© materna gmbh 2008 workshop oldenburg, 23.10.2008 devices profile for web services

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Workshop

Oldenburg, 23.10.2008

Devices Profile for Web Services


Tagesablauf

SOA • Web Services DPWS DPWS Explorer DPWS Multi Edition Stack DPWS gSOAP Stack DPWS-AXIS2 OSGi/DPWS-Integration WS4D-Pipes


SOA • Web Services


SOA

Was ist SOA? Abstraktes Konzept einer Software-Architektur Dienste anbieten, suchen und nutzen

Eigenschaften von Diensten in SOA Wieder verwendbar Offen zugreifbar Plattform- und sprachenunabhängig Lose gekoppelt


SOA – Infrastruktur

Rollen in der SOA Anbieter Nutzer Vermittler

Dienst-anbieter

Dienst-nutzer

Dienst-vermittler

Service Client

veröffentlichen finden

interagieren


Web Services

Was sind Web Services? Umsetzung des SOA-Konzepts Maschine-Maschine Interaktion im Netzwerk

Realisierung durch Standards XML SOAP WSDL UDDI


Web Services – Infrastruktur

Rollen in der Web Services Architektur Anbieter Nutzer Verzeichnis (Vermittler)

Dienst-anbieter

Dienst-nutzer

Dienst-verzeichnis

Service Client

veröffentlichen Verweis auf Dienst

Abfrage der Beschreibung

UDDI

WSDL WSDL

SOAP

suchen

SOAPNutzung


Web Services – SOAP

Aufbau einer SOAP-Nachricht SOAP Envelope, Header, Body

Verwendung Datentransport Methodenaufruf (SOAP-RPC)

Transportprotokolle HTTP, SMTP, FTP, RMI, …

SOAP beschreibt das XML-basierte Nachrichtenformat der Kommunikation

und dessen Einbettung in ein Transportprotokoll

Envelope

Header

Body


Web Services – WSDL

Aufbau eines WSDL-Dokuments Types Interface (portType) Bindings Services

WSDL ist eine XML-basierte Sprache, um Web-Services-Schnittstellenzu beschreiben

description

types

portType

binding

service

operation

input

output

operation

endpoint


Web Services – DPWS

Problem Keine dynamische Suche von Diensten Keine Ereignisverarbeitung Keine Ressourcen-Optimierung


DPWS


DPWS

Devices Profile for Web Services Specification:

„DPWS defines a minimal set of implementation constraints to enable secure Web service messaging, discovery, description, and eventing on resource-constrained endpoints.“

Fakten Erstveröffentlichung in 2004 Seit 2008 existiert OASIS WS-DD TC Standard von Microsoft, Intel, Nortel, Lexmark, Red Hat, … Integraler Bestandteil von Windows Vista


DPWS

"The formation of the WS-DD Technical Committee is an important milestone and builds upon mature WS-* base protocols by expanding the scope to include the wide variety of devices being used today in homes and enterprises. Defining protocols for discovering, securely consuming and exposing Web services in a lightweight footprint that suits these devices has the potential to greatly broaden the reach of Web services to meet customers' needs."

Sriram Rajagopalan, Leiter von Program Management for Windows Device and Storage Technologies in Microsoft:


DPWS – Infrastruktur

Terminologie Device (Dienstanbieter) Client (Dienstnutzer) Discovery ersetzt Vermittler

Device(Hosting Service)

HostedServices


HostedServices

Client

Client

Messages


DPWS – Messaging

Protokolle und Spezifikationen SOAP 1.2 HTTP/1.1 WS-Addressing UUID URI UDP MTOM

R0029: A SERVICE SHOULD NOT send a SOAP ENVELOPE that has more octets than the MTU over UDP.

R0034: A SERVICE MUST at least receive and send SOAP 1.2 SOAP Envelopes.

R0004: A DEVICE SHOULD use a urn:uuid scheme URI as the [address] property of its Endpoint Reference.


DPWS – Discovery

Spezifikation WS-Discovery

Nachrichten Hello Bye Probe und Probe Match Resolve und Resolve Match

Device Client

Hello / multicast

Resolve Match / unicast

Bye / multicast

Probe Match / unicastProbe / multicast

Resolve / multicast


DPWS – Description

Spezifikationen WSDL 1.1 WS-MetadataExchange WS-Policy WS-Transfer

Device-Eigenschaften Manufacturer, ModelName, FriendlyName, …

Service-Eigenschaften Beschreibung, Zugehörigkeit, Nachrichten, Transport, Security, …

<wsdp:ThisDevice> <wsdp:FriendlyName xml:lang=„en-US“> Our New Coffee Maker </wsdp:FriendlyName><wsdp:FirmwareVersion> 2008.09CM_v01 </wsdp:FirmwareVersion><wsdp:SerialNumber> 12345-123-1234 </wsdp:SerialNumber></wsdp:ThisDevice>

<wsdp:Hosted> <wsa:EndpointReference> <wsa:Address> http://139.2.1.3/makeCoffee </wsa:Address> </wsa:EndpointReference> <wsdp:Types> img:MakeCappucinoPortType img:MakeEspressoPortType </wsdp:Types> <wsdp:ServiceId> http://coffee.example.org/ CoffeeService </wsdp:ServiceId></wsdp:Hosted>


DPWS – Eventing

Spezifikation WS-Eventing

Parteien Event Sink (Client) Event Source (Hosted Service) Subscription Manager

Subscription Notifications (Event Messages) zeitliche Dauer

Delivery Mode Push

HostedSevice Client

subscribe()

sendEvent(…)

Observable Observer

setChanged()

notifyObservers()

unsubscribe()

Observer Design Pattern


DPWS – Security

Spezifikationen WS-Security

Integrität XML Signature

Vertraulichkeit XML Encryption

Authentifizierung Transport Layer Security (https)


DPWS Explorer


DPWS Explorer

Funktionen Discovery Eventing Methodenaufrufe Filter WSDL-Import

Unterstützung bei Fehlersuche


DPWS Java Multi Edition Stack


DPWS Java Multi Edition Stack – Historie

Stack wird entwickelt in Zusammenarbeit von

Entwicklung wurde im Herbst 2005 begonnen

Open Source seit 2007

Sourceforge: WS4D.org Java Multi Edition DPWS Stack

Aktuelle Version: 0.9.5

Website: www.ws4d.org


DPWS Java Multi Edition Stack – Spezifkationen

Implementierung der DPWS-spezifischen Anforderungen von

WS-DiscoveryErkennung von Geräten im lokalen Netzwerk

WS-EventingEreignisgesteuerter Nachrichtenaustausch

WS-Transfer und WS Metadata ExchangeMetadatenaustausch von Entitäten

WS-SecuritySSL-Transportsicherheit

MTOMVersand von Binärinformationen


DPWS Java Multi Edition Stack – Features Teil 1

Vielseitigkeit durch Unterstützung aller Java-LaufzeitumgebungenJava SE, Java ME (CLDC und CDC)

Skalierbarkeit durch AnpassungsfähigkeitVerwendung spezifischer Plattformen und Module

Generisches Webinterface PresentationURL



HostedServices

Client

DPWS Java Multi Edition Stack – Features Teil 2

Interoperabilität mit anderen DPWS-ImplementierungenVista (WSDAPI), gSOAP, Axis2, Schneider

WSDL-Generierung und Interpretation zur LaufzeitOn-the-fly Generierung von Proxies zu DPWS-Devices und Services

Remote Device...<wsdl:portType name="HelloWorldService"> <wsdl:operation name="SayHelloWorld"> <wsdl:input ... /> </wsdl:operation></wsdl:portType>...Remote

Services


DPWS Java Multi Edition Stack – Architektur

Application

Core

Platform Toolkit (SE, CDC, CLDC)

Java Virtual Machine

Remote

Client

SOAP

UDPHTTP

TCP

Plug-ins Attachment

PresentationURL

DeviceAdmin

Core

Plug-ins

Discovery Eventing

Java Virtual Machine

SOAP

UDPHTTP

TCP

Service

Discovery EventingRemote

Application

Security

Client Service

Platform Toolkit (SE, CDC, CLDC)


DPWS Java Multi Edition Stack – Klassenübersicht

HostingServiceDevice

HostedServiceService

QualifiedNamePort-Typen

ParameterOperanden von Actions

ActionOperation

Client


HostedServices

Client

Remote Device

...<wsdl:portType name="HelloWorldService"> <wsdl:operation name="SayHelloWorld"> <wsdl:input ... /> </wsdl:operation></wsdl:portType>...Remote

Services

Action A

Action B


Funktion: DPWS Device

Konstruktor: public HostingService( QualifiedName deviceType )

DPWS Java Multi Edition Stack – Klasse HostingService

Aufgaben: Device-Port-Type setzen

Device-Metadaten setzen

Client: RemoteDevice

public class SampleDevice extends HostingService {public static final String NAMESPACE="http://www.ws4d.org";public static final String PORTTYPE="SampleDevice";

public static final QualifiedName QN_PORTTYPE= new QualifiedName( PORTTYPE, NAMESPACE );

public SampleDevice() {super(QN_PORTTYPE);

// MetadatensetFriendlyName("de-DE", "Marcus' Device");setModelName("de-DE", "Model 42");

}...

}


DPWS Java Multi Edition Stack – Klasse HostedService

Funktion: DPWS Service

Konstruktor: public HostedService()

Aufgaben: Service-Port-Type definieren

Actions erzeugen

Actions hinzufügen

Client: RemoteService

public class HelloWorldService extends HostedService {

public static final String NAMESPACE=SampleDevice.NAMESPACE;

public static final String PORTTYPE="HelloWorldService";

public static final QualifiedName QN_PORTTYPE= new QualifiedName(PORTTYPE, NAMESPACE);

public HelloWorldService() {

super();

// -- hello world action --

HelloWorldAction helloWorldAct = new HelloWorldAction();

addAction(helloWorldAct);

}

...

}


DPWS Java Multi Edition Stack – Klasse Action

Funktion: DPWS Action / Operation

Konstruktor: public Action( String actionName, QualifiedName serviceType, boolean oneway)

Aufgaben: Parameter definieren

und erzeugen

Input/Output-Parameterhinzufügen

Eventing: EventedAction

Client: RemoteAction

public class HelloWorldAction extends Action{

public static final StringACT_HW_NAME= "SayHelloWorld";

public static final StringPARAM_HW_INPUT= "Name";

public static final StringPARAM_HW_OUTPUT= "Greetings";

public HelloWorldAction() {

super(ACT_HW_NAME, QN_PORTTYPE, false);

Parameter helloWorldInput = new Parameter(PARAM_HW_INPUT, NAMESPACE,

ParameterType.PARAMETER_TYPE_STRING);

Parameter helloWorldOutput = new Parameter( PARAM_HW_OUTPUT, NAMESPACE,ParameterType.PARAMETER_TYPE_STRING);

addInputParameterDefinition( helloWorldInput );

addOutputParameterDefinition( helloWorldOutput );

}...

}


DPWS Java Multi Edition Stack – Methode Action.invoke()

Funktion: Eingehende Remote-Operation-Aufrufe verarbeiten

Aufgaben: Input-Parameter holen, Wert auslesen

Output-Parameter holen, Wert setzen

@Override

public void invoke() throws DPWSException {

Parameter helloWorldInput = getInputParameter(PARAM_HW_INPUT);

Parameter helloWorldOutput = getOutputParameter(PARAM_HW_OUTPUT);

String name = helloWorldInput.getValue();

String outputGreetings = "Hello World from Marcus' Service, " +name+ "!";

helloWorldOutput.setValue(outputGreetings);

}


DPWS Java Multi Edition Stack – Device starten

Aufgaben: Device erzeugen Services erzeugen Services zum HostingService hinzufügen Eventing initialisieren (optional) Device starten

public static void main(String[] args) {

SampleDevice device = new SampleDevice();

HelloWorldService service = new HelloWorldService();

device.addHostedService(service);

device.start();

}


DPWS Java Multi Edition Stack – Klasse Client

Funktion: DPWS Client

Konstruktor: public Client()

Aufgaben:

Client erzeugen und starten

Suche definieren und starten Device Port Type

Service Port Type

Scope

Device UUID

public class HelloWorldClient extends Client {

public static void main(String[] args) {

HelloWorldClient client = new HelloWorldClient();

client.start();

// Definiere und starte Suche

SearchParameter search = new SearchParameter(client);

search.addDeviceType(SampleDevice.QN_PORTTYPE);

search.addServiceType(HelloWorldService.QN_PORTTYPE);

SearchManager.getInstance().searchService(search);

}

@Override

public void onServiceFound( ISearchResult result ){

...

}


DPWS Java Multi Edition Stack – Such-Callback

Funktion: Ergebnis eigener Suche (Client)

Callback-Methoden: onServiceFound(...) onDeviceFound(...) onDeviceProbe(...)

Aufgaben: z. B. RemoteAction aufrufen

@Override


IRemoteService service = result.getRemoteService();

// RemoteAction aufrufen

...

}


DPWS Java Multi Edition Stack – Operationsaufruf

Funktion: Aufruf einer Remote-Operation

Methodenaufruf: RemoteAction.invoke()

Aufgaben: Hole Input-Parameter,

Wert setzen

Hole Output-Parameter,Wert auslesen

Lokale Aufrufe auch möglich

@Override


IRemoteService service = result.getRemoteService();

AbstractAction action = service.getAction(

HelloWorldService.HelloWorldAction.ACT_HW_NAME,

HelloWorldService.QN_PORTTYPE);

Parameter input = action.getInputParameter(

HelloWorldService.HelloWorldAction.PARAM_HW_INPUT);

input.setValue("Marcus' Client");

try {

action.invoke();

} catch (DPWSException e) {

e.printStackTrace();

}

Parameter output = action.getOutputParameter(

HelloWorldService.HelloWorldAction.PARAM_HW_OUTPUT);

System.out.println(output.getValue());

}


OSGi/DPWS-Integration

Web-Service-Integration für eingebettete Systeme mittels

DPWS-fähiger OSGi-Plattformen


OSGi/DPWS-Integration – Symbolik

Bundle mit OSGi Service

Physikalisches Gerät mit OSGi Framework (Server/Client)

Import von Paketen

Verwendung von

Empfang/Versand einer DPWS-Nachricht


OSGi und Verteilung – Ist-Zustand

OSGi Services können nur innerhalb einer VM interagieren Eine plattformübergreifende Nutzung ist nicht vorgesehen Verteilte Lösungen lassen sich somit nicht realisieren Im Draft RFC 119 wird ein Konzept für eine transparente verteilte

Kommunikation spezifiziert

Physical Device: OSGi Framework

Bundle Bundle


Bundle Bundle

X


OSGi und Verteilung – Unsere Anforderungen

Einbettung von OSGi in eine verteilte SOA Verschmelzung von SOA und OSGi Nutzung offener und plattformunabhängiger Standards (Web Services) Einsatz auf ressourcenbeschränkten Geräten Keine Anpassungen der OSGi-Konzepte und -mechanismen Keine Unterscheidung zwischen lokalen und entfernten Services Anbieten von Legacy Services als entfernte Services ohne Anpassung Einsetzbarkeit auf möglichst allen OSGi Frameworks Rückgriff lediglich auf OSGi Standard Services


Bundle Bundle


Bundle Bundle


OSGi/DPWS-Integration – Adaptergenerierung


Adapter Generator

DPWSDevice A

HostedService A

DefaultSerialization

CustomSerializationBundle A

BundleRepository

Hello-MsgDPWS Stack


OSGi/DPWS-Integration – Proxy-Generierung



CustomSerialization

DPWS Stack

Proxy A

RemoteService A

Proxy Generator

DPWS Client

Package(Host-Bundle)

InterfaceX

InterfaceY

BundleRepository

Hello-Msg

Bundle B(Client)


OSGi/DPWS-Integration – Service-Nutzung (Proxy)



CustomSerializationProxy A

DPWS Stack

Package(Host-Bundle)

InterfaceX

InterfaceY

Bundle B(Client)

RemoteService A

Invocation-Msg


OSGi/DPWS-Integration – Service-Nutzung (Adapter)



CustomSerializationBundle A

DPWS Stack

DPWSDevice A

DPWSService A

Adapter Generator

Invocation-Msg


OSGi/DPWS-Integration – Events (Source)


DefaultSerializationEvent Admin

Event-MsgDPWS Stack

Event Converter(Event Handler)

DPWS DeviceEvent Converter

DPWSService

Subscription-Msg



OSGi/DPWS-Integration – Events (Target)


Event-Msg

Event AdminEvent Converter

(Event Handler)

DPWS DeviceEvent Converter

DPWSService

DPWS Stack


OSGi/DPWS-Integration – Herausforderungen

Unter welchen Interfaces wird ein Proxy registriert? Wie werden Properties eines Service übertragen? Wie wird die Vererbungshierarchie der Java-Interfaces rekonstruiert? Wie werden Methoden den Java-Interfaces zugeordnet? Welche lokalen Services/Bundles sollen entfernt zugreifbar sein? Welche entfernten Services/Bundles sollen lokal eingebunden werden? Kann die entfernte Service-Nutzung gesichert erfolgen?


OSGi/DPWS-Integration – Zusatz-Services

Zusätzliche Attribute eines DPWS-Service geben an, unter welchen Interfaces ein Service registriert wird

Je nach Bedarf werden DPWS-Zusatz-Services für ein Bundle-Device verfügbar gemacht: OSGi-Zusatz-Service:

Überträgt die Eigenschaften eines Service (Properties) Java-Zusatz-Service:

Liefert Informationen über die Interface-Vererbungshierarchie und die Zuordnung der Methoden zu den Interfaces


OSGi/DPWS-Integration – Filter

Der Proxy- und Adapter-Generator sind (im Sinne von OSGi) managebar Adapter-Generator:

White List über die Services, die entfernt zugreifbar sein sollen(BUNDLE-SYMBOLIC_NAME, INTERFACE_NAME)

White List über die zu sicherenden Services(BUNDLE-SYMBOLIC_NAME, INTERFACE_NAME)

Proxy-Generator: White List über die einzubindenden Services

(FRAMEWORK-ID, BUNDLE-SYMBOLIC_NAME, SERVICE_IMPL)


OSGi/DPWS-Integration – Beispielszenario

(max, min)

Setze Schwellenwerte

ALARM

Home Gateway Ergometer(Überwachtes Training)

Klinik(Supervisor)

StarteVideokonferenz


OSGi/DPWS-Integration – Beispielszenario (schematisch)

OSGi Framework

EKGEKGProxy

VideoKonferenzEKG

Proxy

VideoKonferenz

Proxy

DPWS

EKGMonitoring

ALARMALARM

OSGi Framework

Klinik Home Gateway Sensor

Videostream

OSGi Framework


OSGi/DPWS-Integration – Offene Punkte

Unterstützung von REQUIRE-BUNDLE Berücksichtigung der OSGi-Security-Mechanismen Evaluierung und Abgrenzung zu:

Distributed OSGi R-OSGi Nyota

Tests in praxisnahen Szenarien Definition komplexer Datentypen für das Java Collection Framework Mapping eines nativen DPWS-Service auf seinen Proxy (Interface-Name,

Registrierung, Properties, …)

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