut befunden: Apache ServiceMix JBoss ESB Open ESB Daneben konnten gute Erfahrungen mit den folgenden Open Source Process Engines gesammelt werden: JBoss jpdl BPEL Service Engine (Open ESB) Zusammenfassung Mit dem hier vorgestellten Anwendungsbeispiel wurde gezeigt, wie man einen ESB und eine Process Engine zur Organisation eines Geschäftsprozesses einsetzen kann. Es wurde gezeigt, wie ein ESB zur Integration der Unternehmensdienste eingesetzt werden kann, ohne dabei allzu stark in die Tiefe zu gehen. Weiter wurden die Vorzüge einer Process Engine kurz erläutert und wie man diese für die übersichtliche Orchestrierung der Unternehmensdienste nutzen kann. Zwar ist jede Komponente für sich bereits ein praktisches Hilfsmittel für die Realisierung von Geschäftsprozessen, aber gemeinsam angewandt können Sie ein noch machtvolleres Instrument bilden. Quellen Apache Software Foundation Service Mix 4 [Online] // Apache Service Mix. - Apache, Oktober Bendt Alphonse und Dr. Fink Torsten Was ist was beim Service Bus [Artikel] // Java Magazin. - September S Collabnet The Open Enterprise Service Bus [Online] // Open ESB. - Oracle, Oktober https://open-esb.dev.java.net/. JBoss Community JBoss ESB [Online] // Reliable SOA infrastructure. - JBoss, Oktober JBoss Community jbpm [Online] // Makes your work flow. - JBoss, Oktober

6 Marković Marko Master-Thesis: Automatisierung formularbasierter Geschäftsprozesse mittels einer Open Source Process-Engine [Bericht]. - Horw : Hochschule Luzern - Technik & Architektur, Rademakers Tijs und Dirksen Jos Open Source ESBs in Action [Buch]. - Greenwich : Manning Publications Co., Marković Marko Vertiefungsarbeit: ESB & Process Engine in JBOSS [Bericht]. - Horw : Hochschule Luzern - Technik + Architektur, CC Distributed Secure Software Systems (D3S), 2009.

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