filas de mensagens - fenix.tecnico.ulisboa.pt mom.pdf · • qualquer tipo de dados pode ser ......

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8/28/2003 José Alves Marques

Departamento de Engenharia Informática

Filas de Mensagens

Message Oriented Middleware - MOM



Emissor

Emissor

Emissor

Emissor

Receptor

Receptor

Receptor

Receptor

fila

fila

fila

fila

Rede

Canal com fila de mensagens

Modelo do RPC ou de ligação de transporte

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Integração por Mensagens – Message OrientedMiddleware

• A integração é feita através do encaminhamento de informação (mensagens) entre os sistemas.

• As aplicações recebem e enviam as mensagens para um servidor central (broker).• As mensagens uma vez recebidas pelo broker podem ser reformatadas, combinadas ou

modificas por forma a serem entendidas pelo sistema de destino.• Normalmente não é necessário modificar os sistemas envolvidos. Os Message Brokers

fornecem adaptadores para as aplicações mais comuns (SAP, Baan, PeopleSoft, etc.).



Positivo Negativo

Mensagens Directas

(mecanismo de transportes)

• As API são muito simples.

• Qualquer tipo de dados pode ser transmitido.

• Total separação entre os dados e o código das aplicações que tratam as mensagens

•Tudo o que está acima +

• Funcionamento assíncrono permite distribuir carga e ganhar eficiência

• Permite um funcionamento desconectado da rede.

• Permite 1 para muitos e muitos para muitos.

• As aplicações tem de fazer manualmente a codificação e a descodificação dos dados

•Tudo o que está acima +

• As formas mais úteis de comunicação requerem mecanismos de queuing

• A maioria dos produtos de queuing não interoperam bem

• O assincronismo torna a programação mais difícil (programação por eventos).

Filas de Mensagens

Message queuing

Message OrientedMiddleware

Comparação de canais com e sem fila de mensagens

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Características Message Oriented Middleware (I)

• Store Forward– A mensagem deve ser aceite pelo serviço de mensagens e e armazenada

até que o receptor ou receptores estejam disponíveis para a receberem– O emissor deve ser imediatamente desbloqueado depois da mensagem ter

sido aceite para envio (funcionamento assíncrono)– As Mensagens são armazenadas de forma persistente pelo middleware

• Broker de mensagens– Para além de uma comunicação ponto-a-ponto, o sistema efectua a

distribuição de mensagens permitindo o envio de mensagens de uma aplicação para um conjunto de outras que se executam em diversos sistemas.

• Subscrição e Publicação– Os receptores interessados subscrevem o tópico e recebem todas as

mensagens ou aplicam um filtro de selecção



Características MOM (II)

• Garantia de entrega– O mecanismo deve garantir a entrega da mensagem ao receptor(es)– A entrega deve ser exactamente uma vez (não pode ser duplicada)– Se a aplicação que envia a mensagem tem esta garantia de

qualidade de serviço, não necessita de verificar a entrega• Sequência das mensagens

– A sequência de envio das mensagens de um emissor deve ser respeitada, garantido a ordenação dos acontecimentos que as mensagens representam.

– Evita que as aplicações se preocupem com a ordem.• Routing simbólico

– O endereçamento das mensagens baseia-se em nomes simbólicos virtualizando a rede de comunicações

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Características MOM (III)

• Pedido-resposta– Muitas interacções baseiam-se num pedido e numa resposta.

Comportamento que á a base da chamada remota de procedimentos– O emissor poderia especificar o endereço de resposta mas este estaria

dependente da organização da rede. A infraestrutura pode encarregar-se de fazer o emparelhamento, permitindo que a resposta provenha de uma outra aplicação

• Eventos– Assinalam acontecimento que podem ter origem dentro ou fora do sistema– Permitem alterar o fluxo dos processos

• Transformação de mensagens– Possibilidade de aceitar mensagens com formatos predefinidos e

transformá-las para o formato do receptor. – Permite que as integrações não estejam dependentes de um formato de

aplicações herdadas



Características MOM (IV)

• Resolução de excepções– A infraestrutura deve tentar tratar os erros habituais como os de

comunicação– Deve assinalar os acontecimentos que envolvam quebra da semântica:

impossível de entregar, “exactamente –uma-vez” na entrega não respeitado, etc.

• Transferência de ficheiros– A maioria das mensagens devem ser relativamente pequenas, contudo a

infra-estrutura deve poder enviar ficheiros de dimensão grande entre aplicações porque muitas integrações são feitas com ficheiros

• Segurança– A segurança tem de ser considerada a dois níveis

• Dentro da organização – típico Enterprise Application Integration• Com sistemas externos – típico Business to Business

– Deve permitir privacidade, integridade, autenticação, não repudiação

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Exemplo de MOMJava Messages



Java Messaging Service - JMS

• Elementos da infraestrutura– Filas de mensagens - queues– Envio e recepção de mensagens– Mensagens ponto a ponto– Subscrição e publicação de mensagens– Formato das Mensagens– API do modelo de objectos

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Envio e Recepção de Mensagens

• As aplicações falam com o message broker através de uma connection.• Dentro de uma connection um processo pode ter várias sessions para

cada uma das suas tarefas (threads)• Depois estar ligado ao message broker associa-se ou cria uma queue• Cria um message sender ou message receiver para aceder à queue• Um processo pode enviar mensagem ou receber mensagens de uma

queue através das funções do objecto queue• A recepção pode ser síncrona ou assíncrona• As mensagens podem ser:

– Stream – sequência de tipos básicos de Java– Texto – na qual se incluem documentos XML– Objectos – objectos Java serializados– Bytes



Arquitectura

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Filas de mensagens e transacções

• O tratamento de erros e a garantia de entrega é assegurada pelas filas de mensagens serem persistentes - durable

• Para assegurar o exactamente-uma–vez as JMS sessions podem opcionalmente ser transaccionais (transacted) através de um parâmetro na criação da sessão

• O transaccional existe quer do lado do envio quer da recepção. – No envio a mensagem só é considerada como estando na fila até aplicação

fazer commit– Na recepção, se a aplicação ou o commit falham a mensagem permanece

na fila• Uma Session está sempre associada a uma transacção corrente, não há

begin; commit e rollback porque uma transacção automaticamente começa outra

• Nota: As transacções são locais entre o processo e o message broker. O JMS não implementa transacções distribuídas



Envio das Mensagens

• Ponto a Ponto (a designação pode confundir)– Quer dizer que a aplicação define a queue para onde envia a

mensagem.– A aplicação pode obter a referência para a queue através de um

serviço de nomes (JNDI)– O sistema passa automaticamente a referência para a queue de

resposta• Publicar e Subscrever

– Neste modo as mensagens não são enviadas para um destinatários mas para um tópico

– As mensagens podem ser consideradas eventos– O subscritor (queue receiver) pode ser durable, caso em que as

mensagens são armazenadas enquanto está inactivo

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Envio das Mensagens (II)



Formato da Mensagem

• O JMS não define uma norma para o formato das mensagens pelo que produtos do tipo JMS podem ter formatos diferentes

• Mas define um formato de mensagem abstracto que define a informação que deve existir numa mensagem

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API do JMS

• Modelo de objectos que considera:– Queue connection factory – abstracção que encapsula os detalhes da

ligação a um JMS provider (semelhante ao driver JDBC)– Queue Connection – canal de comunicação com o JMS provider – socjets,

RMI, etc.– Queue session – uma para cada thread e representa uma conversação ou

um conjunto de transacções • Modelo

• Encontrar uma ConnectionFactory através do JNDI• Encontrar uma Destination através do JNDI• Usar a Connection Factory para criar uma Connection• Usar a Connection para criar uma ou mais Sessions• Usar a Session e a Destination para criar o MessageProducer e

MessageConsumer• Iniciar a Connection



Application Queue ConnectionFactory

Queue Connection

Queue Session

TextMessage

Queue Sender

Queue Receiver

createQueueConnection

createQueueSession

createSender (queue)

createReceiver (queue)

Start()

creatTextMessage ()

setText(messagetext)

Send(message)

Receive()

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Exemplo JMS(I)

public class Hello {

public static void main(String[] args) {

try {

/* Declaração das variáveis JMS */QueueConnectionFactory queueConnectionFactory = null;QueueConnection queueConnection = null;Queue queue = null;QueueSession queueSession = null;QueueSender queueSender = null;QueueReceiver queueReceiver = null;TextMessage textMessage = null;Message message = null;

/* Declaração de variáveis para argumentos da linha de comando */final String MQ_HOST_NAME;final String MQ_HOST_PORT;

/* Validação dos argumentos recebidos na linha de comando */if ( args.length < 2 ) {



Exemplo JMS(II)

System.out.println("Usage: java Hello <mq_host_name> <mq_host_port>");System.exit(1);

}

MQ_HOST_NAME = args[0];MQ_HOST_PORT = args[1];System.out.println("Message queue host is " + MQ_HOST_NAME + ":" + MQ_HOST_PORT);

/* Instanciação de uma fábrica de ligações *//* Instancia-se directamente a classe Sun MQ para poder usar os métodos

para definir nome e porto do servidor de mensagens */com.sun.messaging.QueueConnectionFactory sunQueueConnectionFactory =

new com.sun.messaging.QueueConnectionFactory();sunQueueConnectionFactory.setProperty("JMQBrokerHostName", MQ_HOST_NAME);sunQueueConnectionFactory.setProperty("JMQBrokerHostPort", MQ_HOST_PORT);queueConnectionFactory = sunQueueConnectionFactory;

/* Criação de uma ligação ao servidor de mensagens */queueConnection = queueConnectionFactory.createQueueConnection();

/* Criação de uma sessão dentro da ligação estabelecida */

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Exemplo JMS(III)

queueSession = queueConnection.createQueueSession(false, Session.AUTO_ACKNOWLEDGE);

/* Instanciação de uma fila de mensagens com o nome especificado *//* A fila é criada implicitamente no servidor, caso não exista */queue = new com.sun.messaging.Queue("world");

/* Criação do produtor de mensagens */queueSender = queueSession.createSender(queue);

/* Criação e envio de uma mensagem */textMessage = queueSession.createTextMessage();textMessage.setText("Hello World");System.out.println("Sending Message: " + textMessage.getText());queueSender.send(textMessage);

/* Neste exemplo muito simples é o mesmo programa a enviar e a receber a mensagem */

/* Criação de um consumidor de mensagens a partir da fila */queueReceiver = queueSession.createReceiver(queue);

Indica que a Sessionnão é Transaccional



Exemplo JMS(IV)

/* Reiniciação da ligação */queueConnection.start();

/* Recepção de mensagem e análise do conteúdo */message = queueReceiver.receive();if (message instanceof TextMessage) {

textMessage = (TextMessage) message;System.out.println("Read Message: " + textMessage.getText());

}

/* Fecho da sessão e da ligação */queueSession.close();queueConnection.close();

} catch (Exception e) {/* À falta de melhor tratamento de erro, é conveniente imprimir a excepção */

System.out.println("Exception occurred : " + e.toString());}

System.out.println("Finished");}

}

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Exemplo: receptor Assíncrono (I)

public class AsynchReceiver {

public static void main(String[] args) {

int exitResult = 0;

String queueName = null;

/* Declaração das variáveis JMS */QueueConnectionFactory queueConnectionFactory = null;QueueConnection queueConnection = null;QueueSession queueSession = null;Queue queue = null;QueueReceiver queueReceiver = null;TextListener textListener = null;

/* Declaração de variáveis para argumentos da linha de comando */final String MQ_HOST_NAME;final String MQ_HOST_PORT;

/* Validação dos argumentos recebidos na linha de comando */if (args.length != 3) {

System.out.println("Usage: java AsynchReceiver <mq_host_name> <mq_host_port> <queue_name>");

System.exit(1);



Exemplo: receptor Assíncrono (II)

MQ_HOST_NAME = args[0];MQ_HOST_PORT = args[1];System.out.println("Message queue host is " + MQ_HOST_NAME + ":" + MQ_HOST_PORT);

queueName = new String(args[2]);System.out.println("Queue name is " + queueName);

/* Criar uma fábrica de ligações,criar uma ligação,criar uma sessão a partir da ligação (false indica que não é transaccional),criar uma fila de mensagens */

try {com.sun.messaging.QueueConnectionFactory sunQueueConnectionFactory =

new com.sun.messaging.QueueConnectionFactory();sunQueueConnectionFactory.setProperty("JMQBrokerHostName", MQ_HOST_NAME);sunQueueConnectionFactory.setProperty("JMQBrokerHostPort", MQ_HOST_PORT);queueConnectionFactory = sunQueueConnectionFactory;

queueConnection = queueConnectionFactory.createQueueConnection();queueSession = queueConnection.createQueueSession(false,

Session.AUTO_ACKNOWLEDGE);queue = queueSession.createQueue(queueName);

}

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Exemplo: receptor Assíncrono (III)

} catch (Exception e) {System.out.println("Connection problem: " + e.toString());if (queueConnection != null) {

try {queueConnection.close();

} catch (JMSException ee) {}

}System.exit(1);

}/* Criar consumidor de mensagens,registar o tratamento de mensagens

(TextListener) e iniciar a recepção de mensagens.O 'listener' escreve as mensagens obtidas. O programa fica bloqueado até o 'listener' receber a mensagem final e efectuar o desbloqueio. */

try {queueReceiver = queueSession.createReceiver(queue);textListener = new TextListener();queueReceiver.setMessageListener(textListener);

/* Iniciar a ligação */queueConnection.start();

/* Aqui o programa está livre para ir fazer qualquer outra coisa



Exemplo: receptor Assíncrono (IV)

/* Quando não houver mais nada para fazer,vai bloquear-se para esperar o fim da recepção de mensagens */

textListener.monitor.waitTillDone();

} catch (JMSException e) {System.out.println("Exception occurred: " + e.toString());exitResult = 1;

} finally {if (queueConnection != null) {

try {queueConnection.close();

} catch (JMSException e) {exitResult = 1;

}}

}System.out.println("Finished");System.exit(exitResult);

}

}

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Função que trata as mensagens assíncronas

public class TextListener implements MessageListener {

final DoneLatch monitor = new DoneLatch();

/** método invocado no Listener de mensagens quando chega uma mensagem nova */public void onMessage(Message message) {

if (message instanceof TextMessage) {TextMessage msg = (TextMessage) message;try {

System.out.println("Reading message: " + msg.getText());

} catch (JMSException e) {System.out.println("Exception in onMessage(): " + e.toString());

}

} else {/* A mensagem que não é de texto indica o fim da sequência.

Acorda quem esteja à espera */monitor.allDone();

}}

}



Enterprise Application Integration

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EAI baseado em Filas de Mensagens

• Agregam as funcionalidades dos messagebrokers com a possibilidade de execução de processos de negócio transversais às várias aplicações, dentro e fora de uma organização.

• A arquitectura integração por camadas típica compreende serviços comuns (segurança, repositório, etc.), um bus de mensagens, adaptadores, transformação de mensagens, gestão de processos e portais de informação.



Funcionalidade “típica” de um EAI

• Armazenamento de mensagens – Guarda persistentemente as mensagens que chegam ao message broker. Dá suporte a mining de mensagens, armazenamento de mensagens e auditorias.

• Transformação de mensagens – Converte uma mensagem de entrada para um formato que permita ser enviada para outro sistema.

• Processamento de regras – Permite definir regras utilizadas no processamento e encaminhamento das mensagens.

• Re-encaminhamento inteligente – Capacidade de re-enviar uma mensagem de acordo com o seu conteúdo e a sua origem.

• Serviços de repositório – Mantém informação sobre as aplicações de origem e destino das mensagens.

• Adaptadores – Camada de software que faz a ligação entre o messagebroker e as aplicações mais habituais

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Integração Business-to-Business (B2B)

• Permite que os parceiros de negócio partilhem informação que suporta os processos de negócio comuns.

• Complementa a Integração de Sistemas Empresariais (EAI).• É mais complicado integrar dois sistemas de empresas diferentes do

que dentro da mesma empresa. • É necessário dar mais ênfase a factores como a segurança,

disponibilidade, qualidade do serviço.

M id d le w a r eB 2 B

E m p r e s a A

E m p r e s a B

E m p r e s a C



Plataformas de EAI

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BizTalk Server 2004 (BTS 2004)



Plataforma Integração Microsoft

Infraestrutura tecnológicaStandards

Uso ferramentas que já conhecidas

Definir processosnegócioDefinir regras negócioAcesso tempo real dados

Office (InfoPath, Excel)

Ambiente desenvolvimentoIntegradoColaborar efectivamente com Information Workers

(Visual Studio .NET)

Developers Developers Information WorkersInformation Workers

Ferramentas para:DeploymentGestão\AdministraçãoMonitorizaçãoWindows (MMC)

AdministradoresAdministradores

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Arquitectura do BPMS no BTS 2004



Biztalk

• BizTalk Server usa XML para definir as estruturas de dados dos documentos de negócio transmitidos nas mensagens

• Usa protocolos Internet como Hypertext Transfer Protocol (HTTP) e SimpleMail Transfer Protocol (SMTP) para transmitir os documentos, permitindo a interoperação com varias aplicações desde que em ambientes que suportam Internet standards.

• O BizTalk Server transacciona documentos formatados como ExtensibleMarkup Language (XML), EDI, ou flat files.

• Serviços Biztalk:– Sending, – Receiving, – Parsing, – Tracking documents; – receipt generation and correlation; – Data mapping, – Integrity, – Security.

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Technology AdapterTechnology Adapter

Messaging BusMessaging BusRouting ServicesRouting Services

Declarative RoutingDeclarative Routing Content BasedContent Based Publish/SubscribePublish/Subscribe

Application AdapterApplication Adapter

Architectural Overview

Receive ServicesReceive Services

HTTPHTTP SMTPSMTP MSMQMSMQ MQSeriesMQSeries File File WebWebServiceService

Application AApplication A Application BApplication B Application CApplication C

Application DApplication D Application EApplication E Application FApplication FApplication AdapterApplication Adapter

Delivery ServicesDelivery Services

BusinessBusinessProcessProcess

Transformation ServicesTransformation Services

XMLXML EDIEDI FlatFlat CustomCustom



Biztalk

• Biztalk Editor – facilmente define e edita documentos esquematizados para qualquer tipo de documento estruturado como XML, EDI e “flat files”.

• Biztalk Mapper – Constrói documentos de transformação que permitem aplicações e parceiros de negócio que utilizam diferentes definições de documentos comunicarem entre si.

• Biztalk Orchestration Designer – Define e constrói visualmente processos de negócio robustos e distribuídos.

• Biztalk Messaging Manager – Define relações entre parceiros de negócio e fluxos de negócio.

• Suporte para XML Web Services – Através do Biztalk Adapter for Web Services, permite integrar web services com os processos de negócio.

• Suporte para UN/EDIFACT e ANSI X12 EDI – sustentação de especificações de documentos standards para usar em EDI VANS (Value-Added Network Service) e aplicações

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Ferramentas - Implementação• Visual Studio .NET (Solução .NET)

– Biztalk Editor - Editor de esquemas “Schemas”• Suporta XSD, XDR, DTD, Flat-file, EDI

– Biztalk Mapping – Editor de ligações de estruturas (esquemas) entre sistemas, possibilitando o mapeamento recorrendo a “functoids”:

• Bases Dados; Agregação; • Cientifico; Datas; Lógica; Matemática; Texto; Avançado (scripting)



Create the documents involved in the application/process as well as their respective

schema definitions.

This is accomplished in the Schema Editor, a BizTalk Server module accessed from within Visual Studio .NET.

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Create and define the transformationrequirements for any document interchanges.

• In applications that are composed of loosely coupled interactions between XML objects, document transformation becomes a functionally exposed mapping subprocess. In BizTalk Server this subprocess is created in BizTalk Server Mapper.



Specify the business logic governing event execution

•If the business logic is simple, it can be embedded as an expression directly within a BizTalk Server orchestration decision step. •If the business logic is complex, the BizTalk Server Rules Composer can be used to create and process the sophisticated rule sets. •Each rule set (or “Policy”) drives a specific activity or function and becomes a resource object embedded into a BizTalk Serverorchestration.

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Determine and implement requirements for message preprocessing and post-processing

•This is accomplished in the BizTalk Server Pipeline Designer module.

•Accessed through the BizTalk Server orchestration workspace, the Pipeline Designer module is used to implement the interchange requirements for encryption, authentication, and data format conversion with external applications and parties.



Compose and orchestrate the application/process steps

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Biztalk e SOA

• Functionally transparent and isolated, each object property within the solution (orchestrations, schemas, maps, and so forth) is accessible from the host Visual Studio .NET environment or directly through its XML representation.

• The completed orchestration can generate a Business Process Execution Language (BPEL) document of the entire process.

• Because a BPEL instruction set is an XML representation of a process with a precise language and grammar structure, it provides a readable and understandable instruction set for documenting a process.

• The process shapes in Orchestration Designer symbolize basic and structured BPEL elements such as receive, invoke, sequence, flow, role, link, and source.

• A process developed in BizTalk Server Orchestration Designer can be exported as a BPEL document and be imported into any other BPEL-compliant application. Conversely, a BPEL document can be imported into BizTalk Server Orchestration Designer to generate an orchestration diagram. The standardized interchange of process instructions can potentially facilitate collaborative business process development between business partners.

• XML and XML Schema have enabled the creation of the Web services protocols SOAP and WSDL.



Integração Biztalk Web Service

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Expor um Processo via Web Services

ERP ERP verific

averific

a StockStock

ClienteCliente verificaverifica StockStock



Agregação de Web Services

Verificar

Verificar Status

Status ClienteCliente no ERP

no ERP

VerificarVerificar Stock no Stock no FornecedorFornecedor

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Segurança

• A nível da mensagem– Autenticação de parceiros:

• Validação de assinatura digital• Resolução parceiro• Autenticação obrigatória• Autenticação “trust”• Recebe autorização

– Encriptação e signing das mensagens:• Assinar certificados• Encriptar certificados• S/MIME

• A nível de autenticação (utilizadores)– Sigle Sign-On – Mapeia credenciais utilizador de windows para non-windows– Assinatura Digital– Windows



Escalabilidade

• O Biztalk é quase todo “stateless”• Load Balancing e Fail over• Permite fazer o “scale-out” de:

– Parsing mensagens; conversão; extracção de propriedades, assim como transporte

• Excepções existentes num layer dedicado:– Orquestração: persistência (transacções “long-running”)– Correlação mensagens para a máquina correcta– Protocolos baseados em sessão (eg. MSMQT)– Excepções não são um problemas para “scale-out”

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Outros BPMS…

webmethods.comwebmethods enterpriseWebMethods

vitria.comBusinessWareVitria Technology

tibco.comActiveEnterpriseTIBCO Software Inc.

sybase.comNEON MQIntegratorSybase (New Era of Networks)

seebeyond.come*Xchange eBusiness Integration SuiteSeeBeyond

microsoft.comBizTalk Server 2004Microsoft Corp.

ibm.comWebSphere Business IntegratorIBM Corp.

crossworlds.comCollaborators, ConnectorsCrossWorlds Software

bea.comWebLogic Application IntegratorBEA

Web Site (www.)ProdutoEmpresa

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