Implementierung von Enterprise Integration Patterns auf einem JBI ESB

Implementierung von
Enterprise Integration Patterns
auf einem JBI ESB

Wer sind wir?

• Softwarearchitekten
• Entwicklung von
Integrationsplattformen
und -lösungen

martin.krasser@icw.de
http://www.icw.de christian.ohr@icw.de

Martin Krasser, Christian Ohr, ICW AG 2

Überblick Roter Faden
Beispiel: Kommunikation
Im Krankenhaus

Einsatzszenario für einen Anwendungsbeispiel
ESB für EIPs

Herausforderungen +
Lösungsansätze
ESB und JBI

Apache ServiceMix und
EIPs
Detail

0 min 60 min


Kommunikation im Krankenhaus
• Komplexe Domäne
– Medizinische Dokumentation
– Unterstützung von Routine-Arbeitsabläufen
– Verwaltung + Abrechnung von Leistungen
– Medizinische Spezialanwendungen
• Hoher Spezialisierungsgrad der Anwendungen
• Einsatz vieler unterschiedlicher Anwendungen
• Lose Systemkopplung: Datenkommunikation
erfolgt vorwiegend ereignisgetrieben
• Seit ca. 1990 werden Kommunikationsserver
(Interface Engines) eingesetzt

Ereignisse im Krankenhaus
Krankenhaus-
PACS RIS Archiv
Informationssystem

Labor Interface Küche
Engine

Aufnahme!

Intensiv- Patienten-
überwachung Management


Krankenhaus-
Klinischer
PACS RIS Archiv
Informationssystem
Arbeitsplatz

Auftrag

Engine



Krankenhaus-
Klinischer
PACS RIS Archiv
Informationssystem
Arbeitsplatz

Ergebnis Engine



Gründe für den Einsatz von
Interface Engines

• Entkopplung von Anwendungen
• Im Vergleich zu Point-to-Point: Reduktion
der Schnittstellen von n*(n-1) auf 2n
• Zentrales Schnittstellenmanagement/-
überwachung
• Erleichtert die Migration von Schnittstellen


Sektorenübergreifende
Kommunikation

Master Interface Verteilte
Patient Engine Patientenakte
Index

Reha-
Hausarzt Facharzt
Einrichtung


Anwendungsbeispiel

A A‘

Master
Patient
Index B

Enterprise Service Bus (ESB)
… B‘ als Interface Engine


Enterprise Service Bus
• Kernfunktionalitäten
– Messaging
– Routing
– Transformation
– Protokolladapter
– System Management und Monitoring
– …

• Weitere Funktionalitäten
– Prozesssteuerung (BPM)
– Complex Event Processing (CEP)
– Event Stream Processing (ESP)
– …


Enterprise Service Bus
• Plugin Architektur
– Integrationskomponenten sind Plugins
– Projektspezifische Konfiguration
– Erweiterungsmechanismus
– Java Business Integration (JSR 208)
• Verteilte Bus-Architektur

Plugins


Java Business Integration (JBI)
• Java Standard zur Strukturierung von
Integrationssystemen
– Plugin Architektur für Integrationskomponenten
– Integrationskomponenten kommunizieren über standardisierte
Schnittstellen

• Interoperabilität zwischen Integrationskomponenten
unterschiedlicher Hersteller

• Richtet sich an Hersteller von Integrationsplattformen
und Integrationskomponenten


Java Business Integration (JBI)

JBI Komponente (BC) JBI Umgebung JBI Komponente
• BC = Binding Component
EP • SE = Service Engine
WSDL

DC EP Service Endpoint

NMR Externer Service

DC Message Exchange
DC Delivery Channel
EP EP
WSDL WSDL

JBI Komponente (SE) NMR Normalized Message Router


Apache ServiceMix
• Enterprise Service Bus auf JBI Basis
– Mehr als eine reine JBI Referenzimplementierung
– Cluster Support, eigene JBI Komponenten …
– Spezielle Unterstützung für Integration Patterns

• Plattform zur Entwicklung von
– Integrationslösungen (Anwendungs-Entwickler)
– Integrationskomponenten (Plattform-Entwickler)

• Apache Top Level Projekt
– Aktuelle Version: 3.2
– Apache 2.0 Lizenz


Apache ServiceMix

sm-http sm-jms sm-file … Binding Components
JBI
Komponenten
sm-eip sm-drools ODE … Service Engines

Delivery Channel
JBI Umgebung ServiceMix Core Norm. Message
Router Management
(JMX)
Message Broker
ActiveMQ Cluster Support


sm-eip Service Engine
• Enterprise Integration Patterns

– Filter
– Content-based Router
– Recipient List
– Splitter and Aggregator
– Content Enricher
– Resequencer
– …


sm-eip Service Engine
• Implementierung von EIPs
– Konfiguration mit Spring/XBean XML
– Verpacken in Service Unit bzw. Assembly
– Deployment des Service Assembly
– Spring Beans als JBI Service Endpoints erreichbar

<eip:content-based-router service="msb:v3-router" ...>
<eip:rules>
<eip:routing-rule>
sm-eip
<eip:predicate> <<deploy>>
<eip:xpath-predicate xpath="count(//items/item) > 0" />
</eip:predicate>
Service
<eip:target>
Assembly
<eip:exchange-target service="msb:MPI" />
</eip:target>
</eip:routing-rule>
</eip:rules>
</eip:content-based-router> maven-jbi-plugin


Anwendungsbeispiel
• Nachrichtenstandards, Formate und Transport
HL7 v2 HL7 v2‘
FTP MLLP

Master HL7 v3
Patient
HTTP
Index

SOAP/
HTTP
…
HL7 v3‘


Nachrichtenstandards
in der Medizin
• Das Schöne an Standards ist …
– HL7 v2
– HL7 v3
– EDIFACT (§301 SGB V)
– DICOM, ACR/NEMA
– ADT, BDT, LDT
– Papier


HL7 v2
• „HL7 bietet Interoperabilität zwischen Krankenhausinformationssystemen
(KIS), Praxisverwaltungssystemen (PVS), Laborinformationsystemen (LIMS),
Systemen zur Leistungsabrechnung sowie Systemen, die als
Elektronische Patientenakte fungieren...“ (http://de.wikipedia.org/wiki/HL7)
• Führend in krankenhausinterner Kommunikation

MSH|^~&|SAP-ISH|ABC|||20040805152637||ADT^A01|123456|T|2.2|||ER ↵
EVN|A01|20040805152637 ↵
PID|1||79471||Müller^Hans|Müller|19400101|M|||Am Domplatz
1^^Köln^NW^57000^DE^H||+4962218725683|||S|||111-11-1111||||Köln ↵
NK1|1|Möller^Gudrun|EMC|Hauptstraße 23^^Köln^NW^57000^DE|+4922239834 ↵
PV1|1|I|ISKA^13^4|R||||823745217||||||||N|||
79237645|||||||||||||||||||||||||20040805000000 ↵
ZBE|79237645~001|20040805000000||INSERT ↵

http://www.hl7.de/standard/wasist_hl7.php


HL7 v3
• Modellierungs- und Entwicklungsprozesse sind
integraler Bestandteil
• Reference Information Model ist Grundlage für
das Datenmodell
• Konsistent, komplex, formal, erweiterbar
• Syntaxunabhängige Modelle, XML ist
bevorzugte Modellimplementierung
• Immer noch ereignisgetrieben


HL7 v3 Beispiel
<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>

<PRPA_IN201101 ITSVersion="XML_1.0" xmlns="urn:hl7-org:v3"
xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
xsi:schemaLocation="urn:hl7-org:v3 PRPA_IN201101.xsd">
<realmCode code="DE"></realmCode>
<id root="2.16.840.1.113883.3.37.4.1.1.2.411.4" extension="255166268"></id>
<creationTime value="20060714140700"></creationTime>
<versionCode code="V3-2006-05"></versionCode>
<interactionId extension="PRPA_IN201101"
root="2.16.840.1.113883.1.6"></interactionId>
<processingCode code="P"></processingCode>
<processingModeCode code="T"></processingModeCode>

… ca. 100 Zeilen …
<custodian>
<assignedEntity>
<id root="2.16.840.1.113883.3.37.4.1.1.2.411"></id>
</assignedEntity>
</custodian>
</registrationEvent>
</subject>
</controlActProcess>
</PRPA_IN201101>


HL7 Transformation
• ServiceMix bietet „nur“ Basistechnologie
(z.B. XSLT)
• Domänenspezifische Komponenten auf
höherem Abstraktionsniveau notwendig
– HL7 v2  HL7 v3
– MLLP-Protokoll ist HL7-spezifisch, daher
ebenfalls keine Unterstützung
• ServiceMix-Erweiterungen notwendig


ServiceMix Erweiterungen

… sm-eip sm-jms …

ServiceMix

- Abstract Router
- Abstract Transformer
- Resequencer ext-eip ext-jms ext-mllp
- InOut/InOnly Bridge
…

- HL7 v2 Router - Transactional - MLLP Consumer Endpoint
Consumer - MLLP Provider Endpoint
- HL7 v2 Transformer ext-hl7 Enpoint
…
Erweiterungen


ServiceMix Erweiterungen
• ext-hl7
– Domänenspezifische Implementierung von Patterns
– Konfiguration auf höherem Abstraktionsniveau
– Verwendung alternativer Technologien (Velocity …)

• ext-eip
– JBI Abstraktionsschicht
– Development Kit für Komponentenentwickler
– Testumgebung für EIP-Komponenten


Herausforderungen
• Wie macht man Nachrichtentransformation
– Skalierbar?
– Ausfallsicher?
– Wartbar?
– Nachvollziehbar?
– Flexibel?

• d.h. geeignet für den Routineeinsatz?

Transformation ist auf den ersten
Blick einfach

D D

HL7 V2 HL7 V3


… auf den zweiten Blick …

D ? D

HL7 V2 HL7 V3
Validierung Transformation Auslieferung


… auf den dritten Blick …

D D

HL7 v2 HL7 v3


Notation
Modell JBI Beschreibung
JBI Service Endpoint
(Router, Transformer …)
SE

JBI Binding Endpoint
(HTTP, JMS …)
BC

MessageExchange über NMR
DC
NMR
DC

Externer Dienst


Validierung
File

D
sm-file
HL7 V2

HTTP Validator
?
D D
sm-http ext-hl7
HL7 V2 HL7 V2
MLLP
!
D
ext-mllp Error log
HL7 V2


Transformation
V2_A01 to Reference
Reference to V3_A01
Content-based
Router
ext-hl7 ext-hl7

D D
ext-hl7

HL7 V2 HL7 V3
V2_A03 to Reference
Reference to V3_A03

! !
Error log Error log

Auslieferung
?
Resequencer
Recipient
List
sync
JMS sync
HTTP

sync sm-http
D
sm-eip ext-hl7 JMS SOAP/HTTP
HL7 V3 sync sync

sm-http

Ext.
JMS Queue JMS
sync sync

sm-jms ext-jms


Erhaltung der Nachrichtensequenz
• Zuweisung von Sequenznummern
– Berücksichtigung von Splits
• Stream-Processing Resequencer
– Keine Batch-Größen bekannt
– Timeout-basierter Algorithmus (Zeitfenster)
• Auslieferung
– Synchron über NMR
– Pufferung (JMS) unter Beibehaltung der Ordnung

Parallele
SEQ
Verarbeitung SEQ


System Management
• Monitoring
– JMX Infrastruktur von ServiceMix und ActiveMQ
• Beispiel: JMS Queue (Auslieferung)

Enqueue Count Queue Size


System Management
• Auditing
– Speicherung eingehender und ausgehender Nachrichten

• Statistik
– Verarbeitungsdauer, Nachrichtendurchsatz …

Anwendung

Wire Tap

store confirm

Message Store


System Management
• Re-play von Nachrichten
• Filterung von Duplikaten

Anwendung
Duplicate
Filter

status query
store
confirm

Message Store


Bidirektionale Kommunikation
• Wiederverwendung von Bausteinen, die nur
unidirektionale Kommunikation unterstützten
• Neues Muster: InOut – InOnly Bridge

InOnly InOnly
…
InOut InOut
InOnly InOnly
…


Erfahrungen
• Anwendungsentwicklung
– 30% Konfiguration existierender JBI-Komponenten
– 70% Neu/Weiterentwicklung von JBI-Komponenten
– Bessere Wartbarkeit durch domänenspezifische Patterns

• Komponentenentwicklung
– Komplexität durch JBI API (4 MEPs, synchron, asynchron …)
– JBI-Abstraktionsschicht zur Vermeidung häufiger Fehler

• ServiceMix
– Stabile und performante JBI Plattform
– Unterstützung von Spring bzw. XBean
– Mangelhafte Dokumentation

• System Management
– Gute JMX Infrastruktur von ServiceMix und ActiveMQ
– Einfache und effiziente Möglichkeiten zur Erweiterung


Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!

Fragen?

martin.krasser@icw.de
christian.ohr@icw.de


Konsistente Datenhaltung
• Verteiltes Transaktionsmanagement
– Synchrone Kommunikation
– Asynchrone Kommunikation
• Unterstützung durch ServiceMix
– XA Transaktionsmanager (Geronimo)
– NMR als XA Resource (ActiveMQ)

XA Transaction

synchron: NMR NMR NMR

XA Transaction 1 XA Transaction 2

asynchron: NMR NMR NMR


JBI Enterprise Service Bus
• Plugin Schnittstellen konform zu JBI
Externer Dienst

• Plugins sind
– Service Engines Binding Component
– Binding Components
Delivery Channel

• Nachrichtenaustausch über
– NMR Normalized
JBI ESB Message
– Delivery Channel Router (NMR)

• Verteilung wird von JBI nicht Service Engine
behandelt


Weitere EIP Unterstützung
– Apache ODE
• Ausführung von WS-BPEL Prozessdefinitionen

– sm-drools
• Routing mit JBoss Drools (Rule Engine)

… – sm-bean
• POJO Programmiermodell


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