Eine Infrastruktur für die dezentrale Ausführung von BPEL-Prozessen

Abstract

Die Web Service Business Process Execution Language (WS-BPEL) erlaubt die Entwicklung von Anwendungen als maschinell ausführbare Orchestrierungen einzelner, lose gekoppelter Geschäftsfunktionen in Form von Web-Services. Basierend auf den Konzepten der Zwei-Schichten-Programmierung hat die prozessgestützte Anwendungsentwicklung mit BPEL unter anderem die Erhöhung der Wiederverwendbarkeit, sowohl der orchestrierten Dienste als auch der Prozesslogik selbst, zum Ziel.

Gegenwärtig erfolgt die Ausführung von BPEL-Prozessen logisch zentral, d.h. ein Workflow-Management-System interpretiert das Prozessmodell und interagiert daraufhin mit den verschiedenen vom Prozess verwendeten Diensten. In komplexen Prozessen, deren Dienste über eine große Zahl unterschiedlicher Partner verteilt sind, ist diese logisch zentrale Ausführung allerdings nicht immer sinnvoll; vielmehr ist in diesen Szenarien oftmals eine verteilte Ausführung der Orchestrierungslogik des Prozesses wünschenswert.

Soll, unter Verwendung existierender Technologien, ein BPEL-Prozess verteilt über eine Reihe unterschiedlicher Ausführungsteilnehmer dezentral ausgeführt werden, so bedingt dies gegenwärtig im Allgemeinen eine Anpassung des Prozessmodells und / oder der verwendeten Dienste, was dem Ziel maximaler Wiederverwendbarkeit entgegensteht.

Um das Problem des Verlusts der Wiederverwendbarkeit bei verteilter Ausführung der Orchestrierungslogik von BPEL-Prozessen zu lösen, ist das Ziel dieser Dissertation die Entwicklung eines Ansatzes zur dezentralen Ausführung von BPEL-Prozessen durch nicht-invasive Anpassung der Prozesse an ihre jeweilige Ausführungsumgebung, unter Beibehaltung sowohl ihrer Orchestrierungslogik als auch der Schnittstellen der verwendeten Dienste.

Der entwickelte Ansatz umfasst eine Vorgehensweise zur (Vor-) Verarbeitung dezentral ausgeführter Prozesse, ein Verfahren zu deren automatischer Partitionierung auf die einzelnen Ausführungsteilnehmer sowie die Architektur und prototypische Implementierung eines verteilten Workflow-Management-Systems als Laufzeitumgebung für deren Ausführung.

The Web Service Business Process Execution Language (WS-BPEL) enables the development of composite applications following the two-level-programming paradigm, where an application is built as an orchestration of individual, loosely coupled business functions represented by Web services.

State-of-the-art in execution of WS-BPEL processes is a logically centralized workflow management system which interprets the composition logic defined by the process model and interacts with the orchestrated services. In complex workflows, whose orchestrated services are distributed among a large number of different partners, logically centralized process execution is not always feasible. Instead, process execution based on decentralized coordination of process participants is desired as it more closely reflects the nature of the process models when compared to execution based on a single, central coordinator.

Decentralized process execution using technologies available today however requires changes to the processes composition logic as well as to the interfaces of the orchestrated services. This is in contrast to the original goal of the two-level-programming paradigm where the definition of process models and service interfaces are motivated by the application's business goal, reusability and loose coupling. Changes to any of these that are motivated by infrastructural reasons only are thus not desireable.

In this thesis a non-invasive approach to execution of WS-BPEL processes is presented, which allows for decentralized enactment of unmodified WS-BPEL process models without the need for a central workflow management system, while retaining BPEL's execution semantics. The contributions of the thesis are: (i) a method for developing processes executed in a decentralized manner, (ii) algorithms for automatically partitioning processes among the partners participating in their execution and (iii) the architecture and prototypical implementation of a corresponding runtime environment.