Corso di Sistemi Distribuiti LS Java Messaging Service...

Sistemi Distribuiti LS – Cenni su JMS 1

Java Java MessagingMessaging ServiceService

Università di BolognaCdS Laurea Specialistica in Ingegneria Informatica

III Ciclo - A.A. 2008/2009

Corso di Sistemi Distribuiti LSJava Messaging Service (JMS): panoramica e alcuni richiami

Docente: Paolo [email protected]

http://lia.deis.unibo.it/Courses/sd0809-info/

http://lia.deis.unibo.it/Staff/PaoloBellavista/


PerchPerchéé UtilizzareUtilizzareServiziServizi didi Messaging?Messaging?

Comunicazione disaccoppiata (o loosely coupled)

Comunicazione asincrona

Messaggi come strumento principale dicomunicazione fra applicazioni (modello a scambio di messaggi)

È il software di supporto allo scambio di messaggi a fornirele funzionalità di base necessarie

Message Oriented Middleware (MOM), Messaging system, Messaging server, Messaging provider, JMS provider


Supporto a due modelli di messagingPoint-to-pointPublish/Subscribe

Affidabilità (in che senso?)

Operazioni con logica transazionale

Messaging distribuito, ovviamente (che cosa significa?)

Sicurezza

CaratteristicheCaratteristiche UsualiUsualiper i per i ServiziServizi didi MessagingMessaging

Alcuni sistemi di messaging supportano:Consegna con qualità (garanzie/indicazioni di real-time)Transazioni sicureAuditing, metering, load balancing, …


ModelliModelli didi MessagingMessaging

Point-to-PointUn messaggio è consumato da un singoloricevente

Utilizzato quando ogni messaggio prodotto deveessere processato con successo da un singoloconsumatore

Publish/SubscribeUn messaggio consumato da riceventi multipliAd esempio, una applicazione di bacheca per richieste di lavoro. Creazione di un nuovo topic (argomento) di nome “new hire”; diverse applicazioni possono sottoscrivere(subscribe/abbonarsi) il proprio interesse al topic “new hire”


PointPoint--toto--PointPoint

Un messaggio è consumato da un singolo riceventeCi possono essere produttori multipli, ovviamente

La “destinazione" di un messaggio è una coda con nome (named queue)FIFO (per lo stesso livello di priorità)Produttori inviano messaggi a named queue specificando un livello di priorità desiderato

QueueQueueClient

Senders SendsConsumes

Acknowledges

Client Receiver

Receives messages on Receives messages on the queuethe queue

Posts messages to the Posts messages to the queuequeue


Publish/Subscribe (Pub/Sub)Publish/Subscribe (Pub/Sub)

ClientSender Sends

Consumes

Acknowledges

Client Receiver

Client Publisher Publishes

Delivers

Subscribes

Topic

SubscribesClient

subscriber

Delivers

Client subscriber

Client Publisher Topic

Client subscriber

Client subscriber

Publishes

Subscribes

Delivers

Subscribes

Subject of Subject of communicationcommunication

Available to registered Available to registered participantsparticipants

DeliversPosts messages to the

topic

Receives messages on the topic

Un messaggio consumato da riceventi multipli

La “destinazione" di un messagggio è un argomento con nome (named topic)

Produttori pubblicano su un topic

Consumatori si “abbonano” a un topic


AffidabilitAffidabilitàà dellodelloScambioScambio didi MessaggiMessaggi

Alcune garanzie nella consegna dei messaggiGradi differenti di affidabilità (reliability) sono possibiliProduttore può specificare diversi livelli direliabilityAffidabilità più elevata va tipicamente di pari passocon minore throughput

Di solito i supporti ai sistemi di messaging utilizzanostorage persistente per preservare i messaggi


OperazioniOperazioni sui sui MessaggiMessaggicon con ProprietProprietàà TransazionaliTransazionali

Produzione transazionaleProduttore può raggruppare una serie di messaggiin un’unica transazioneO tutti i messaggi sono accodati con successo o nessuno

Consumo transazionaleConsumatore riceve un gruppo di messaggi come serie di oggetti con proprietà transazionaleFino a che tutti i messaggi non sono staticonsegnati e ricevuti con successo, i messaggirimangono mantenuti permanentemente nellaloro queue o topic


Scope Scope delladellaTransazionalitTransazionalitàà

Scope client-to-messaging systemLe proprietà di transazionalità riguardanol’interazione fra ogni cliente e il sistema dimessagingJMS supporta questo tipo di scope

Scope client-to-clientLe proprietà di transazionalità riguardanol’insieme delle applicazioni produttore-consumatore per quel gruppo di messaggiNon supportato da JMS


Application 1 Queue Application 2

Messaging system

Application 1 Queue Application 2

Messaging system

Scope Scope delladellaTransazionalitTransazionalitàà

client-to-messaging system

client-to-client


OvviamenteOvviamente, , ilil sistemasistemadidi messaging messaging èè distribuitodistribuito

Sistemi di enterprise messaging possono realizzareuna infrastruttura in cui i messaggi sonoscambiati fra server nel distribuito

Si parla in questo caso di “message channel”

Application 1

Application 2

message

Queue

Queue

Messaging server 2

Messaging server 1

Message channel

message


SupportoSupporto allaalla SicurezzaSicurezza

AutenticazioneI sistemi di messaging richiedono usualmente aiclienti di presentare certificati digitali con signature

Confidenzialità dei messaggiUsualmente encryption dei messaggi

Integrità dei messaggiUsualmente integrità dei dati tramite digest deimessaggi

Sicurezza è gestita in modo dipendente dalvendor del sistema di messaging


PerchPerchéé usareusaresistemisistemi didi messaging? messaging?

Indipendenza dalla piattaformaIndipendenza dalla locazione di reteAppropriato per lavorare in ambienti eterogenei

Anonimità– Who?– Where?– When?

Fortemente diverso rispetto a sistemi basati su RPC– CORBA– RMI

non importano

disaccoppiamento nello spazio e nel tempo


ScalabilitàCapacità di gestire un numero elevato di clienti

Senza cambiamenti nella logica applicativaSenza cambiamenti nell’architetturaSenza (grosso) degrado nello throughput di sistema

Si tendono a incrementare le capacità hardware del sistema di messaging se si desidera una maggiorescalabilità complessiva

Robustezzaconsumatori possono avere un faultproduttori possono avere un fault rete può avere un fault

Senza problemi (almeno per un po’ di tempo…) per ilsistema di messaging

PerchPerchéé sistemisistemi didi messaging?messaging?


EsempiEsempi didiApplicazioniApplicazioni didi MessagingMessaging

Transazioni commerciali che usano carte di creditoReport con previsioni del tempoWorkflowGestione di dispositivi di reteGestione di supply chainCustomer care…


JMSJMS

JMS come insieme di interfacce Java (e associata definizionedi semantica) che specificano come un cliente JMS possaaccedere alle funzionalità di un sistema di messaging genericoSupporto alla produzione, distribuzione e consegna dimessaggiSupporto a diverse semantiche per message delivery

Sincrona/asincrona, con proprietà transazionali, garantita, durevole

Supporto sia a modello Point-to-Point (reliable queue)che Publish/Subscribe

Selettori di messaggio lato ricevente5 tipologie di messaggi possibili


ObiettiviObiettivi didi Design Design didi JMSJMS

JMS è parte della piattaforma J2EE. Obiettivi:Consistenza con le API dei sistemi di messaging esistentiIndipendenza dal vendor del sistema di messaging Copertura della maggior parte delle funzionalitàcomuni nei sistemi di messagingPromuovere la tecnologia Java

Java™ ApplicationJava™ Application

JMS APIJMS API

JMS Provider

JMS Provider

IBMMQSeries

IBMMQSeries

JMS Provider

JMS Provider

ProgressSonicMqProgressSonicMq

JMS Provider

JMS Provider

FioranoFiorano

JMS Provider

JMS Provider

JMS Provider

JMS Provider

BEABEA SUN MQSUN MQ


ComponentiComponenti Architetturali Architetturali didi JMSJMS

Clienti JMS e non-JMSMessaggiProvider JMS (sistema di messaging)Oggetti amministrati tramite JNDI

DestinationConnectionFactory

JMS Application(JMS Client)

JMS provider(vendor specific)

JMS API(vendor neutral)

Messaging service

JMS Application(JMS Client)

JMS provider(vendor specific)

JMS API(vendor neutral)


Domini JMS Domini JMS ((StiliStili didi Messaging)Messaging)

Point-to-Pointi messaggi in una queue possono essere persistenti o non persistenti

Pub/SubNon durevoli (i messaggi sono disponibili solo durantel’intervallo di tempo in cui il ricevente è attivo; se il ricevente non èconnesso, la semantica è di perdere ogni messaggio prodottoin sua assenza)

Durevole (i messaggi sono mantenuti dal sistema, che fa le veci dei riceventi non connessi al tempo della produzione deimessaggi)


MessaggiMessaggi JMSJMS

Messaggi come modalità di comunicazionedisaccoppiata fra le applicazioniI veri formati che attualmente sono utilizzati per l’encoding dei messaggi sono fortemente dipendentidal provider del sistema di messaging

Un sistema di messaging può interoperarecompletamente solo al suo interno

JMS fornisce quindi solo un modello astratto e unificato per la rappresentazione interoperabile deimessaggi attraverso le sue interfacce

MessageHeader

Properties

Body


Message Header + Message Header + ProprietProprietàà

Utilizzato per l’identificazione del messaggio e il suoroutingInclude la destination e

modalità di consegna (persistente, non persistente), timestamp, priorità, campo ReplyTo

Elenco delle proprietà: JMSDestination, JMSDeliveryMode(persistente o no), JMSMessageID, JMSTimeStamp, JMSRedelivered, JMSExpiration, JMSPriority, JMSCorrelationID, JMSReplyTo (destinazione fornita dal produttore, dove inviare la risposta), JMSType (tipo del corpo del messaggio)

Proprietà dei messaggi (coppie nome/valore) possono essere: campi application-specific, campi dipendenti da e specifici di un particolare sistema di messaging, campi opzionali


CorpoCorpo del del MessaggioMessaggio(Message Body)(Message Body)

Mantiene, ovviamente, il contenuto del messaggioSupporto per diversi tipi di contenuto, ogni tipodefinito da una interfaccia:

StreamMessage, MapMessage, TextMessage, ObjectMessage, BytesMessage

Ad esempio:StreamMessage contiene valori primitivi e supporta letturasequenzialeMapMessage contiene coppie nome/valore e supportalettura sequenziale o by nameBytesMessage contiene byte “non interpretati” e vieneutilizzato di solito per fare match con formati preesistenti


SempliciSemplici EsempiEsempididi CreazioneCreazione didi MessaggiMessaggi

Per creare un semplice TextMessage:TextMessage message =

session.createTextMessage();

message.setText("greetings");

Per creare un semplice ObjectMessage:

ObjectMessage message =session.createObjectMessage();

message.setObject(myObject);

NOTA: myObject deve implementarejava.io.Serializable


InterfacciaInterfaccia DestinationDestination

Rappresenta l’astrazione di un topic o diuna queue (non di un ricevitore di messaggi!)

Interfacce figlie per Queue e Topic

Destination(from jms)

<<Interf ace>>

Topic

getTopicName() : StringtoString() : String

(from jms)

<<Interf ace>> Queue

getQueueName() : StringtoString() : String

(from jms)

<<Interf ace>>


InterfacciaInterfaccia ConnectionFactoryConnectionFactory

Classe factory per creare una connessioneprovider-specific verso il server JMSSimile al gestore di driver (java.sql.DriverManager) in JDBC, per chi se lo ricorda…

Interfacce figlie per QueueConnectionFactory e TopicConnectionFactory

ConnectionFactory(from jms)

<<Interface>>

QueueConnectionFactory

createQueueConnection()createQueueConnection()

(from jms)

<<Interf ace>>TopicConnectionFactory

createTopicConnection()createTopicConnection()

(from jms)

<<Interface>>


InterfacciaInterfaccia ConnectionConnection

Astrazione che rappresenta un singolo canale dicomunicazione verso il provider JMSConnessione viene creata da un oggetto ConnectionFactoryConnessione dovrebbe essere chiusa quando si è terminato diutilizzare la risorsa

QueueConnection

createQueueSession()createConnectionConsumer()

(f rom jms)

<<Interface>>TopicConnection

createTopicSession()createConnectionConsumer()createDurableConnectionConsumer()

(f rom jms)

<<Interface>>

Connection

getClientID()setClientID()getMetaData()getExceptionListener()setExceptionListener()start()stop()close()

(f rom jms)

<<Interface>>


InterfacciaInterfaccia SessionSession

Creata da un oggettoConnection

Una volta connessi al JMS provider attraverso unaConnection, tutte le operazionisi svolgono nel contesto diuna Session attiva

Una sessione è single-threaded, ovvero ognioperazione di invio e ricezione dimessaggio avviene in modoserializzato

Le sessioni realizzano un contesto con proprietàtransazionali

Session

$ AUTO_ACKNOWLEDGE : int = 1$ CLIENT_ACKNOWLEDGE : int = 2$ DUPS_OK_ACKNOWLEDGE : int = 3

createBytesMessage()createMapMessage()createMessage()createObjectMessage()createObjectMessage()createStreamMessage()createTextMessage()createTextMessage()getTransacted()commit()rollback()close()recover()getMessageListener()setMessageListener()run()

(from jms)

<<Interface>>

QueueSession

createQueue()createReceiver()createReceiver()createSender()createBrowser()createBrowser()createTemporaryQueue()

(from jms)

<<Interface>>TopicSession

createTopic()createSubscriber()createSubscriber()createDurableSubscriber()createDurableSubscriber()createPublisher()createTemporaryTopic()unsubscribe()

(from jms)

<<Interface>>


InterfacceInterfacce MessageProducerMessageProducere e MessageConsumerMessageConsumer

Per inviare un messaggio verso unaDestination, il cliente deverichiedere esplicitamenteall’oggetto Session di creare un oggetto MessageProducer

Analogamente interfacciaMessageConsumerClienti che vogliono riceveremessaggi creano un oggettoMessageConsumer (collegato ad un oggetto Destination) attraversoSessionDue modalità di ricezione deimessaggi: blocking, non-blocking

QueueSender

getQueue()send()send()send()send()

(from jms)

<<Interf ace>>

MessageProducer

setDisableMessageID()getDisableMessageID()setDisableMessageTimestamp()getDisableMessageTimestamp()setDeliv ery Mode()getDeliv ery Mode()setPriority ()getPriority ()setTimeToLiv e()getTimeToLiv e()close()

(from jms)

<<Interf ace>>

TopicPublisher

getTopic()publish()publish()publish()publish()

(from jms)

<<Interf ace>>


ModalitModalitàà didi RicezioneRicezioneBlocking e NonBlocking e Non--blockingblocking

Modalità blocking: solito metodo receive() bloccanteModalità non blocking:

Cliente registra un oggetto MessageListenerQuando un messaggio è disponibile, il provider JMS richiama ilmetodo onMessage() di MessageListener (callback)

TopicSubscriber

getTopic()getNoLocal()

(from jms)

<<Interface>>QueueReceiver

getQueue()

(from jms)

<<Interface>>

MessageConsumer

getMessageSelector()getMessageListener()setMessageListener()receive()receive()receiveNoWait()close()

(from jms)

<<Interface>>


RiassuntoRiassunto ““graficografico”” delledelle API JMSAPI JMS


JMS APIsJMS APIs


EsempiEsempi PraticiPratici::PassiPassi per per CostruireCostruire unauna ApplicazioneApplicazione JMS SenderJMS Sender

1. Ottenere un oggetto ConnectionFactory e un oggettoDestination (Topic o Queue) attraverso JNDI

2. Creare una Connection 3. Creare una Session per inviare/ricevere messaggi4. Creare un oggetto MessageProducer (TopicPublisher o

QueueSender)

5. Avviare la Connection6. Inviare o pubblicare messaggi7. Chiudere Session e Connection


OggettiOggetti ConnectionFactoryConnectionFactorye Destination via JNDIe Destination via JNDI

// Ottiene oggetto InitialContextContext jndiContext = new InitialContext();

// Trova l’oggetto ConnectionFactory via JNDI TopicConnectionFactory factory =

(TopicConnectionFactory) jndiContext.lookup("MyTopicConnectionFactory");

// Trova l’oggetto Destination via JNDI // (Topic o Queue) Topic weatherTopic =

(Topic) jndiContext.lookup("WeatherData");


OggettiOggetti ConnectionConnectione Sessione Session

// Richiede la creazione di un oggetto Connection// all’oggetto ConnectionFactoryTopicConnection topicConnection =

factory.createTopicConnection();

// Crea un oggetto Session da Connection:// primo parametro controlla transazionalità// secondo specifica il tipo di ackTopicSession session =

topicConnection.createTopicSession (false,session.CLIENT_ACKNOWLEDGE);


// Richiede la creazione di un oggetto MessageProducer// all’oggetto Session// TopicPublisher per Pub/Sub// QueueSender per Point-to-PointTopicPublisher publisher =

session.createPublisher(weatherTopic);

// Avvia la Connection// Fino a che la connessione non è avviata, il// flusso dei messaggi non comincia: di solito// Connection viene avviata prima dell’invocazione// dei metodi per la trasmissione messaggitopicConnection.start();// Creazione del messaggioTextMessage message = session.createMessage();message.setText("text:35 degrees");// Invio del messaggiopublisher.publish(message);

MessageProducerMessageProducer eeAvvioAvvio delladella ConnectionConnection


EsempiEsempi PraticiPratici::PassiPassi per per RiceventeRicevente JMS (nonJMS (non--blocking)blocking)

1. Ottenere oggetti ConnectionFactory e Destination (Topic o Queue) tramite JNDI

2. Creare un oggetto Connection

3. Creare un oggetto Session per inviare/ricevere messaggi

4. Creare un oggetto MessageConsumer(TopicSubscriber o QueueReceiver)

5. Registrare MessageListener per modalità non-blocking6. Avviare la Connection

7. Chiudere Session e Connection


// Crea oggetto Subscriber da SessionTopicSubscriber subscriber =

session.createSubscriber(weatherTopic);

// Crea oggetto MessageListenerWeatherListener myListener

= new WeatherListener();

// Registra MessageListener per l’oggetto// TopicSubscriber desideratosubscriber.setMessageListener(myListener);

OggettiOggetti TopicSubscriberTopicSubscribere e MessageListenerMessageListener


AffidabilitAffidabilitàà deidei MessaggiMessaggi

Modalità più affidabile per l’invio di un messaggio: messaggio PERSISTENT all’interno di una transazione

Modalità più affidabile per il consumo di un messaggio: ricezione all’interno di una transazione, sianel caso di ricezione da queue che tramite“abbonamento” durevole a un topic

Basic ReliabilityControllo ack dei messaggiUtilizzo di messaggi persistentiConfigurazione dei livelli di prioritàConsentire expiration di messaggi

Advanced Reliability“Abbonamenti” durevoli (durable subscription)Utilizzo di transazioni “locali”


RicezioneRicezione e ACKe ACK

Alla ricezione, il cliente riceve e processa il messaggio

Dopo, se necessario, ACK del messaggioAcknowledgment è cominciato dal provider JMS o dal cliente, in dipendenza dalla modalità di ACK scelta per la sessione

In sessioni con transazionalità (transacted)ACK automatico al commitment della transazioneIn caso di roll-back della transazione, in seguito tutti i messaggigià consumati prima del roll-back sono ri-inviati

In sessioni non-transactedACK (quando e come) dipende dal valore specificato come secondo parametro del metodo createSession()


Tipi Tipi didi ACKACK

Auto acknowledgment (AUTO_ACKNOWLEDGE)ACK automatico dopo il ritorno con successo dei metodiMessageConsumer.receive() o MessageListener.onMessage()

Client acknowledgment (CLIENT_ACKNOWLEDGE)Il cliente deve esplicitamente invocare il metodo acknowledge()dell’oggetto Message

Lazy acknowledgment (DUPS_OK_ACKNOWLEDGE)ACK da parte del provider JMS non appena un messaggio èdisponibile per il suo consumatore


PersistenzaPersistenza::2 2 ModalitModalitàà didi ConsegnaConsegna

PERSISTENTDefaultSpecifica al provider JMS di garantire che il messaggio non sia perso quando in transito, ad esempio a causa di un guasto del provider JMS

NON_PERSISTENTNON richiede la memorizzazione dei messaggi lato JMS providerMigliori risultati di performance

Metodo SetDeliveryMode() nell’interfaccia MessageProducerproducer.setDeliveryMode(DeliveryMode.NON_PERSISTENT);

forma estesa: producer.send(message, DeliveryMode.NON_PERSISTENT, 3,10000);


PrioritPrioritàà e Expiratione Expirationnellanella ConsegnaConsegna deidei MessaggiMessaggi

10 livelli di prioritàda 0 (più basso) a 9 (più alto)default = 4

Uso del metodo setPriority() dell’interfacciaMessageProducer, ad esempio producer.setPriority(7);

o la forma estesa producer.send(message, DeliveryMode. NON_PERSISTENT, 7, 10000);

Expiration: possibilità di configurare TTL tramitesetTimeToLive() dell’interfaccia MessageProducer

producer.setTimeToLive(60000);

o forma estesa, producer.send(message, DeliveryMode.NON_PERSISTENT, 3, 60000);


Come Come FunzionanoFunzionanole Durable Subscription?le Durable Subscription?

Un “abbonamento” durevole (durable subscription) puòavere un solo cliente attivo ad ogni istante

Un durable subscriber si registra specificando unaidentità univocaIn seguito, oggetti subscriber che hanno la medesimaidentità “recuperano l’abbonamento” (subscription resume) esattamente nello stato in cui è stato lasciatodal subscriber precedenteSe un durable subscription non ha clienti attivi, il provider JMS mantiene i messaggi fino a che questi non vengono effettivamenteconsegnati oppure alla loro expiration


TransazioniTransazioni JMSJMS

Lo scope delle transazioni in JMS è SOLO fra clienti e sistema di messaging, non fra produttori e consumatori

Un gruppo di messaggi è consegnato come una unica unità (latoproduttore)Un gruppo di messaggi è ricevuto come una unica unità (latoconsumatore)

Transazioni “locali”Controllate dall’oggetto Session

Transazione comincia implicitamente quando l’oggetto disessione è creatoTransazione termina all’invocazione di Session.commit() o Session.abort()La sessione è transazionale se si specifica il flag appropriatoall’atto della creazione. Ad esempio:QueueConnection.createQueueSession(true, ..)


TransazioniTransazioni DistribuiteDistribuite in JMSin JMS

Transazioni “distribuite”Devono essere coordinate da un transactional manager esterno come Java Transactions API (JTA)

Applicazioni possono controllare la transazione attraversometodi JTA

Utilizzo di Session.commit() e Session.rollback() è non consentito

In questo modo, operazioni di messaging possono esserecombinate con transazioni DB in una singola transazionecomplessiva


SelettoriSelettori didi MessaggiMessaggi JMSJMS

Lato receiver, le applicazioni JMS possono utilizzareselettori per scegliere i soli messaggi che sonopotenzialmente di loro interesseSelettori come stringhe SQL92 che specificano regole difilteringSelettori non possono riferire il contenuto deimessaggi, ma solo proprietà e headerAd esempio:

JMSType==’wasp’

phone LIKE ‘223’

price BETWEEN 100 AND 200

name IN(‘sameer’,’tyagi’)

JMSType IS NOT NULL


FunzionalitFunzionalitàà EscluseEscluse dalledalle API JMSAPI JMS

EncryptionLa specifica JMS lascia al provider JMS il compitopieno di gestire l’encryption in modo trasparentealle API

Controllo degli accessiCome sopra

Load balancingGestione e amministrazione di queue e topic


JMS e Message Driven BeanJMS e Message Driven Bean

JMS Provider

EJB Container

Destin-ation

ConsumerInstances

Msg-drivenBean Class

MDB istanziato in modo asincrono quando un messaggio è ricevuto

OrderBean

InventoryManagement

Bean

M il

MessageDrivenBean

JMS Topics

Publish/subscribe

ProcessOrder

Procure Inventory

<Entity EJB>

<Entity EJB>

Logica di business nel metodo di ricezione del messaggio, ad esempio per modificare entity beano produrre un email di conferma

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