BPEL Business Process Execution Language

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1 BPEL Business Process Execution Language Dr. Martin Bartonitz Product Manager SAPERION AG Vorsitzender des Aufsichtsrates: Dieter Matheis Vorstand: Rudolf Gessinger (Vorstandsvorsitzender), Andreas Kunze Amtsgericht Berlin-Charlottenburg HRB Nr

2 BPEL - Business Process Execution Language Das korrekte von der OASIS - Organization for the Advancement of Structured Information Standards - in 2004 festgelegte Akronym ist WSBPEL und steht für Web Service Business Process Execution Language in Anlehnung an die anderen Web-Service-relevanten Spezifikationen wie WSDL Web Service Definition Language. BPEL ist eine XML-basierte, interpretierbare, d.h. von Workflow-Engines ausführbare Programmiersprache zur Orchestrierung von Web-Services zum Zwecke der Automatisierung von Geschäftsprozessen. BPEL kämpfte in den letzten Jahren mit einigen weiteren Definitionen um die Standardbeschreibung von ausführbarem Code. Mittlerweile gibt es nur noch einen ernsthaften Konkurrenten, die XPDL der WfMC Workflow Management Coalition. XPDL steht für Process Definition Language mit de X für XML-basiert. 1: Die Grafik zeigt die Zusammenhänge zwischen den wichtigsten Standards rund um BPEL. Der Zeitstrahl ist nicht exakt, wichtig sind hier die Zusammenhänge. WSBPEL verbindet seit 2002 unter der Bezeichnung BPEL4WS die Ideen der kalkülbasierten Sprache XLANG von Microsoft und der Graph-basierten Sprache WSFL - Web Services Flow Language - von IBM. Ein Jahr später wurden die Standardisierungsbemühungen unter das Dach der OASIS gestellt, d.h. der Kreis der mitarbeitenden Firmen ist um weitere wichtige Namen wie BEA, SAP, ORACLE gewachsen. Die aktuelle Version ist 1.1. Die Version 2.0 steht kurz vor der Freigabe. BPEL ist ein Kind des Internet-Hypes Ende der 1990er Jahre. In dieser Zeit wurden verstärkt sogenannte End-to-End-Prozesse zwischen Business-Partnern auf Basis von Web-Technologien umgesetzt. Daraus entwickelt hat sich eine neue Sicht auf Software-Architekturen, mit dem besonderen Schwerpunkt der Agilität. Prozesse über unterschiedliche Plattformen und Applikationen hinweg werden immer schnellebiger und müssen daher immer schneller angepasst werden. Die Antwort lautet SOA: Service Oriented Architecture. Im Kontext von SOA sind die Services im Wesentlichen Web-Services, allgemein ist jedoch damit gemeint, das Applikationen zukünftig keine Software-Monolithen sein werden sondern in sinnvoll große Services unterteilt werden, deren Business-Logik wo nötig in andere Komponenten eingebunden werden Seite 2 von 7

3 Der BPEL-Kontext Da BPEL im Zusammenhang mit dem Web entstand, gründet es vorrangig auf weiteren Standards aus diesem Umfeld. Während viele Autoren die Standards mittels Schichtenmodelle mit bis zu 10 Ebenen darzustellen versuchen, schlägt Gartner 2004 eine Netzdarstellung der Abhängigkeiten der BPEL-tangierenden Standards vor. Neben der Nutzung von XML für die Definition eines Prozesses ist in der Grafik klar erkennbar, wie eng BPEL mit den Ideen der Web-Services verzahnt ist, denn überall dort, wo ein Name mit WS anfängt, ist damit Web-Service gemeint. Abbildung 2: Die Grafik zeigt die Vernetzung der mit BPEL im Zusammenhang stehenden weiteren Standards Grafische Modellierung WSBPEL ist eine rein ASCI-orientierte Beschreibung von zeitlichen Abläufen der Web-Services und kann diese nicht grafisch darstellen. Seit 2005 wird dazu die Modellierungssprache BPMN Business Process Modeling Language genutzt. Dabei muss jedoch festgestellt werden, dass dies selbst mit der WSBPEL Version 2.0 nur eine Einbahnstraße ist. D.h. aus der BPMN werden WSBPEL-Definitionen erzeugt. Dagegen kann aus einer WSBPEL-Definition keine BPMN-Grafik erzeugt werden. Der Grund liegt an den fehlenden Sprachelementen wie z.b. die Koordinaten oder auch z.b. die BPMN-Elemente Pool und Events. Hier zeigen sich klare Vorteile für den Konkurrenten XPDL der WfMC ab. Mit der Mitte 2005 freigegebenen Version 2.0 ist die Sprache genau um diese fehlenden Elemente ergänzt worden, so dass ein bidirektionaler Austausch zwischen BPMN und XPDL möglich ist. Die BPMN wird unter dem Dach OMG Object Management Group vorangetrieben, die auch die grafischen Diagramme für ein objektorientiertes Design von Applikationen mittels der UML Unified Meta Language vorantreibt. Unterschiede zwischen WSPBEL und XPDL Als unbedarfter Außenstehender könnte man schnell die Frage formulieren: Lassen sich die beiden Standardisierungslager in naher Zukunft zusammen bringen? Da die Motivation für die jeweilige Beschreibungssprachen derzeit noch sehr weit auseinander liegen, ist mit einem Zusammengehen vor dem ersten Jahrzehnt diese Jahrtausends nicht zu rechnen. Während das Lager der BPEL vorrangig dafür Sorge tragen will, dass die einzelnen Funktionsblöcke in Form von Web-Services ordentlich mit einander arbeiten können (Orchestrierung), kümmert sich die XPDL im Schwerpunkt auf das koordinierte Ablaufen von durch Menschen auszuführenden Aufgaben. Letztere stehen immer im Kontext einer Information, die im Schwerpunkt ein unstrukturiertes Dokument Seite 3 von 7

4 einer Akte ist (Case Handling). Die nachfolgende Tabelle zeigt die wesentlichen Unterschiede der beiden Sprach-Definitionen: Merkmal XPDL BPEL Zielsetzung Offener Austausch von Prozeß- Definitionen (WfMC Interface 1) und Dateiformat für BPMN Spezifikation von ausführbaren und abstrakten Geschäftsprozessen auf Basis von Web Services Prozess- Teilnehmer Participants : Resource, Role, Org Unit, Human, System Dynamische Zuordnung mittels Rules während Laufzeit Intern keine Zuordnung von Teilnehmern, Externe im Message Flow über Partner (Links) Technische Schnittstellen Diverse, z.b. Web Service, EJB, Pojo, Script, Rule Web Services (WSDL) Binding beliebig Manuelle Tasks Explizite Definition von Aktivitäten als TaskManual Nicht explizit unterstützt Modularisierung Unterprozesse werden unterstützt Eingeschränkt möglich durch scope Simulation Enthält Attribute für Time Estimation, Cost Unit u.a. Nicht explizit unterstützt Datenfluss Nur bei Übergabe während Start und Ende eines Subprozesses Collaboration zwischen parallelen Web Services Laufzeitverhalten, Problembehandlung Für langlaufende automatische Aktivitäten (Teilprozesse) keine expliziten Definitionen Enthält fault handler, compensation handler und transaction demarcation Austausch mit BPMN Die Version 2.0 enthält neben Koordinaten und Shape-Größen die Elemente Pool, Lane, Gateway und Event, d.h. bidirektionaler Austausch mit BPMN möglich Keine grafischen Elemente, Nur unidirektionaler Austausch von BPMN nach BPEL möglich. Tabelle 1: Gegenüberstellung der Merkmale von XPDL und BPEL Eine sehr detaillierte Analyse der Unterschiede zwischen BPEL und XPDL hat Wil van der Aalst auf seiner Web-Site mit dem Titel Workflow-Pattern publiziert. Hier stellt er nicht nur die Unterschiede zwischen den beiden Konkurrenten heraus sonder vergleicht diese noch mit BPMN und UML so den Engines der Hersteller IBM und ORACLE. SAP und IBM haben aufgrund der fehlenden Elemente hinsichtlich der Interaktion mit Menschen eine Erweiterung für WSBPEL in einem Whitepaper 2005 veröffentlicht. Nach Auskunft eines der Autoren ist a- ber nicht damit zu rechnen, dass diese Erweiterung noch den Weg in die Spezifikation der WSBPEL Version 2.0 finden wird. Dennoch werden wohl beide Firmen die in dem Whitepaper beschriebenen Erweiterungen in ihren BPEL Engines einbauen Seite 4 von 7

5 BPEL-Sprachelemente Die Elemente der WSBPEL lassen sich in drei Gruppen unterteilen, den elementaren Basisaktivitäten, die nicht aus anderen Aktivitäten aufgebaut werden können, den strukturierten Aktivitäten, die aus den e- lementaren Basisaktivitäten zusammen gesetzt werden können u.a. zum Zwecke der Rekursion, und dem Scope, um Gruppen von Aktivitäten Verfahren für Fehler ( fault handler ), Ereignisse ( event handler ) und zur Kompensation ( compensation handler ) im Falle von Abbrüchen zuzuordnen. Die Sprachelemente der Basic Activities sind: assign empty invoke receive/reply throw wait Zuweisen oder Verändern von Werten zu einer Variablen. in einer solchen Aktivität ist nichts tun, kann z. B. dazu verwendet werden, um eine Fehlermeldung zu unterdrücken. Aufruf eines Web Service legt fest, ob die Web Service Schnittstelle synchronen oder asynchronen genutzt wird Soll ein Fehler nicht den globalen Scope erreichen und damit den Prozesses terminiert, so kann er mit dem expliziten Signal für eine weitere Fehlerbehandlungen aufgefangen werden. Es wird auf einen Zeitpunkt oder für eine Zeitspanne gewartet. Die Sprachelemente der Structured Activities sind: flow pick sequence switch while Die Aktivitäten werden parallel oder in beliebiger Reihenfolge ausgeführt, wobei Abhängigkeiten durch Links angegeben werden können. Die Wahl der auszuführenden Aktivitäten erfolgt über externe Ereignisse Die Aktivitäten werden nach einander abgearbeitet. Verzweigung im Prozessfluss nach Auswertung von Bedingungen Wiederholtes Ausführen von Aktivitäten, solange eine boolesche Bedingung erfüllt ist Die folgende Grafik zeigt einen Prozess dargestellt in BPMN gefolgt von deren textueller Darstellung in XML. Abbildung 3: Ein Beschwerdemanagementprozess in BPMN modelliert Die folgenden Zeilen zeigen einen Ausschnitt der Umsetzung des oben dargestellten Beschwerdemanagementprozesses in BPEL-code. <process name="complainthandling"> <partnerlinks> <partnerlink name="local" partnerlinktype="locallt"... />... </partnerlinks> <variables>... </variables> <eventhandlers> <onevent Completion(a1)(1)/> <sequence> <invoke name="sendquestionnaire"... /> <!--do a2--> <invoke Completion(a2)/> Seite 5 von 7

6 </sequence> </onevent>... <onevent Completion(a4)/> <sequence> <receive Completion(a8)/> <assign name="archive">... </assign> <!--do a9--> <invoke Completion(a9)/> </sequence> </onevent> </eventhandlers> <sequence> <receive ProcessInstantiation(p) createinstance="yes"/> <assign name="register">... </assign> <!--do a1--> <flow> <invoke Completion(a1)(1)/> <invoke Completion(a1)(2)/> </flow> </sequence> </process> BPEL Engines Ziel der WSBPEL-Definition ist ihre automatisierte Ausführung von Prozessinstanzen durch Engines, meist BPEL oder Workflow Engines genannt. Die folgende Liste zeigt einen nicht vollständigen Überblick heute verfügbarer Engines. BPEL-Prozesse in die BPEL Engine deployed. Dieser Begriff wird für das Bekanntgeben neuer Web-Services benutzt. Da BPEL-Instanzen selbst nicht nur Web-Services koordiniert aufrufen sonder selbst auch als Web-Service aufgerufen werden können, werden auch die BPEL-Definitionen deployed. + IBM WebSphere Process Server Implementiert ist BPEL4PEOPLE. Die Laufzeitumgebung basiert auf den Servern WebSphere Application Server und dem J2EE Server. Neben Tools zur Generierung von Code werden Simulations- und Monitoring-Werkzeuge zur Verfügung gestellt. + SAP Exchange Infrastructure Implementier wurde der BPEL-Standard 1.1, die grafische Modellierung erfolgt über das ARIS Toolset der Firma IDS Scheer für SAP NetWeaver. Das Deployment erfolgt im Solution Manager und XI, die auf Basis des SAP NetWeaver arbeiten. + Microsoft BizTalk Server und Workflow Foundation Classes beide Software-Komponenten bieten eine BPEL-Unterstützung. + OpenLink Virtuoso Universal Server - bietet eine integrierte BPEL Engine. + Oracle BPEL Process Manager Implementiert ist der BPEL-Standard Angeboten wird ein grafisches Modellierungs/Orchestrierungs-Tool für JDeveloper und Eclipse. Auch ORACLE pflegt eine intensive Partnerschaft mit der Firam IDS Scheer und exportiert die mit ARIS erstellten EPKs oder BPMN-Modelle in BPEL-Definitionen. Oracle ist einer der wesentlichen Treiber bei der Weiterentwicklung des BPEL-Standards innerhalb der OASIS. + TIBCO BusinessWorks Eine Erweiterung implementiert die Unterstützung von BPELVersion Twister (Open Source) Implementierung des BPEL-Standards (LGPL). Twister unterstützt SOA- Pattern. Arbeitslisten unterstützen die Interaktion mit Menschen. Das Projekt wurde bei Apache unter Agila weitergeführt und ist mittlerweile in das Ode Projekt integriert. + ActiveBPEL (Open Source) Implementiert sind sowohl BPEL4WS 1.1 als auch WS-BPEL INTALIO (Open Source) BPEL Server + jbpm von JBoss (Open Source) BPM Server mit der eigenen Prozessausführungssprache jpdl. Mittlerweile mit Hochdruck an der Implementierung von BPEL4WS 1.1 und WSBPEL 2.0 gearbeitet. Autor: Dr. Martin Bartonitz Seite 6 von 7

7 Literatur + PBEL4WS Version 1.1 Spezifikation + WSBPEL Version 2.0 Draft-Spezifikation + BPEL4PEOBPLE Whitepaper von SAP und IBM Version Vil van der Aalst, M. Dumas, A.H.M. ter Hofstede, N. Russell, H.M.W. Verbeek, and P. Wohed: Life After BPEL? BPM Center Report BPM-05-23, Bernd Rücker: Geschäft(ige) Prozesse jbpm ein Erfahrungsbericht, Javaspectrum 6/2005 Internetressourcen + (Organization for the advancement of Structured Information Standards) + (Object Management Group) + (Workflow Management Coalition) + (Web-Site of Prof. Wil van der Aalst Workflow Pattern Analyses) + (Virtuelles Forschungszentrum, das 2004 von unterschiedlichen Institutionen zum Thema BPM gegründet wurde) Seite 7 von 7