Analyzing control-flow and data-flow in workflow processes in a unified way

Workflow correctness properties are usually defined based on one workflow perspective only, e.g. the control-flow or the data-flow. In this paper we consider workflow correctness criteria looking at the control flow extended with the read/write/destroy information for data items. We formalize some common control-flow errors, and we introduce behavioral anti-patterns related to the handling of data. In addition to extending, refining, and classifying existing methods, our paper provides a unifying framework for complete workflow verification, using the well-known, stable, adaptable, and effective model-checking approach

Checking Soundness of Business Processes Compositionally Using Symbolic Observation Graphs

Abstract. The Symbolic Observation Graph (SOG) associated with a labelled transition system and a subset of its labels is an efficient BDDbased abstraction representing the behavior of a system. The goal of this paper is to compose SOGs such that the resulting SOG is still small but represents the behavior of the composed business process in an appropriate way. In particular, we would like to deduce the properties of a composed business process by analysing the composition of the SOGs associated with its components. This question was already answered for the deadlock-freeness property in previous work. In this paper, we extend this result to other generic properties: the so-called soundness properties. These properties guarantee the absence of livelocks, deadlocks and other anomalies that can be formulated without domain knowledge. Thus, we show how the SOG can be adapted and used so that the verification of several variants of the soundness property can be performed modularly

Soundness of workflow nets : classification, decidability, and analysis

Workflow nets, a particular class of Petri nets, have become one of the standard ways to model and analyze workflows. Typically, they are used as an abstraction of the workflow that is used to check the so-called soundness property. This property guarantees the absence of livelocks, deadlocks, and other anomalies that can be detected without domain knowledge. Several authors have proposed alternative notions of soundness and have suggested to use more expressive languages, e.g., models with cancellations or priorities. This paper provides an overview of the different notions of soundness and investigates these in the presence of different extensions of workflow nets. We will show that the eight soundness notions described in the literature are decidable for workflow nets. However, most extensions will make all of these notions undecidable. These new results show the theoretical limits of workflow verification. Moreover, we discuss some of the analysis approaches described in the literature

Correctness of services and their composition

We study correctness of services and their composition and investigate how the design of correct service compositions can be systematically supported. We thereby focus on the communication protocol of the service and approach these questions using formal methods and make contributions to three scenarios of SOC.Wir studieren die Korrektheit von Services und Servicekompositionen und untersuchen, wie der Entwurf von korrekten Servicekompositionen systematisch unterstützt werden kann. Wir legen dabei den Fokus auf das Kommunikationsprotokoll der Services. Mithilfe von formalen Methoden tragen wir zu drei Szenarien von SOC bei

Correctness of services and their composition

We study correctness of services and their composition and investigate how the design of correct service compositions can be systematically supported. We thereby focus on the communication protocol of the service and approach these questions using formal methods and make contributions to three scenarios of SOC.Wir studieren die Korrektheit von Services und Servicekompositionen und untersuchen, wie der Entwurf von korrekten Servicekompositionen systematisch unterstützt werden kann. Wir legen dabei den Fokus auf das Kommunikationsprotokoll der Services. Mithilfe von formalen Methoden tragen wir zu drei Szenarien von SOC bei

Über die Anwendung des service-orientierten Architekturstils auf heterogene Anwendungslandschaften

This thesis investigates the application of the service-oriented architectural style in the context of industrial enterprises. This style provides a commonly perceived paradigm for organizing distributed software systems. However, beyond general attention to this style, there are only few descriptions of the difference between service orientation and more mature styles, such as component orientation. This dissertation argues that the service-oriented style is an approach that centralizes control over distributed functionality that is provided by the application systems of an organization. This means that service orientation is a paradigm for application integration. Moreover, we argue that it is not possible to fully formalize the inherent principles of service orientation as part of an architectural style description. In fact, soft design principles are a differentiator of this style. These principles, however, are rarely applied in the context of industrial enterprises. This is why we analyze how such design principles could be objectively described and what attention should be paid to them. This analysis is performed by categorizing the potential benefits of this style and assigning the respective underlying principles to the identified benefits. Subsequently, a reference architecture is defined on the basis of these findings. This architecture focuses on structuring service-oriented applications - so-called composite applications. In order to apply the defined reference architecture in the context of actual projects, we describe a design methodology for composite applications. This design methodology focuses on using business processes for designing various types of services and on describing their interconnections by the reference architecture. To achieve this, a service design algorithm is included that derives services from business processes by incorporating the results of a statistical analysis of service design principles. The result of this methodology is a platform-independent design of a composite application. It considers the restrictions of the application landscape in which a composite will be deployed. To permit the realization of composite applications, we informally map the platform-independent reference architecture to a platform that is widely used in industrial enterprises. This mapping is, together with the design methodology and the reference architecture, applied to an industry-scale use case. This way, the applicability of the concepts is demonstrated.Diese Dissertation untersucht, wie der service-orientierte Architekturstil von großen Konzernen angewandt werden kann. Dieser Architekturstil strukturiert verteilte Systeme. Neben allgemeiner Aufmerksamkeit sind jedoch nur wenige Beschreibungen verfügbar, die zeigen, wie sich dieser Stil von anderen - so z.B. von dem der Komponentenorientierung - absetzt. Die vorliegende Arbeit beschreibt, dass der service-orientierte Stil ein Ansatz zur Kontrollzentralisierung ist. Dabei zentralisiert er die Kontrolle über die Funktionalität, die von den Applikationssystemen einer Organisation bereitgestellt wird. Daher kann er auch als Integrationsansatz verstanden werden. Zusätzlich ist es nicht möglich, alle Prinzipien des service-orientierten Stils als Architekturstil zu beschreiben. Tatsächlich stellen weiche Designprinzipien das Alleinstellungsmerkmal dieses Stils dar. Diese Prinzipien werden allerdings von großen Organisationen kaum angewendet. Diese Dissertation untersucht deshalb den Stellenwert der einzelnen Prinzipien und beschreibt, wie sie objektiviert werden können. In dieser Untersuchung werden die möglichen Vorteile dieses Architekturstils zunächst kategorisiert. Danach werden diesen potentiellen Vorteilen die Prinzipien zugewiesen, die zu ihrer Erlangung beitragen. Auf Basis dieser Analyse wird danach eine Referenzarchitektur erstellt. Diese Architektur beschreibt eine Struktur für service-orientierte Applikationen, so genannte composite applications, die es erlaubt weiche Designprinzipien zu berücksichtigen. Um diese Referenzarchitektur auf reelle Problemstellungen anwenden zu können, wird außerdem eine Methodik zum Design von composite applications beschrieben. Im Fokus dieser Methodik steht es, Geschäftsprozesse als Ausgangspunkt für das Design von Services zu benutzen und deren Verbindungen zu beschreiben. Dabei orientiert sie sich an den möglichen Verbindungen, die von der Referenzarchitektur definiert werden. Um dies zu erreichen ist außerdem ein Algorithmus für das Design von Services enthalten. Dieser Algorithmus leitet aus Geschäftsprozessen Services ab und berücksichtigt dabei die Ergebnisse einer statistischen Auswertung, die die Wiederverwendbarkeit von Services als Untersuchungsziel hat. Das Ergebnis dieser Methodik ist das plattformunabhängige Design einer composite application. Dieses Design ist an einem Geschäftsprozess orientiert, berücksichtigt aber auch die Einschränkungen der Systemlandschaft, in der die Applikation betrieben werden soll. Um auf der Basis eines solchen Designs eine composite application erstellen zu können, ist weiterhin eine informelle Abbildung der plattformunabhängigen Architektur auf eine häufig eingesetzte Plattform in der Arbeit beschrieben. Zusammen mit der Methodik und der Referenzarchitektur wird diese Abbildung dann auf ein industrielles Fallbeispiel angewandt. Auf diese Weise wird die Anwendbarkeit der beschriebenen Konzepte demonstriert

M.: Interaction Soundness for Service Orchestrations

Abstract. Traditionally, service orchestrations utilize services according to a choreography where they are a part of. The orchestrations as well as the choreographies describe pre-defined sequences of behavior. This paper investigates if a given orchestration can be enacted without deadlocks, i.e. is interaction sound, inside an environment made up of different services. In contrast to existing approaches, we utilize link passing mobility to directly represent dynamic binding as found in service oriented architectures. Thus, the sequences of interaction behavior are not statically pre-defined but rather depend on the possible behavior of the services in the environment.