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TENDÊNCIAS SOBRE A ARQUITETURA ORIENTADA A SERVIÇOS - SOA

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2 Resumo O constante crescimento do setor serviços no ambiente econômico, trás com ele investimentos para a melhoria deste tipo de atividade, fazendo surgir a ciência de serviços. Baseado na proposta da Ciência de Serviços, o artigo faz algumas projeções de tecnologias auxiliares à arquitetura orientada a serviços (SOA) que tem como meta identificar, tratar e integrar serviços comuns através de componentes de serviços. Os sistemas tradicionais clienteservidor sempre focaram a interação com o usuário, e os dados de forma centralizada o que tornava dificil qualquer mudança estrutural pelo fato de exigir um grande esforço, até mesmo nas novas aplicações clientes. A proposta da arquitetura SOA quebra este paradigma já que decompõem os sistemas em forma de serviços, permitindo que estes serviços sejam consumidos por aplicações clientes, através de uma comunicação padronizada. Este artigo identifica as caracteristicas problemáticas dos serviços e qual a proposta da ciência de serviços para amenizá-las. Motivação As empresas precisam ser flexíveis para atender as mudanças de mercado e este comportamento, exige da área de tecnologia da informação (TI), o comprometimento em suportar os processos corporativos sob constante mudança. Mais de 75% dos chief enterprise office (CEOs) colocam a habilidade de responder rapidamente como alta prioridade, mas apenas um em dez acreditam que sua organização possui a capacidade para responder as mudanças oriundas das alterações de condições mercadológicas (CARTER, 2007). Para permitir esta nova dinâmica, as áreas que atuam com tecnologia de informação não podem depender de fornecedores ou plataformas, pois as mudanças nestes níveis são mais difíceis, podendo inviabilizar a criação de negócios dinâmicos. A arquitetura orientada a serviços possibilita a comunicação entre aplicações e plataformas distintas, desde que ambos estejam alinhados com o padrão SOA. Esta facilidade permite a combinação dos serviços providos por estas aplicações compondo novos serviços e funcionalidades. Conceito de Serviço Diversas definições e conceitos sobre serviços apontam para um bem não tangível, existente apenas no espaço de tempo em que o produtor está criando ou construindo e o consumidor usufruindo. Esta definição é uma síntese das definições apresentadas a seguir: Uma atividade ou série de atividades providas como a solução para os problemas do consumidor (GRONROOS, 1990). Toda a atividade econômica a qual sua saída não gera algo físico produto ou construção (QUINN et al, 1988). 2

3 A experiência intangível praticado para um consumidor agindo nas regras do co-produtor (FITZSIMMONS, 2001). Características dos serviços De acordo com Hidaka (2005), os serviços possuem algumas características que o torna complexo e o diferencia de qualquer outro tipo de atividade: o Intangibilidade - refere-se ao estado, onde as coisas a serem produzidas como resultado das atividades do provedor, são efeitos fisicamente impossíveis de sofrerem manipulação. Isto faz com que os valores econômicos do elemento produzido se tornem menos concretos do que de um produto tangível. Como consequência torna mais difícil precificar e gerenciar os serviços, definir e mensurar produtividade e avaliar a qualidade em uma grandeza que possa ser compreensível pelos usuários. o Simultaneidade - implica que a produção e o consumo são processos interativos e concorrentes. Tal atividade econômica requer o envolvimento simultâneo do provedor e do consumidor do serviço. Devido a esta característica, somente é possivel conhecer o resultado de um serviço enquanto ele está sendo executado, impossibilitando o ensaio antecipado. o Heterogeneidade - refere-se a idéia que o mesmo serviço pode ter efeitos diferentes e prover respostas diferentes, dependendo do provedor, do local provisionado, do estado mental do consumidor e do ambiente. Ciência de Serviços (Service Science) A ciência de serviços ou Service Science é um campo multidisciplinar o qual procura trazer conhecimento de diversas áreas para aperfeiçoar as operações na industria de serviços (PAULSON, 2006). Seu primeiro objetivo é prover métodos para analisar os serviços cientificamente, gerenciar serviços eficientemente e maximizar a produtividade dos serviços através dos processos da engenharia de produção (HIDAKA, 2005). Como segundo objetivo a ciência de serviços se propõem a resolver os problemas originários das características do serviço. E seu terceiro objetivo é explorar o ambiente para desenvolver inovação sistematicamente. Na Figura é possível ver um mapa mental da ciência de serviços contendo seus objetivos, incluindo serviços e suas características. 3

4 Atender a demanda das comunidades de clientes União dos fabricantes e fornecedores Gerenciamento Serviços Orientados ao Cliente Objetivo 1 Prover métodos para analisar serviços cientificamente Eficiência na gerência de serviços Dificuldades Especificar/Preço Qualidade Mensurar Produtividade Intangível Serviço Ciência de Serviços Maximização da produção de serviços através de processos de engenharia Valor econômico menos concreto que produtos tangíveis O mesmo serviço possui efeitos diferentes dependendo do conteúdo Objetivo 2 Resolver os problemas de Simultaneidade, Intangibilidade e Heteregoneidade Consumidor e produtor juntos da produção do serviço Heterogêneo Habilidade de inspeção. Validar o resultado do serviço entregue ao usuário consumidor anteriormente ao consumo Simultaneidade Objetivo 3 Explorar o ambiente criando inovações sistemáticas Figura 1 Mapa mental da Ciência de Serviços Arquitetura Orientada a Serviços (SOA) A engenharia de software tem buscado formas otimizadas para produzir software. Porém, os sistemas desenvolvidos até pouco tempo eram tipicamente fechados, de maneira que caso fosse necessária uma extensão era mais fácil criar outra aplicação e compô-la de maneira a ficar transparente ao usuário (SZYPERSKI, 1996). Diversos estudos apontam que a arquitetura orientada a serviços (SOA - Service Oriented Architecture), em alguns anos, terá grande influência sobre o desenvolvimento de novos sistemas. Segundo prognósticos do Instituto Gartner, com 70% de probabilidade, até 2008 SOA será a prática de engenharia de software predominante, dando fim a 40 anos de dominação de arquiteturas monolíticas de softwares [MACHADO apud McCOY et al., 2003]. Com o uso da tecnologia orientada a objetos e o poder do encapsulamento, é possível compor distintas aplicações com alguma alteração de código (alteração menos significativa que no desenvolvimento com linguagens procedurais) (MACHADO, 2004). De acordo com Schneinder & Nierstraz (1999), a realidade atual deve admitir que os requisitos de um sistema mudem muito rapidamente, todavia a orientação a objetos por si só 4

5 não resolve o problema da composição de aplicações. A quebra deste paradigma ocorreu com a reutilização de componentes de software, dando espaço a recomposição de aplicações sem a necessidade de alteração do código já constituído e devidamente testado. A arquitetura orientada a serviços tem como meta identificar quais são estes componentes de serviços, criando uma coordenação entre eles, através de uma linguagem que descreva suas interações e como exemplo de linguagens temos a BPEL e BPEL4WS - Business Process Execution Language. Além do reuso, a adoção de uma arquitetura orientada a serviços facilita a adaptabilidade de sistemas, fazendo com que se tornem altamente dinâmicos na medida que os serviços podem ser substituídos em tempo de execução de maneira transparente. Como atualmente as organizações estão em constante atualização, sempre buscando vantagens competitivas, a dinamicidade dos sistemas torna-se uma questão relevante. [BENNETH et al, 2001]. Caracteristicas do SOA Há algumas características consideradas relevantes para que uma aplicação seja proclamada como orientada a serviço. As características consideradas relevantes são de acordo com (MACHADO, 2004): Reuso Caixa Preta O reuso caixa-preta visa garantir que um implementador não tenha acesso no como foi a implementação de algum componente de software que fará parte do processo de reuso. O reuso caixa-preta se dá através da descrição da especificação das interfaces ou contratos bem definidos que devem ser respeitados pela implementação a ser elaborada. Distribuição Sistemas abertos ou sistema aberto distribuído parte do principio que as entidades de um sistema podem ser compostas dinamicamente e ainda que elas podem estar localizadas em máquinas diferentes. Heterogeneidade Ambiental Sistemas baseados em uma arquitetura SOA são tipicamente sistemas cooperativos abertos e devem oferecer suporte para ambientes heterogêneos. Em geral os componentes dos sistemas (ou serviços) são executados em máquinas distintas simultaneamente, ainda que sejam máquinas virtuais distintas e precisam se comunicar de alguma forma. Esta comunicação deve ser feita através de um protocolo padronizado e pré-definido. Composição Como compor os componentes de maneira simples e eficiente com a menor quantidade de código? Alguns modelos formais e frameworks conceituais foram propostos e deram origem a uma série de linguagens especificas para composição de componentes. Com o uso cada vez maior de linguagens reflexivas, como Java ou C#, a tarefa de composição de componentes tornou-se menos complexa, pois passou a ser razoável em tempo de execução carregar novos componentes e através de reflexão invocar métodos específicos de uma interface definida anteriormente. Coordenação Em sistemas abertos e distribuídos, como tipicamente são os ditos orientados a serviços, um modelo de coordenação é altamente recomendável, facilitando o dinamismo e a adaptabilidade. Para facilitar a criação do modelo de coordenação, foram criadas algumas 5

6 linguagens de coordenação. Uma linguagem de coordenação tem o propósito de permitir que um ou mais componentes se comuniquem com o objetivo de coordenar operações visando um mesmo objetivo compartilhado por ambas as partes de agentes paralelos e concorrentes. Dinamismo e Adaptabilidade Como aplicações orientadas a serviços são sistemas abertos elas tambem são dinâmicas, já que conseguem se adaptar as mudanças de requisitos com facilidade. Os serviços podem entrar e sair do sistema em tempo de execução, tipicamente se comunicando com o registro de serviços através de mensagens de publicação ou de cancelamento da publicação. Além disso, geralmente os sistemas nunca fazem referência direta ao serviço e sim a uma interface para o serviço, possibilitando o dinamismo. Estado O estado de um componente pode ser divido em duas classes distintas: persistente ou conversacional. Estado persistente é definido quando existe a possibilidade de pelo menos uma das partes de persistir dados trocados na comunicação entre as partes. Quando dados de uma mensagem enviada a um determinado componente podem ser recuperados após a troca de mensagens em qualquer instante de tempo, esse dado foi persistido. Já o estado conversacional diz respeito ao estado dos componentes somente durante a comunicação ou conversação. Uma vez finalizada a conversação entre os componentes, o estado é desfeito e seus dados são liberados. Este tipo de estado é importante para manter o andamento de operações mais complexas. Sincronia A troca de mensagens, seu modo de transmissão e a semântica são partes fundamentais em sistemas distribuídos, pois são a única maneira que os componentes possuem de se comunicar e sincronizar suas ações (CHARRON-BOST et al, 1996). Robustez de Protocolos Qualquer tipo de comunicação entre partes necessita de um protocolo. Porém, em ambientes distribuídos (principalmente se forem heterogêneos), onde as partes estão conectadas através de uma rede de comunicação, os protocolos são mais relevantes. Questões como desempenho, robustez e segurança são muito importantes de serem consideradas nestes cenários. Contudo de acordo com Machado (2004) não é preciso ter todas as características acima para ser considerada aplicação orientada a serviços. Além das características acima, a aplicação deve conter componentes de serviço os quais devem possuir uma conexão fraca entre eles, de forma que possam ser utilizados por outros componentes de serviços até mesmo em outros projetos. A utilização de serviços de outros componentes é feita através de interfaces que são conectáveis de forma que o componente possa ser desconectado de um ambiente e substituído por outro que execute o mesmo serviço, sem provocar alterações nos objetivos do sistema. O surgimento e a utilização da Arquitetura Orientada a Serviços permitiu graças as características de distribuição, heterogeneidade ambiental e robustez de protocolos, um melhor aproveitamento dos componentes de serviços criados em plataformas diferentes. Tendências de Mercado para Serviços Uma das características problemáticas do serviço é a intangibilidade. Para minimizar este problema o mercado de serviços contará com o apoio de diversos modelos que servirão como balizadores para a melhor compreensão dos serviços a serem ofertados em um determinado 6

7 segmento. Tomando como exemplo os processo de Infrastructure Resource Management (IRM) os quais fornecem diversos serviços para a gerência da infraestrutura de TI, como por exemplo o gerenciamento de mudanças, problemas e incidentes, com o objetivo de antecipar os desvios no ambiente de TI de forma a minimizar os seus impactos. O segmento de IRM ganhou um modelo balisador chamado Information Tecnology Infrastructure Library (ITIL) que além de outras funções serviu como referência para as empresas compararem seus processos, a ponto de identificarem se estão otimizados ou não. A adoção de SOA nas empresas deve estar intimamente ligada a um processo de gestão do conhecimento para os componentes reusáveis. Para esse conhecimento é preciso possuir uma biblioteca central com os artefatos organizada de forma que a pesquisa possa ser feita por diversas categorias de informação, permitindo um melhor reaproveitamento dos componentes de software. Um dos benefícios da adoção do SOA é o fato dele utilizar a arquitetura centrada no cliente, modificando o paradigma dos modelos e práticas que tendenciam para ser centrada na aplicação. A arquitetura centrada no cliente prove uma abordagem de configuração para o usuário, ao invés daquela onde há um único modelo para todos os usuários ou onde há workflows pré empacotados. (CRAWFORD et al., 2005) Tendências de tecnologia para Arquitetura Orientada a Serviços Difusão do Enterprise Service Bus Para facilitar a busca destas interfaces, os servidores UDDI (Universal Description Discovery Integration) foram propostos para serem grande respositório universal de serviços, onde todos clientes iriam buscar dinamicamente os serviços (MACHADO, 2004). O UDDI embora planejado para ser uma biblioteca central de componentes de serviço, não é utilizado com a aderência o qual foi planejado. Uma vez descobertos os serviços, os projetistas tendem a fazer uma conexão menos maleável entre os componentes de serviços apontando-os diretamente, conforme mostra a Figura 2. Fornecedor Consumidor Ligação direta e nominal ao componente de serviço fornecedor Fornecedor Figura 2 - Ligação direta entre componentes de serviço 7

8 Esta situação torna-se complexa, a medida que o serviço tem a sua localização alterada, isto dará a coordenação dos serviços uma maior necessidade de administração, para redirecionar os componentes consumidores para as novas localidades de seus fornecedores. O uso do Enterprise Service Bus (ESB) permite uma melhor gestão do conjunto de componentes coordenados, de forma que ele será responsável por redirecionar as conexões dos serviços solicitantes para as novas localizações dos fornecedores, conforme mostra a Figura 3. Consumidor Fornecedor Ligação entre os componentes através do ESB ESB Fornecedor Figura 3 - Conexão dos componentes através do Enterprise Service Bus Dessa forma qualquer alteração no ambiente, ou nas localizações dos serviços não afetará o componente consumidor, pois sua interação ocorre apenas com o ESB. Evolução dos Web Services Embora seja amplamente difundido, a tecnologia de Web Services ainda tem muito que evoluir. O uso desta tecnologia ainda é prematuro na maioria dos casos, pois questões já resolvidas em outras tecnologias, como manutenção do estado transacional e composição dos serviços, ainda não estão bem resolvidas. A indústria tem trabalhado em novas especificações que resolvam estas questões, como WS-Transaction e WS-Coordination. Além disso, a segurança da troca de mensagens de Service Oriented Application Protocol (SOAP) ainda é pequena, por enquanto se restringindo ao suporte do protocolo de transporte Sercure Socket Layer (SSL) (MACHADO, 2004). Conclusão Apesar do surgimento de arquiteturas orientada a serviços, o desenvolvimento de sistemas distribuídos continua sendo um desafio para os desenvolvedores e a Engenharia de Software. As questões envolvidas, como desempenho, concorrência, heterogeneidade, entre outras, ainda não foram totalmente resolvidas. Porém, com certeza o uso de modelos concebidos com 8

9 o intuito de facilitar tais tarefas é muito proveitoso. Mais do que isso, se basear no conceito de serviços para a concepção de novas aplicações pode trazer um ganho real, pois o reuso de serviços já constituídos mesmo em ambientes heterogêneos é altamente factível (MACHADO, 2004). As tecnologias da arquitetura orientada a serviço ainda estão em fase de evolução e convergência para que possam atender os requisitos não funcionais de segurança e disponibilidade. Porém o uso do Enterprise Service Bus permite que a Arquitetura Orientada a Serviços cumpra seu papel de manter componentes ligados apenas pelas interfaces. Em relação às tendências de mercado, ainda deverão aparecer modelos que permitam a transição dos padrões de produção centrado nos grupos de desenvolvimento, para aqueles centrados nos serviços e nos componentes de negócio. Bibliografia BENNETH, K.H.; MUNRO, M.; GOLD, N.E.; XU, K.; LAYZELL, P.J.;BUDGEN, D.; BRERETON, O.P. An Architectural Model for Service-Based FlexibeSoftware em Proceedings COMPSAC 2001 (Computer Software and Applications), EUA, IEEE Computer Society Press, pp , CARTER, S. The new language of business : SOA & Web 2.0. EUA, IBM Press, ISBN X, CHARRON-BOST, B.; MATTERN, F.; TEL, G. Synchronous, asynchronous and causally ordered communication em Distributed Computing, Vol. 9 No. 4, pp , CRAWFORD, C. H. Toward an on demand service-oriented architecture. IBM System Journal, FITZSIMMONS, J.A & FITZSIMMONS, M.J. New service development : creating memorable service experiences. London: SAGE, GRONROOS, C. Relationship approach to marketing in service contexts: The marketing and organizational behavior interface. Netherlands, Elsevier, Journal of Business Research, Vol. 20 (1990), p. 3-11, HIDAKA, K. Trends in Service Sciences in Japan and Abroad. IBM System Journal, MACHADO, J. C. Um estudo sobre o desenvolvimento orientado a serviços. Dissertação de Mestrado: PUC, RJ, MARTIN, J. Engenharia da Informação: introdução, São Paulo: Campus, QUINN, JB et al. Tecnology in Services:Policies for Growth, Trade and Employment. EUA, Nacional Academies Press, ISBN , PAULSON, L. D. Services Science: A new field for today s economy. IEEE, SCHNEIDER, J.G. & NIERSTRASZ, O. Components, Scripts and Glues in Software Architectures. EUA, Halls, p , SZYPERSKI, C. Independently Extensible Systems - Software Engineering Potential and Challenges. Australia, Queensland University Tecnology,

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