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    Assessing and Improving Interoperability of Distributed Systems

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    InteroperabilitĂ€t von verteilten Systemen ist eine Grundlage fĂŒr die Entwicklung von neuen und innovativen GeschĂ€ftslösungen. Sie erlaubt es existierende Dienste, die auf verschiedenen Systemen angeboten werden, so miteinander zu verknĂŒpfen, dass neue oder erweiterte Dienste zur VerfĂŒgung gestellt werden können. Außerdem kann durch diese Integration die ZuverlĂ€ssigkeit von Diensten erhöht werden. Das Erreichen und Bewerten von InteroperabilitĂ€t stellt jedoch eine finanzielle und zeitliche Herausforderung dar. Zur Sicherstellung und Bewertung von InteroperabilitĂ€t werden systematische Methoden benötigt. Um systematisch InteroperabilitĂ€t von Systemen erreichen und bewerten zu können, wurde im Rahmen der vorliegenden Arbeit ein Prozess zur Verbesserung und Beurteilung von InteroperabilitĂ€t (IAI) entwickelt. Der IAI-Prozess beinhaltet drei Phasen und kann die InteroperabilitĂ€t von verteilten, homogenen und auch heterogenen Systemen bewerten und verbessern. Die Bewertung erfolgt dabei durch InteroperabilitĂ€tstests, die manuell oder automatisiert ausgefĂŒhrt werden können. FĂŒr die Automatisierung von InteroperabilitĂ€tstests wird eine neue Methodik vorgestellt, die einen Entwicklungsprozess fĂŒr automatisierte InteroperabilitĂ€tstestsysteme beinhaltet. Die vorgestellte Methodik erleichtert die formale und systematische Bewertung der InteroperabilitĂ€t von verteilten Systemen. Im Vergleich zur manuellen PrĂŒfung von InteroperabilitĂ€t gewĂ€hrleistet die hier vorgestellte Methodik eine höhere Testabdeckung, eine konsistente TestdurchfĂŒhrung und wiederholbare InteroperabilitĂ€tstests. Die praktische Anwendbarkeit des IAI-Prozesses und der Methodik fĂŒr automatisierte InteroperabilitĂ€tstests wird durch drei Fallstudien belegt. In der ersten Fallstudie werden Prozess und Methodik fĂŒr Internet Protocol Multimedia Subsystem (IMS) Netzwerke instanziiert. Die InteroperabilitĂ€t von IMS-Netzwerken wurde bisher nur manuell getestet. In der zweiten und dritten Fallstudie wird der IAI-Prozess zur Beurteilung und Verbesserung der InteroperabilitĂ€t von Grid- und Cloud-Systemen angewendet. Die Bewertung und Verbesserung dieser InteroperabilitĂ€t ist eine Herausforderung, da Grid- und Cloud-Systeme im Gegensatz zu IMS-Netzwerken heterogen sind. Im Rahmen der Fallstudien werden Möglichkeiten fĂŒr Integrations- und InteroperabilitĂ€tslösungen von Grid- und Infrastructure as a Service (IaaS) Cloud-Systemen sowie von Grid- und Platform as a Service (PaaS) Cloud-Systemen aufgezeigt. Die vorgestellten Lösungen sind in der Literatur bisher nicht dokumentiert worden. Sie ermöglichen die komplementĂ€re Nutzung von Grid- und Cloud-Systemen, eine vereinfachte Migration von Grid-Anwendungen in ein Cloud-System sowie eine effiziente Ressourcennutzung. Die InteroperabilitĂ€tslösungen werden mit Hilfe des IAI-Prozesses bewertet. Die DurchfĂŒhrung der Tests fĂŒr Grid-IaaS-Cloud-Systeme erfolgte manuell. Die InteroperabilitĂ€t von Grid-PaaS-Cloud-Systemen wird mit Hilfe der Methodik fĂŒr automatisierte InteroperabilitĂ€tstests bewertet. InteroperabilitĂ€tstests und deren Beurteilung wurden bisher in der Grid- und Cloud-Community nicht diskutiert, obwohl sie eine Basis fĂŒr die Entwicklung von standardisierten Schnittstellen zum Erreichen von InteroperabilitĂ€t zwischen Grid- und Cloud-Systemen bieten.Achieving interoperability of distributed systems offers means for the development of new and innovative business solutions. Interoperability allows the combination of existing services provided on different systems, into new or extended services. Such an integration can also increase the reliability of the provided service. However, achieving and assessing interoperability is a technical challenge that requires high effort regarding time and costs. The reasons are manifold and include differing implementations of standards as well as the provision of proprietary interfaces. The implementations need to be engineered to be interoperable. Techniques that assess and improve interoperability systematically are required. For the assurance of reliable interoperation between systems, interoperability needs to be assessed and improved in a systematic manner. To this aim, we present the Interoperability Assessment and Improvement (IAI) process, which describes in three phases how interoperability of distributed homogeneous and heterogeneous systems can be improved and assessed systematically. The interoperability assessment is achieved by means of interoperability testing, which is typically performed manually. For the automation of interoperability test execution, we present a new methodology including a generic development process for a complete and automated interoperability test system. This methodology provides means for a formalized and systematic assessment of systems' interoperability in an automated manner. Compared to manual interoperability testing, the application of our methodology has the following benefits: wider test coverage, consistent test execution, and test repeatability. We evaluate the IAI process and the methodology for automated interoperability testing in three case studies. Within the first case study, we instantiate the IAI process and the methodology for Internet Protocol Multimedia Subsystem (IMS) networks, which were previously assessed for interoperability only in a manual manner. Within the second and third case study, we apply the IAI process to assess and improve the interoperability of grid and cloud computing systems. Their interoperability assessment and improvement is challenging, since cloud and grid systems are, in contrast to IMS networks, heterogeneous. We develop integration and interoperability solutions for grids and Infrastructure as a Service (IaaS) clouds as well as for grids and Platform as a Service (PaaS) clouds. These solutions are unique and foster complementary usage of grids and clouds, simplified migration of grid applications into the cloud, as well as efficient resource utilization. In addition, we assess the interoperability of the grid-cloud interoperability solutions. While the tests for grid-IaaS clouds are performed manually, we applied our methodology for automated interoperability testing for the assessment of interoperability to grid-PaaS cloud interoperability successfully. These interoperability assessments are unique in the grid-cloud community and provide a basis for the development of standardized interfaces improving the interoperability between grids and clouds
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