Uma abordagem transacional para o tratamento de exceções ...pedro/slides_defesa_pedro.pdf · Pedro Paulo de Souza Bento da Silva ... 1 Introdução Processos de Negócio Exceções

Introdução Conceitos Contribuições Conclusão

Uma abordagem transacional para o tratamento deexceções em processos de negócio

Pedro Paulo de Souza Bento da SilvaOrientador: Prof. Dr. João Eduardo Ferreira

Co-orientadora: Profa. Dra. Kelly Rosa Braghetto

Instituto de Matemática e Estatística da Universidade de São Paulo

São Paulo, 12 de Junho de 2013

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Sumário

1 IntroduçãoProcessos de NegócioExceçõesMotivação

2 ConceitosTransaçõesTransações LongasProcessos de negócio transacionaisWED-flow

3 ContribuiçõesTratamento de exceçõesWED-tool

4 Conclusão

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Objetivos

Aprimorar os mecanismos de tratamento de exceções daabordagem de gestão de processos de negócio WED-flow;

Desenvolver o gerenciador de recuperação da ferramentaWED-tool, uma implementação da abordagem WED-flow.

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Contribuições

Aprimoramento dos mecanismos de tratamento de exceções daabordagem WED-flow;

Expansão da ferramenta WED-tool através do desenvolvimentode seu gerenciador de recuperação;

Artigo resumido “Uma abordagem ad hoc para o tratamento deexceções em processos transacionais” (SBBD 2012);

Artigo “WED-tool: uma ferramenta para o controle de execuçãode processos de negócio transacionais” (Seção de Demos SBBD2012).

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Sumário




4 Conclusão

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IntroduçãoProcessos de negócio

Processo de negócio: conjunto de atividades interligadas quecoletivamente realizam um objetivo em particular.

São usualmente de longa duração;Não se resumem à área de administração, economia, etc.

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Inicializar reserva

Escolher carro

Enviar documentos

Solicitar verificaçãodo gerente

Registrar retiradado carro

Registrar devoluçãoe vistoriar

Computar multas

Registrar pagamento

Tem avarias

Cancelar reserva

Reserva aprovada

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Sistemas de gestão de processos de negócio (SGPNs) sãoreponsáveis pela modelagem, instanciação, controle de execução,tratamento de exceções e análise de processos de negócio.

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IntroduçãoExceções

Exceção: Situação não modelada ou um desvio entre o que foimodelado e o que ocorre de fato;

Exceções esperadas: definidas no modelo do processo denegócio (Ex: detectar divisão por zero);Exceções não esperadas: não são definidas no modelo doprocesso de negócio.

Tratamento de exceções: Processo de identificação de umasituação de exceção e a escolha e posterior execução de umaação pertinente a ela.

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IntroduçãoMotivação: Efeitos colaterais de exceções não tratadas

Aborto da execução de uma instância (possível propagação asistemas subjacentes);

Custo do reinício de uma execução que poderia estar sendoexecutada por dias;

Apesar disso, muitos SGPNs não implementam nenhuma formade tratamento de exceções ou o fazem de maneira deficiente.

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IntroduçãoMotivação: Deficiências comuns em mecanismos de tratamento de exceções

Não tratam exceções não esperadas;

Não permitem tratamento específico a uma determinadainstância;

Não permitem alteração de modelos de processos de negócio.

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Sumário




4 Conclusão

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Transações

Transação, no modelo transacional de banco de dados, é umafunção que leva o banco de dados de um estado consistentepara outro estado consistente.

Para garantir essa consistência, existem as propriedades ACID(Atomicidade, Consistência, Isolamento e Durabilidade).

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Transações Longas

Transações longas são transações que demoram minutos,horas, dias, etc., para serem executadas;

Na prática sua utilização tem alguns efeitos colaterais:

Bloqueio de recursos;Bloqueio de transações (por causa dos recursos bloqueados);Alto custo do aborto/reexecução de uma transação longa.

As propriedades ACID acabam por inviabilizar a utilização detransações longas.

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Transações longasModelos Transacionais Avançados

Uma alternativa para viabilizar a utilização de transações longassem abrir mão da consistência transacional é a flexibilizaçãodas propriedades ACID;

Existe uma série de trabalhos chamados de ModelosTransacionais Avançados (MTA) que tem esse fim;

Um dos mais importantes MTAs é o modelo SAGA, que tem porobjetivo flexibilizar as propriedades de atomicidade e deisolamento.

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Transações longasModelo SAGA

SAGAS flexibilizam as propriedades de atomicidade e isolamento.

s1 s2 s3 s4

T1 T2 T3

T−11 T−1

2 T−13

T1,T2,T3: passos SAGAT−1

1 ,T−12 ,T−1

3 : compensações

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Processos de negócio transacionais

Processos de negócio transacionais: processos de negócioque, embasados pelo Modelo Transacional de Banco de Dados epor Modelos Transacionais Avançados, visam garantir correção econsistência transacional às suas execuções.

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WED-flow

A WED-flow (Work, Event processing, Data-flow) é umaabordagem transacional de modelagem, instanciação e controlede execução de processos de negócio;

Ela utiliza uma linguagem de modelagem baseada em regras,bastante semelhante ao ECA.

Modelos que utilizam linguagens de modelagem baseadas emregras tendem a ser mais flexíveis do que os modelos definidosatravés de linguagens de modelagem baseadas em grafos.

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WED-flowLinhas gerais

WED-state: Estado de dados de uma instância de WED-flow;

WED-attributes: Atributos de interesse da aplicação;

WED-condition: Condição avaliada sobre WED-state;

WED-transition: Atividade responsável por alterar umWED-state;

WED-trigger: Par (WED-condition,WED-transition) / detectaalterações no WED-state;

WED-flow: Conjunto de WED-triggers + condições de início efim;

Histórico de execuções: Histórico detalhado referente aexecução de WED-transitions e geração de WED-states nocontexto de uma instância.

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Reservarequisitada

Inicializar reserva

Reservainiciada

Escolhercarro

Enviar documentos

Carro escolhido

Documentosrecebidos

ANDSolicitar

verificaçãodo gerente

Reservarejeitada

Reservaconfirmada

Registrarretirada

Carroretirado

Registrardevoluçãoe vistoriar

Carrovistoriado

Carro comavarias

Computarmultas

Registrarpagamento

Reservapaga

Disparo de WED-transition

Geração de novo WED-state

Diferentes possibilidades de geração de WED-state

Conjunção de atributos do WED-state que dispara uma WED-transition

Legenda:

WED-state (apenas WED-attributes responsáveis pelo disparo de WED-transition)

WED-transition

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id. dousuário

Statusreserva

Statuscarro

Placacarro

WED-state 0 xyz confirmada null null

WED-state 1 xyz confirmada retirado ABC-1234

WED-state 2 xyz confirmada vistoriado ABC-1234

t1: Registrar retirada

t2: Registrardevoluçãoe vistoriar

ti : WED-transition i

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s0 s1 s2

t1 t2

ti : WED-transition isi : WED-state i

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WED-flowTratamento de exceções

Exceções esperadas:Tratamento automatizado.

Exceções não esperadas:Interrupção da instância problemática;Mecanismos de recuperação acionados por um especialista;Reinício da instância paralisada.

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Application-Wide Integrity Constraints (AWIC) são condições queexpressam regras da aplicação. Um WED-state éAWIC-consistent se ele satisfaz todas as AWICs de umaaplicação.

Um WED-state é Transaction-consistent se ele satisfaz aWED-condition de ao menos um WED-trigger ou se ele nãosatisfaz nenhuma WED-condition, mas não é o último WED-stateda instância.

Um WED-state é inconsistente se ele não é nemAWIC-consistent e nem Transaction-consistent.

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Chamamos de WED-state atual da interrupção o últimoWED-state gerado na instância.

WED-states atuais da interrupção podem ser consistentes ouinconsistentes. Dependendo do caso, diferentes mecanismos detratamento de exceções são disponibilizados ao especialista.

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Sumário




4 Conclusão

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Objetivos

Aprimorar os mecanismos de tratamento de exceções daabordagem WED-flow de forma a sanar ou contornar asdeficiências de tratamento de exceções discutidas anteriormente;

Implementar o gerenciador de recuperação da ferramentaWED-tool.

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Equivalência de WED-states

Definição

Dois WED-states pertencentes a uma instância de um WED-flow wfsão ditos equivalentes quando eles satisfazem as mesmasWED-conditions associadas a wf, disparando, assim, as mesmasWED-transitions.

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WED-compensation

Definição

Uma WED-compensation desfaz semanticamente os resultados desua WED-transition associada. Um WED-state gerado por umaWED-compensation wc deve ser equivalente ao WED-state sobre oqual a WED-transition associada a wc fez alterações.

Seja t uma WED-transition, c sua WED-compensation associada e s1,s2 e sc WED-states. Se t(s1) = s2 e c(s2) = sc então,obrigatoriamente s1 ≡ sc

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WED-compensation

Doc OKe carro

escolhido

Reservaconfirmada

Carroretirado

Exceção

t4 t5

t6


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WED-compensation

Doc OKe carro

escolhido

Reservaconfirmada

|||

Reservaconfirmada

Carroretirado

t4 t5

c5

ti : WED-transition ici : WED-compensation i associada a WED-transition i

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Encadeamento de compensações

Doc OKe carro

escolhido

|||

Doc OKe carro

escolhido

Reservaconfirmada

|||

Reservaconfirmada

Carroretirado

t4 t5

c5

c4

ti : WED-transition ici : WED-compensation i associada a WED-transition i

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Execução paralela

Reservarequisitada

Reservainiciada

Carroescolhido

Documentosrecebidos

Reservaconfirmada

...

t1

t2

t3t4

t5


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Execução paralelaOferecimento adaptativo

Reservarequisitada

Reservainiciada

Carroescolhido

Documentosrecebidos

Reservaconfirmada

Exceção!

t1

t2

t3t4

t5


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Execução paralelaOferecimento adaptativo

Reservarequisitada

Reservainiciada

Carroescolhido

|||

Carroescolhido

Documentosrecebidos

|||

Documentosrecebidos

Reservaconfirmada

t1

t2

t3t4

t5c4

c3


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Oferecimento adaptativo

Reservarequisitada

Reservainiciada

|||

Reservainiciada

Carroescolhido

|||

Carroescolhido

Documentosrecebidos

|||

Documentosrecebidos

Reservaconfirmada

...

t1

t2

t3t4

c4

c3c2

t3t2

ti : WED-transition i 36 / 51


Oferecimento adaptativoTentativa de reinício (retry )

Reservarequisitada

Reservainiciada

Carroescolhido

Documentosrecebidos

Reservaconfirmada

Registrarretirada

...

t1

t2

t3t4

t5

t6


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Pulos

Pulo: Modelo Transacional Avançado que tem por objetivo fazeralterações a uma instância específica de processo de negócio.

Pulo Forward - “Avança” a execução;Pulo Backward - “Volta” a algum ponto da execução.

No contexto da abordagem WED-flow, eles são importantes poissão utilizados principalmente em situações em que o WED-stateatual da interrupção é inconsistente.

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WED-S−1

Pulo Backward

Reservarequisitada

Reservainiciada

Carroescolhido

Documentorecebido

Reservaconfirmada

Carroretirado

t1

t2

t3

t4

t5

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WED-S−1

Pulo Backward

Reservarequisitada

Reservainiciada

|||

Reservainiciada

Carroescolhido

Documentorecebido

Reservaconfirmada

Carroretirado

Documentorecebido

Carroescolhido

t1

t2

t3

t4

t5WED-S−1

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WED-S+a

Pulo Forward

Reservarequisitada

Reservainiciada

Carroescolhido

Documentorecebido

Reservaconfirmada

Carroretirado

Avariaindefinida

t1

t2

t3

t4

t5

t6

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WED-S+a

Pulo Forward

Reservarequisitada

Reservainiciada

Carroescolhido

Documentorecebido

Reservaconfirmada

Carroretirado

Avariaindefinida

Carro comavarias

Carrovistoriado

Reservapaga

t1

t2

t3

t4

t5

t6WED-S+a

t9

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Alteração da definição de um WED-flow

É sempre possível alterar a definição de um WED-flow em qualquermomento de seu ciclo de vida.

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WED-tool

A WED-tool é um protótipo de sistema de gestão de processo denegócio que implementa a abordagem WED-flow. A atual versão játem as seguintes funcionalidades:

A ferramenta é capaz de ler e interpretar modelos de processosde negócio;

Uma vez que os modelos de processos de negócio foram lidos einterpretados, a WED-tool é capaz de instânciá-los e controlar aexecução de suas instâncias;

A ferramenta possui um gerenciador de recuperação com afunção de realizar o tratamento de exceções.

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Informações técnicas

Ferramenta open source;

Desenvolvida em Ruby;

Entre outras gems, utiliza o Active Record;

Utiliza o SGBD PostgreSQL.

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WED-tool

Projetista

Controle deExecução

Tratamento de

ExceçõesInstanciação

Ruby XML

Modelagem

Banco deDados

Configuração

Usuário

Ruby

Administradordo sistema

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WED-toolDemo

Demo.

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Sumário




4 Conclusão

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Sumário

Características da abordagem WED-flow facilitaram a concepçãode mecanismos flexíveis de tratamento de exceções.

Linguagem de modelagem baseada em regras;Detecção de exceções não esperadas;Possibilidade de intervenção de especialista.

Indicação de viabilidade prática pelo desenvolvimento dogerenciador de recuperação da abordagem WED-flow.

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Trabalhos Futuros

Desenvolvimento de mecanismos de verificação do modelo;

Integração com serviços Web;

Aprimoramento da ferramenta WED-tool;

Comparação qualitativa entre WED-tool e outras ferramentas;

Desenvolvimento e metodologia de modelagem.

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Obrigado!

[email protected]://www.ime.usp.br/~pedro

Mais detalhes sobre o WED-flow estão disponíveis emhttp://data.ime.usp.br/wedflow

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