POLICY BASED THIRD PARTY WEB SERVICE MANAGEMENT

Service-oriented computing potentially can help businesses respond more quickly and more cost-effectively to changing market-conditions. Web services are the basic building elements of service-oriented architecture. There are often expectations expected from services that are related to non-functional aspects (i.e. response time, availability) of the web service. The non-functional requirements are referred to as Quality of Service (QoS) requirements. Service Level Agreements (SLAs) are contracts between service providers and service consumers by which the service providers are bound to maintain a certain level of the Quality of Service. SLAs specify conditions on metrics, that represent some aspect of run-time behaviour, that are to be satisfied at run-time. Monitoring of services is needed to determine when SLAs are vio­ lated. Adaptive recovery actions are taken to maintain the quality of the service promised on the SLAs. Policies are used to guide the decision making process to determine the appropriate action. In this work a new system architecture which uses policies to manage web services is pro­ posed and a prototype is implemented to validate the architecture. In this system policies could be added, modified or deleted at system run time. The management task is totally handled by the third party and so, management tasks on the client end are reduced. The results of the conducted experiments validates the functionality of our proposed archi­ tecture and proves that the overhead of using the architecture is less

Methodik und Referenzarchitektur zur inkrementellen Verbesserung der Metaqualität einer vertragsgebundenen, heterogenen und verteilten Dienstausführung

Eine umfängliche Berücksichtigung der qualitativen Zusammensetzung von beschreibenden Artefakten im Internet der Dienste über dafür ausgelegte Dienstplattformen steigert die Erlebnisqualität für die Benutzer der angebotenen Dienstleistungen. In dieser Dissertation sind die existierenden Verfahren zur Erkennung, Propagierung und Verbesserung von Qualitatsmetriken in dienstorientierten Architekturen in Hinblick auf diese gesteigerten Anforderungen systematisch in Verfahren eingebunden. Die Arbeit liefert zwei wissenschaftliche Beiträge. Der erste ist beinhaltet ein Konzept für inkrementelle Qualiẗatsverbesserungen von Diensten durch Nutzung von Laufzeitmechanismen zur dynamischen Beschreibung und Bewertung nichtfunktionaler Eigenschaften. Der zweite liefert eine Definition eines abstrakten Zusammenspiels von Architekturmustern und Prozessen zur vertraglich abgesicherten Gewahrleistung von Dienstgüteeigenschaften in Dienstlandschaften in Form einer Referenzarchitektur.:1 Einleitung 1.1 Problemdefinition 1.2 Wissenschaftliche Beiträge der Dissertation 1.3 Aufbau der Arbeit 2 Grundlagen und Verwandte Arbeiten 2.1 Dienstbeschreibungen und Dienstnutzungsverträge 2.2 Qualitätsbezogene Prozesse in Dienstumgebungen 2.3 Klassifikation und Struktur von NFE 2.4 Dienst-, Datenqualität und Metaqualität 2.5 Dienstumgebungen 3 Methodik zur Qualitätsverbesserung 3.1 Inkrementelle Qualitätsverbesserung durch Abgleichverfahren 3.2 CPEM - Ein Modell für die Ausdrucksstärke von NFE 3.3 Metaqualität von Diensten 3.4 Verfahren zur inkrementellen Qualitätsverbesserung 3.5 Einbindung der Verfahren in IoS-Plattformen 4 Plattform für das Internet der Dienste 4.1 Konzeption der Architektur 4.2 Umsetzung der Plattformdienste und Komponenten 4.3 Integrierte Architektur und Derivate 4.4 Umsetzung und Integration der SMQ-Erweiterungen 5 Validierung von Methodik und Plattform 5.1 Anforderungen an die Validierung 5.2 Experimentierumfeld für die Validierung 5.3 Experimentelle Abläufe und Ergebnisse 5.4 Auswertung des Experiments 6 Zusammenfassung A Ausgewählte Publikationen B ExperimentierumgebungA holistic consideration of the qualitative composition of descriptive artefacts in the Internet of Services through specifically designed service platforms increases the quality of experience for the users of the offered services. In this dissertation, the existing methods for the recognition, propagation and improvement of quality metrics in service-oriented architectures are systematically included in methods related to these increased requirements. The work delivers two scientific contributions. The first one encompasses a concept for the incremental improvement of quality of services via the use of runtime mechanisms for the dynamic description and rating of non-functional properties. The second one carries a definition of an abstract interplay of architecture patterns and processes for the contractually safeguarded guarantee of quality of service properties in service ecosystems in the form of a reference architecture.:1 Einleitung 1.1 Problemdefinition 1.2 Wissenschaftliche Beiträge der Dissertation 1.3 Aufbau der Arbeit 2 Grundlagen und Verwandte Arbeiten 2.1 Dienstbeschreibungen und Dienstnutzungsverträge 2.2 Qualitätsbezogene Prozesse in Dienstumgebungen 2.3 Klassifikation und Struktur von NFE 2.4 Dienst-, Datenqualität und Metaqualität 2.5 Dienstumgebungen 3 Methodik zur Qualitätsverbesserung 3.1 Inkrementelle Qualitätsverbesserung durch Abgleichverfahren 3.2 CPEM - Ein Modell für die Ausdrucksstärke von NFE 3.3 Metaqualität von Diensten 3.4 Verfahren zur inkrementellen Qualitätsverbesserung 3.5 Einbindung der Verfahren in IoS-Plattformen 4 Plattform für das Internet der Dienste 4.1 Konzeption der Architektur 4.2 Umsetzung der Plattformdienste und Komponenten 4.3 Integrierte Architektur und Derivate 4.4 Umsetzung und Integration der SMQ-Erweiterungen 5 Validierung von Methodik und Plattform 5.1 Anforderungen an die Validierung 5.2 Experimentierumfeld für die Validierung 5.3 Experimentelle Abläufe und Ergebnisse 5.4 Auswertung des Experiments 6 Zusammenfassung A Ausgewählte Publikationen B Experimentierumgebun

Value Creation through Co-Opetition in Service Networks

Well-defined interfaces and standardization allow for the composition of single Web services into value-added complex services. Such complex Web Services are increasingly traded via agile marketplaces, facilitating flexible recombination of service modules to meet heterogeneous customer demands. In order to coordinate participants, this work introduces a mechanism design approach - the co-opetition mechanism - that is tailored to requirements imposed by a networked and co-opetitive environment

Bestimmung der Dienstgütezuverlässigkeit in zusammengesetzten Dienstleistungen im Internet der Dienste

Das Anbieten, die Vermittlung und der Konsum von Softwarekomponenten nach dem Paradigma „Software-as-a-Service“ über das Internet wird zunehmend populärer. Diese so genannten elektronischen Dienstleistungen unterschiedlicher Komplexität werden auf Netzwerkservern zur Verfügung gestellt und können von anderen Anwendungen eingebunden werden. Damit können Ressourcen für die Entwicklung und das Betreiben eigener Dienste eingespart werden. Traditionelle Beispiele solcher Dienste sind Währungsumrechnungen oder Wettervorhersagen , aber auch komplexere Geschäftsprozesse, wie z.B. Rechnungsprüfdienste , werden vermehrt als elektronische Dienste bereitgestellt. Voraussetzung für die Akzeptanz der elektronischen Dienstleistungen ist die Absicherung deren Dienstgüte (engl. Quality of Service). Die Dienstgüte gibt Auskunft darüber, wie gut ein Dienst seine Funktion erbringt. Klassische Parameter sind Antwortzeit oder Verfügbarkeit. Die Betrachtung der Dienstgüte hat für den Dienstnutzer als auch für den Dienstanbieter Vorteile: Durch die Angabe der Dienstgüte kann sich der Dienstanbieter von seiner Konkurrenz abgrenzen, während der zukünftige Dienstnutzer in der Lage ist, die Performanz seiner Systeme, welche den Dienst integrieren, abzuschätzen. Beide Parteien streben eine möglichst hohe Dienstgüte an. Die Bestimmung der Dienstgüte in zusammengesetzten Dienstleistungen wurde in den letzten Jahren viel diskutiert. In diesem Zusammenhang ist besonders die Dienstgütezuverlässigkeit eines Dienstes wichtig. Die Dienstgütezuverlässigkeit gibt an, wie sicher es einem Dienst gelingt, seine Qualitätsversprechen einzuhalten. Je nach Kontext spricht man von relativer oder absoluter Dienstgütezuverlässigkeit. Die relative Dienstgütezuverlässigkeit bezieht sich auf die Fähigkeit eines Dienstes seine Dienstgütegarantien während der nächsten Interaktion einzuhalten, während sich die absolute Dienstgütezuverlässigkeit auf den Zeitraum der nächsten n Interaktionen bezieht. Verletzt ein Dienst eine Dienstgütegarantie, weil er beispielsweise nicht in der vorgegebenen Zeit antwortet, so gefährdet der Dienstnutzer die Performanz seiner Systeme, während der Dienstanbieter mit Strafzahlungen zu rechnen hat. Die Bestimmung der Dienstgütezuverlässigkeit einer zusammengesetzten Dienstleistung hat verschiedene Vorteile. Sie gestattet dem Dienstanbieter z.B. drohende Qualitätsverschlechterungen vorherzusagen und auf diese geeignet zu reagieren. Auch der Dienstnutzer profitiert von der Existenz der Dienstgütezuverlässigkeit. Er kann z.B. das Risiko für seine Systeme besser kalkulieren. Ziel dieser Arbeit ist die Bestimmung der Dienstgütezuverlässigkeit in zusammengesetzten Dienstleistungen. Zu diesem Zweck wird die Dienstgütezuverlässigkeit von Teildiensten auf Basis ihrer Monitoring-Historie vorhergesagt. Die Monitoring-Historie protokolliert für jeden Dienst und jede Dienstgütegarantie, ob in vergangenen Interaktionen Dienstgüteverletzungen stattgefundenen haben. Die Dienstgütezuverlässigkeit eines Teildienstes wird als Verletzungswahrscheinlichkeit gemessen, die angibt, wie wahrscheinlich eine Dienstgüteverletzung durch den Teildienst ist. Für die Vorhersage der relativen Verletzungswahrscheinlichkeit kommt eine Markov-Kette erster Ordnung zum Einsatz. Die Bestimmung der absoluten Verletzungswahrscheinlichkeit beruht auf den Prinzipien der allgemeinen Stochastik. Die Berechnungszeit beträgt in beiden Fällen wenige Millisekunden. Beide Verfahren liefern äußerst zuverlässige Vorhersagewerte. Auf Basis der Verletzungswahrscheinlichkeiten der Teildienste wird die Dienstgütezuverlässigkeit der zusammengesetzten Dienstleistung bestimmt. Sie kann detailliert in Form der Verletzungsmatrix oder als einfacher numerischer Wert in Form der Verletzungszahl angegeben werden. Die Verletzungsmatrix einer Dienstgütegarantie enthält die Eintrittswahrscheinlichkeit für jede mögliche Anzahl von Dienstgüteverletzungen. Ihre Aufstellung erfordert exponentiellen Aufwand. Demgegenüber besitzt die Verletzungszahl eine lineare Berechnungszeit. Sie gibt die Belastung einer Dienstleistung mit Dienstgüteverletzungen an. Die Dienstgütezuverlässig ist dabei umso geringer je kleiner die Werte der Verletzungsmatrix und Verletzungszahl sind

Orchestration of resources in distributed, heterogeneous grid environments using dynamic service level agreements

Die Akzeptanz des Internets und der zunehmende Ausbau von Netzwerkkapazitäten ermöglichen bereits heute einen effizienten und zuverlässigen Austausch riesiger Datenmengen zwischen verschiedenen Rechensystemen weltweit. Hieraus resultieren neue Paradigmen bei der Bereit-stellung und Nutzung verteilter IT-Ressourcen wie zum Beispiel das Grid-Computing. Im Grid-Computing werden Rechenressourcen verschiedener Institutionen bzw. Organisationen koordiniert zur Lösung wissenschaftlicher und wirtschaftlicher Problemstellungen genutzt. Neben Rechenressourcen werden dabei auch Daten, Datenspeicher oder Software bereitgestellt. Die Qualität mit der diese Ressourcen bereitgestellt werden gewinnt dabei zunehmend an Bedeutung. Qualitätseigenschaften sind zum Beispiel die minimale Verfügbarkeit von Rechenressourcen, die maximale Zugriffszeit eines Datenspeichers oder die maximale Antwortzeit einer web-basierten Anwendung. Für Ressourcenanbieter bedeutet dies dass spezifische Prozesse implementiert werden müssen um qualitativ hochwertige IT-Dienste bereitzustellen. Zudem können Dienste mit unterschiedlichen Dienstqualitäten bereitgestellt werden, wobei Dienste mit geringerer Qualität preiswerter angeboten werden als solche mit hoher Qualität. Anwender hingegen können den für sie passenden Dienst hinsichtlich ihrer Anforderungen und ihres Budgets auswählen. Service Level Agreements (SLAs) sind ein akzeptierter Ansatz um Verträge über IT-Dienste und Dienstqualitäten zu realisieren. SLAs beschreiben sowohl die funktionalen als auch die nicht-funktionalen Anforderungen von IT-Diensten als auch Vergütung und Strafen für Erfüllung bzw. Nichterfüllung der definierten Anforderungen. Diese Arbeit behandelt Methoden zur Verhandlung und Verwaltung von dynamischen SLAs in verteilten Systemen auf Basis des WS-Agreement Standards. Im Fokus steht hierbei die Deklaration von SLAs, deren automatisierte Verhandlung und Erstellung, das Monitoring von SLA Garantien, sowie die Verwendung von SLAs zur koordinierten Nutzung von IT-Ressourcen. Zu diesem Zweck wurde aufbauend auf die WS-Agreement Spezifikation ein Protokoll zur dynamischen Verhandlung bzw. Neuverhandlung von SLAs entwickelt. Dies beinhaltet die Definition eines Verhandlungsmodells zum Austausch von Angeboten zwischen den Verhandlungspartnern. Die anschließende Erstellung der SLAs basiert auf dem WS-Agreement Standard stellt einen automatisierter Prozess dar. Da es sich bei SLAs um elektronische Verträge handelt wurden Mechanismen zur Validierung von SLA Angeboten entwickelt und im Detail vorgestellt. Darüber hinaus werden Methoden zur automatisierten Evaluation von SLA Garantien beschrieben. Abschließend wird die Architektur und Implementierung eines Orchestrierungsdienstes zur Co-Allokation beliebiger Ressource wie z.B. Rechen- und Netzwerkressourcen vorgestellt. Die Ressourcenorchestrierung wurde hierbei mittels SLAs realisiert.In recent decades the acceptance of the internet and the increase of network capacity have resulted in a situation in which it is now possible to transfer huge amounts of data efficiently and reliably between different computing systems worldwide. This enables new paradigms in provision and use of distributed IT resources. Grid computing is such a well-known paradigm where computing resources owned by various institutions and organizations are used in a coordinated way in order to solve scientific and economic problems. Besides computing resources also data, storage or software resources are provided. Today it becomes more and more important with which quality the different resources are provided. This may be, for example, the minimal availability of computing resources, the maximum access time of a data storage or the maximum response time of a web-based application. Offering resources with a defined quality means for resource providers that they need to implement specific processes to assert the quality of the provisioning process. On the other hand, resource providers can offer their services at different quality levels. Services with a lower quality can be offered cheaper than those with a higher quality. Service consumers can therefore select the service with the appropriate service level in terms of their requirements and budget. This provides both parties, service provider and consumer, with more flexibility during the service provisioning process. Service level agreements (SLAs) are an accepted approach to realize contracts for IT services and service qualities. They describe the functional and the non-functional requirements of IT services. Additionally, they define compensation and penalties for delivering services with the defined requirements respectively for failing to meet these quality criteria. This thesis examines methods for negotiation and management of SLAs in distributed systems based on the WS-Agreement standard. The focus is on methods for SLA declaration, automated SLA negotiation and creation processes, monitoring of SLA guarantees, and the application of SLAs for coordinated IT resource provisioning. Therefore, a protocol for dynamic negotiation or renegotiation of SLAs is developed as an extension to the WS-Agreement specification. This includes the definition of a negotiation model for the exchange of offers between the negotiating partners. The subsequent SLA creation process is an automated process in distributed systems. Since SLAs are a kind of electronic contracts a mechanism for validating the integrity of SLA offers was developed and is presented in detail. In addition, automatic methods for SLA guarantee evaluation are described. Finally, an orchestration service for co-allocating arbitrary resources such as computing and network resources is presented. The resource orchestration process has been realized using SLAs. The architecture of this service is evaluated and based on the evaluation result an advanced orchestration service architecture is conceived

Bestimmung der Dienstgütezuverlässigkeit in zusammengesetzten Dienstleistungen im Internet der Dienste

Das Anbieten, die Vermittlung und der Konsum von Softwarekomponenten nach dem Paradigma „Software-as-a-Service“ über das Internet wird zunehmend populärer. Diese so genannten elektronischen Dienstleistungen unterschiedlicher Komplexität werden auf Netzwerkservern zur Verfügung gestellt und können von anderen Anwendungen eingebunden werden. Damit können Ressourcen für die Entwicklung und das Betreiben eigener Dienste eingespart werden. Traditionelle Beispiele solcher Dienste sind Währungsumrechnungen oder Wettervorhersagen , aber auch komplexere Geschäftsprozesse, wie z.B. Rechnungsprüfdienste , werden vermehrt als elektronische Dienste bereitgestellt. Voraussetzung für die Akzeptanz der elektronischen Dienstleistungen ist die Absicherung deren Dienstgüte (engl. Quality of Service). Die Dienstgüte gibt Auskunft darüber, wie gut ein Dienst seine Funktion erbringt. Klassische Parameter sind Antwortzeit oder Verfügbarkeit. Die Betrachtung der Dienstgüte hat für den Dienstnutzer als auch für den Dienstanbieter Vorteile: Durch die Angabe der Dienstgüte kann sich der Dienstanbieter von seiner Konkurrenz abgrenzen, während der zukünftige Dienstnutzer in der Lage ist, die Performanz seiner Systeme, welche den Dienst integrieren, abzuschätzen. Beide Parteien streben eine möglichst hohe Dienstgüte an. Die Bestimmung der Dienstgüte in zusammengesetzten Dienstleistungen wurde in den letzten Jahren viel diskutiert. In diesem Zusammenhang ist besonders die Dienstgütezuverlässigkeit eines Dienstes wichtig. Die Dienstgütezuverlässigkeit gibt an, wie sicher es einem Dienst gelingt, seine Qualitätsversprechen einzuhalten. Je nach Kontext spricht man von relativer oder absoluter Dienstgütezuverlässigkeit. Die relative Dienstgütezuverlässigkeit bezieht sich auf die Fähigkeit eines Dienstes seine Dienstgütegarantien während der nächsten Interaktion einzuhalten, während sich die absolute Dienstgütezuverlässigkeit auf den Zeitraum der nächsten n Interaktionen bezieht. Verletzt ein Dienst eine Dienstgütegarantie, weil er beispielsweise nicht in der vorgegebenen Zeit antwortet, so gefährdet der Dienstnutzer die Performanz seiner Systeme, während der Dienstanbieter mit Strafzahlungen zu rechnen hat. Die Bestimmung der Dienstgütezuverlässigkeit einer zusammengesetzten Dienstleistung hat verschiedene Vorteile. Sie gestattet dem Dienstanbieter z.B. drohende Qualitätsverschlechterungen vorherzusagen und auf diese geeignet zu reagieren. Auch der Dienstnutzer profitiert von der Existenz der Dienstgütezuverlässigkeit. Er kann z.B. das Risiko für seine Systeme besser kalkulieren. Ziel dieser Arbeit ist die Bestimmung der Dienstgütezuverlässigkeit in zusammengesetzten Dienstleistungen. Zu diesem Zweck wird die Dienstgütezuverlässigkeit von Teildiensten auf Basis ihrer Monitoring-Historie vorhergesagt. Die Monitoring-Historie protokolliert für jeden Dienst und jede Dienstgütegarantie, ob in vergangenen Interaktionen Dienstgüteverletzungen stattgefundenen haben. Die Dienstgütezuverlässigkeit eines Teildienstes wird als Verletzungswahrscheinlichkeit gemessen, die angibt, wie wahrscheinlich eine Dienstgüteverletzung durch den Teildienst ist. Für die Vorhersage der relativen Verletzungswahrscheinlichkeit kommt eine Markov-Kette erster Ordnung zum Einsatz. Die Bestimmung der absoluten Verletzungswahrscheinlichkeit beruht auf den Prinzipien der allgemeinen Stochastik. Die Berechnungszeit beträgt in beiden Fällen wenige Millisekunden. Beide Verfahren liefern äußerst zuverlässige Vorhersagewerte. Auf Basis der Verletzungswahrscheinlichkeiten der Teildienste wird die Dienstgütezuverlässigkeit der zusammengesetzten Dienstleistung bestimmt. Sie kann detailliert in Form der Verletzungsmatrix oder als einfacher numerischer Wert in Form der Verletzungszahl angegeben werden. Die Verletzungsmatrix einer Dienstgütegarantie enthält die Eintrittswahrscheinlichkeit für jede mögliche Anzahl von Dienstgüteverletzungen. Ihre Aufstellung erfordert exponentiellen Aufwand. Demgegenüber besitzt die Verletzungszahl eine lineare Berechnungszeit. Sie gibt die Belastung einer Dienstleistung mit Dienstgüteverletzungen an. Die Dienstgütezuverlässig ist dabei umso geringer je kleiner die Werte der Verletzungsmatrix und Verletzungszahl sind

Skalierbare Ausführung von Prozessanwendungen in dienstorientierten Umgebungen

Die Strukturierung und Nutzung von unternehmensinternen IT-Infrastrukturen auf Grundlage dienstorientierter Architekturen (SOA) und etablierter XML-Technologien ist in den vergangenen Jahren stetig gewachsen. Lag der Fokus anfänglicher SOA-Realisierungen auf der flexiblen Ausführung klassischer, unternehmensrelevanter Geschäftsprozesse, so bilden heutzutage zeitnahe Datenanalysen sowie die Überwachung von geschäftsrelevanten Ereignissen weitere wichtige Anwendungsklassen, um sowohl kurzfristig Probleme des Geschäftsablaufes zu identifizieren als auch um mittel- und langfristige Veränderungen im Markt zu erkennen und die Geschäftsprozesse des Unternehmens flexibel darauf anzupassen. Aufgrund der geschichtlich bedingten, voneinander unabhängigen Entwicklung der drei Anwendungsklassen, werden die jeweiligen Anwendungsprozesse gegenwärtig in eigenständigen Systemen modelliert und ausgeführt. Daraus resultiert jedoch eine Reihe von Nachteilen, welche diese Arbeit aufzeigt und ausführlich diskutiert. Vor diesem Hintergrund beschäftigte sich die vorliegende Arbeit mit der Ableitung einer konsolidierten Ausführungsplattform, die es ermöglicht, Prozesse aller drei Anwendungsklassen gemeinsam zu modellieren und in einer SOA-basierten Infrastruktur effizient auszuführen. Die vorliegende Arbeit adressiert die Probleme einer solchen konsolidierten Ausführungsplattform auf den drei Ebenen der Dienstkommunikation, der Prozessausführung und der optimalen Verteilung von SOA-Komponenten in einer Infrastruktur