Wilhelm Hasselbring (Hrsg.) Betriebliche Informationssysteme: Grid-basierte Integration und Orchestrierung. Schlussbericht

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1 Wilhelm Hasselbring (Hrsg.) Betriebliche Informationssysteme: Grid-basierte Integration und Orchestrierung Schlussbericht 1

2 Das diesem Bericht zugrunde liegende Vorhaben wurde mit Mitteln des Bundesministeriums für Bildung und Forschung unter dem Förderkennzeichen 01IG07005 gefördert. Die Verantwortung für den Inhalt dieser Veröffentlichung liegt bei dem Autor. 2

3 Vorwort BIS-Grid startete im Mai 2007 als eines der ersten rein kommerziell orientierten Projekte in der zweiten Phase der D-Grid-Initiative des BMBF. Das Ziel, einen Integrations- und Orchestrierungsdienst per Grid-Providing anzubieten, war damals sehr innovativ und ist es auch heute noch. Während der Projektlaufzeit hat der zu Beginn des Projekts noch nicht ausgeprägte Begriff des Cloud Computing zunehmende Aufmerksamkeit erlangt. Es hat sich gezeigt, dass BIS-Grid genau in diese neue Kategorie von Diensten einzuordnen ist. Traditionell fokussiert das Grid auf wissenschaftliche Berechnungen, die Cloud wird überwiegend von kommerziellen Providern betrieben. Inzwischen existieren auch erste kommerzielle Dienste, die dem im BIS-Grid-Projekt geprägten Orchestration as a Service (OaaS) Ansatz entsprechen. Beispiele sind die Azure.NET Workflow Services, Iceberg on Demand und Appian Anywhere. In BIS-Grid haben wir erfolgreich interdisziplinär auf der technischen Ebene (die BIS-Grid-Engine), auf der organisatorischen Ebene (Kooperations- und Geschäftsmodelle) und auf der empirischen Ebene (Evaluation in industriellen Anwendungsszenarien) gearbeitet. Auf den drei jährlichen Grid Workflow Workshops haben wir unsere Ergebnisse verbreitet und uns mit anderen Projekten ausgetauscht. Zum Projektende steht die BIS-Grid-Engine als Open Source Software zur Verfügung. Die konzeptionellen, technischen und empirischen Ergebnisse werden im hier vorliegenden Abschlussbericht für die Fachöffentlichkeit dokumentiert. An dieser Stelle soll ein kurzer Dank an alle Projektbeteiligten aus immerhin acht Unternehmen und wissenschaftlichen Einrichtungen gehen. Eine Auflistung aller Mitarbeiter würde den Rahmen eines Vorwortes sprengen. Stellvertretend sei jedoch Stefan Gudenkauf erwähnt, der die nicht immer einfache organisatorische Koordination des Verbundprojektes stets souverän bewältigte. Ein besonderer Dank gebührt auch den Mitgliedern unseres Industriebeirats, die uns in diversen Treffen mit konstruktiven Ratschlägen zur Seite standen: Stephan Bögner, Franz Haberhauer, Gerd Kachel, Ingo Laue, Daniel Rolli, Frank Schulz und Jörg Strebel. Abschließend sei Herrn Roland Mader vom Projektträger DLR-PT für die stets kompetente und kritische fachliche Betreuung und Frau Ramona Schulze vom Projektträger DLR-PT für die stets reibungslose administrative Abwicklung in der dreijährigen Projektlaufzeit gedankt. Die wissenschaftliche Koordination des BIS-Grid-Projektes hat mir viel Freude bereitet! Kiel, im September 2010 Wilhelm Hasselbring 3

4 4

5 1. Einleitung Kurzdarstellung Aufgabenstellung Voraussetzungen zur Projektdurchführung Planung und Ablauf Wissenschaftlicher und technischer Stand Zusammenarbeit mit Dritten Eingehende Darstellung Erzielte Ergebnisse Während der Projektdurchführung bekannt gewordene Fortschritte auf dem Gebiet des Vorhabens bei Dritten Cloud Computing Ablaufumgebung für Workflows Veröffentlichungen Software und Dokumentation Lieferobjekte des Projekts Kooperationsmodelle Geschäftsmodell für kommerzielles Grid-Providing Marktanalyse Catalogue of WS-BPEL Design Patterns Spezifikation der Anforderungen an Sicherheit und Service Level Agreement im Zusammenhang mit WS-BPEL

6 5.6. WS-BPEL Engine Specification BIS-Grid Workflow Engine Prototype Zusammenfassung der Evaluationsergebnisse für das Anwendungsszenario CeWe Color Zusammenfassung der Evaluationsergebnisse für das Anwendungsszenario KIESELSTEIN Integration in D-Grid Projektglossar

7 1. Einleitung Betriebliche Informationssysteme (BIS) ermöglichen u. a. die Verwaltung der Ressourcen eines Unternehmens (ERP-Systeme), das effiziente Management der Kundenbeziehungen (CRM-Systeme) und die Unterstützung der eigentlichen Produktion bzw. Dienstleistung (PDM-Systeme), um hier nur die typischen Hauptaufgaben zu nennen. Zum Aufbau betrieblicher Informationssysteme müssen im Wesentlichen existierende und evtl. neu angeschaffte Teilsysteme angepasst und integriert werden. Für eine effektive und effiziente Integration müssen die betrieblichen Abläufe durch Workflow- Systeme unterstützt werden: die Dienste der Teilsysteme werden orchestriert. Enterprise Application Integration (EAI) zur Integration von Informationssystemen hat dadurch eine große Bedeutung beider Umsetzung von Geschäftsprozessen, die in Unternehmen oder zwischen Unternehmen üblicherweise mehrere Informationssysteme betreffen, durch die so genannte Orchestrierung in Service-orientierten Architekturen (SOA). Traditionelles EAI nutzt bisher primär kommerzielle Middleware-Systeme, wie z. B. Microsoft BizTalk oder IBM WebSphere. Orchestrierung in SOA zielt insbesondere darauf, die Fachwelt mit der Technologie effektiv zu verbinden. Seit der Einführung von Grid Services durch entsprechende Standards (OGSA, WSRF), die auf Web Services-Technologien basieren, ordnen sich Grid- Technologien in Service-orientierte Architekturen (SOA) ein. SOA ist auch für die EAI von zunehmender Bedeutung. Genauer betrachtet haben Grid- Technologien und EAI viele Gemeinsamkeiten, weil beide Technologien Integrationsprobleme innerhalb einer heterogenen Umgebung fokussieren, Grid-Technologien auf Ressourcenebene und EAI auf Anwendungsebene. Das Grid bietet für die Integration betrieblicher Informationssysteme eine effiziente, sichere und zuverlässige Technologie, mit der benötigte Ressourcen bei Bedarf einfach eingebunden und virtuelle Organisationen effizient gebildet werden können, was bisher in diesem Bereich nur schwer möglich ist. Im Laufe des Projektes hat sich gezeigt, dass für die Umsetzung des Orchestrierungsdienstes in BIS-Grid Orchestration as a Service (OaaS) der am ehesten geeignete Ansatz ist. Daher ist es für BIS-Grid auch zur Zielsetzung geworden, Grid Technologien über OaaS in der kommerziellen Welt verfügbar zu machen. Dies ist im Wesentlichen von der Herausforderung geprägt ist, eine in der Wissenschaft erprobte Technologie an die Erfordernisse kommerzieller Akteure anzupassen. Dabei wurde schnell deutlich, dass die verwendeten Begriffe Grid (Wissenschaft) und Cloud (Industrie) einer genaueren - über Marketingphrasen hinausgehende - Betrachtung bedürfen, um Anknüpfungspunkte zwischen beiden Welten zu identifizieren. Innerhalb des letzten Jahre hat eine intensive Diskussion von Grid und Cloud Computing sowohl in der Industrie als auch der Wissenschaft stattgefunden, die unter anderem zu einer Konsensbildung im Hinblick auf die unterschiedlichen 7

8 Begriffsebenen des Cloud Computing geführt hat, nämlich Infrastructure as a Service (IAAS), Platform as a Service (PaaS) und Software as a Service (SaaS). OaaS kann hier als eine Form von PaaS und SaaS angesehen werden. In den bisherigen Arbeiten wurde insbesondere deutlich, dass der Begriff Grid Computing in der kommerziellen Welt entweder als ein Term rein aus der wissenschaftlichen Welt angesehen wird (im Sinne von Hochleistungsrechnen) oder als Synonym für die Ebene Infrastructure as a Service (IaaS), d. h. eine Ebene des Cloud Computings, verwendet wird. Grid Computing wird als technologischer Oberbegriff dort nicht verwendet, so dass im Kontext kommerzieller Anwendung - wie in der Marktanalyse für BIS-Grid - nur der Begriff Cloud Computing genutzt wird. 8

9 2. Kurzdarstellung 2.1. Aufgabenstellung Die Aufgabenstellung des Projekts ist, sowohl auf konzeptioneller als auch auf technischer Ebene Erweiterungen für ein horizontales Service Grid im Anwendungsbereich betrieblicher Informationssysteme zu erarbeiten. Ziel ist die Nutzung von Grid-Technologien zur Integration von dezentralen Informationssystemen. Auf konzeptioneller Ebene sollen neue Formen der Kooperation und neue Geschäftsmodelle erarbeitet werden. Auf technischer Ebene soll die WS-BPEL-basierte Orchestrierung für die zustandsbehafteten Grid Services nutzbar gemacht werden. Dabei sollen die im kommerziellen Bereich etablierten Middleware-Systeme nicht ersetzt, sondern integriert werden, um so Interoperabilität zwischen der Grid-Technologie und der Integration betrieblicher Informationssysteme zu ermöglichen. Das Erreichen dieser Ziele soll anhand von zwei Anwendungsszenarien mit Wirtschaftspartnern in der Praxis evaluiert werden. Die Ergebnisse dieses Projektes leisten damit einen wesentlichen Beitrag zum praktischen Einsatz von Grid-Technologien im Bereich der Integration betrieblicher Informationssysteme. Um eine optimale Verwertung der Ergebnisse zu erreichen, werden Verwertungs- und Vermarktungspläne mit besonderer Berücksichtigung von KMU entworfen. KMU im IT-Dienstleistungssektor können durch das Anbieten von Grid-Providing oder Beratung zu Grid-Software eine zusätzliche Dienstleistung am Markt anbieten und dadurch ihre Position am Markt verbessern. Damit wird der Grid-Technologie in diesem Projekt ein großes neues Anwendungsfeld erschlossen Voraussetzungen zur Projektdurchführung Die Projektpartner verfügen als Voraussetzung zur erfolgreichen Realisierung von BIS-Grid die benötigten Kompetenzen, siehe Abbildung 1: Kompetenzen der Partner als Voraussetzung zum Projekterfolg: Entwicklung von Grid-Technologien (Paderborn Center for Parallel Computing und TU Berlin) Anwendung von Grid-Technologien (OFFIS Institut für Informatik) Geschäftsmodelle für die betriebliche Anwendungsentwicklung (C-LAB und Siemens IT Solutions and Services) Integration betrieblicher Informationssysteme (CADsys Vertriebs- und Entwicklungsgesellschaft mbh, OFFIS Institut für Informatik) Produktiver Einsatz betrieblicher Informationssysteme (CEWE COLOR AG & Co. OHG, KIESELSTEIN GmbH) 9

10 Abbildung 1: Kompetenzen der Partner als Voraussetzung zum Projekterfolg Die Voraussetzungen, unter denen das Vorhaben durchgeführt wurde, lauten wie folgt: Als Systemhaus für CAD-NC-PDM und Softwareentwicklung für CAD- Branchenlösungen und firmenspezifische Lösungen bearbeitet CADsys die Spezifikation und Entwicklung von Grid-basierten Services speziell zur Integration von ERP- und PDM-Applikationen. Als Pilotanwender evaluiert die CEWE COLOR AG & Co. OHG den Einsatz von BIS-Grid zur Integration von ERP- und CRM-Software. Als Pilotanwender evaluiert die KIESELSTEIN GmbH den Einsatz von BIS- Grid zur Integration von ERP- und PDM-Software. Als Forschungs- und Entwicklungsinstitut mit großer Projekterfahrung im Kontext der Integration betrieblicher Informationssysteme und als Koordinator des vom BMBF geförderten e-science-projekts Wissensnetz Energiemeteorologie (WISENT, wisent.d-grid.de) übernimmt OFFIS die Rolle des Koordinators für BIS-Grid. Darüber hinaus bearbeitet OFFIS die Kombination von Standards zur Beschreibung von Geschäftsprozessen und Grid Services zur effizienten Durchführung komplexer Geschäftsprozesse, und. Es erfolgt eine enge Zusammenarbeit mit der TU Berlin bezüglich der technischen Umsetzung der Dienstorchestrierung sowie zur Begleitung der Praxispartner zur Einführung und Evaluation der in BIS-Grid erarbeiteten neuen Technologien. OFFIS bringt Erfahrungen und erarbeitete Spezifikationen ins D-Grid eingebracht, organisatorisch über den D-Grid- Steuerungsauschuss. Als Forschungs- und Entwicklungslabor der Universität Paderborn fokussiert das C-LAB in Vertretung der Universität Paderborn die Erarbeitung neuer Kooperationsmodelle und Erlös- und Geschäftsmodelle, die den Rahmenbedingungen und Charakteristika der Grid-Technologie Rechnung tragen. 10

11 Als interdisziplinäres Institut der Universität Paderborn, landesweites Kompetenzzentrum für paralleles und verteiltes Rechnen und als Betreiber einer produktiven, im Kern-D-Grid eingebundenen Grid Infrastruktur (Hardund Software) übernimmt das Paderborn Center for Parallel Computing (PC 2 ) den Betrieb der BIS-Grid Infrastruktur sowie der technischen Anbindung und Integration in das bestehende D-Grid. Weiterhin tritt das PC 2 bei Bedarf als Service-Provider für die Evaluationsszenarien auf. Als Bereich der Siemens AG mit umfangreiche Erfahrungen in der Beratung, Konzeption und Implementierung von IT-Systemen sowohl für KMUs als auch für Großunternehmen unterschiedlichster Branchen bearbeitet und untersucht Siemens IT Solutions and Services primär die Kommerzialisierung der erarbeiteten Technologien. Dazu sollen insbesondere Marktmodelle, Geschäftsmodelle und Businesspläne erarbeitet werden, die eine langfristige betriebliche Nutzung von Grid- Technologien ermöglichen und sicherstellen. Als Arbeitsgruppe mit langjähriger und herausragender Erfahrung in Grid- Projekten und in der Grid-Forschung wird die Arbeitsgruppe,,Komplexe und Verteilte IT Systeme'' von Prof. Dr. Odej Kao an der TU Berlin primär die Entwicklung der Workflow-Komponenten sowie die Integration mit der Grid Middleware übernehmen. Dies umfasst die Leitung sämtlicher technischer Arbeiten in BIS-Grid in enger Kooperation mit OFFIS und PC 2. Als assoziierter Partner des Projekts und im Rahmen des D-Grid- Integrationsprojektes stellt das Forschungszentrum Jülich (FZJ) mit seinem Zentralinstitut für Angewandte Mathematik (ZAM) im Fachgebiet 1 die UNICORE-Software sowie den zugehörigen Support für die deutsche e- Science Initiative zur Verfügung. Weiterhin koordiniert das ZAM im Fachgebiet 2 den Aufbau der Kern-D-Grid-Infrastruktur und untersucht im Fachgebiet 3 neuartige Übertragungsprotokolle sowie Grid-Firewall-Aspekte Planung und Ablauf Die Laufzeit des BIS-Grid-Projekts erstreckte sich von Mai 2007 bis April Das Projekt gehörte damit zur zweiten Reihe von Projekten, die auf die D-Grid- Infrastruktur aufsetzen (D-Grid II). Das Vorhaben ist in sechs Arbeitspakete unterteilt, deren zeitlicher Ablauf in Abbildung 2: Laufzeiten der Arbeitspakete dargestellt ist. Auflage für sämtliche D-Grid II-Projekte war eine Zwischenbegutachtung, die im Rahmen des D-Grid All Hand Meeting im März 2009 vorgenommen wurde. Hieraus ergaben sich für BIS-Grid Auflagen, die sowohl die erstellte Marktanalyse in Arbeitspaket 1 als auch die technischen Implementierungsarbeiten in Arbeitspaket 3 betrafen. Zur Umsetzung wurden folgende Maßnahmen ergriffen: 11

12 Die Marktanalyse für kommerzielles Grid-Providing (Del. 1.2) wurde im Hinblick auf das damals aufkommende Cloud Computing und das vermehrte Auftreten neuer Cloud-Anbieter auf dem Markt eingehend überarbeitet. Die technischen Arbeiten wurden um die Umsetzung der Interoperabilität mit der Grid-Middleware Globus Toolkit 4 (Arbeitspaket 3.4, Deliverable 3.5 GT4-Interoperabilität) ergänzt. Die bewilligte Vorhabenbeschreibung wurde im Nachhinein wie vom BMBF gefordert überarbeitet, so dass die Forderungen aus den Auflagen der Zwischenbegutachtung in den Arbeitsplan aufgenommen worden sind. Die Vorhabenbeschreibung blieb dabei kostenneutral. Die Aktualisierung der Marktstudie wurde mit vorhandenen Mitteln durchgeführt. Zur Umsetzung der GT4-Interoperabilität und -Evaluation wurden die benötigten Personenmonate durch Einsparungen bei den geplanten Aufwänden in Arbeitspaket 2 zur SLA- Unterstützung sowie zu Accounting und Billing erbracht. Das Thema SLAs bleibt dabei weiterhin relevant für BIS-Grid, eine tiefgehende technischkonzeptionelle Betrachtung mit anschließender Umsetzung in BIS-Grid war jedoch auch in Hinblick auf die Koordination mit zukünftigen Lösungen des DGI und andereren D-Grid-Projeken nicht realistisch. 12

13 Abbildung 2: Laufzeiten der Arbeitspakete 13

14 2.4. Wissenschaftlicher und technischer Stand Relevant für BIS-Grid war eine Betrachtung des Stands der Technik und Forschung in Bezug auf die Orchestrierung in Service-orientierten Architekturen, wie sie zur Zeit in der betrieblichen Informationsverarbeitung betrachtet wird, in Bezug auf den bisherigen Einsatz von Grid-Technologien in betrieblichen Informationssystemen, sowie in Bezug auf die Unterstützung von Workflows im Grid-Umfeld. Als Ausgangsbasis des Projekts wurden diese Punkte eingehend betrachtet und in der Vorhabensbeschreibung dargestellt. Darüber hinaus stehen Grid-Ansätze in enger Verbindung mit dem relativ jungen Cloud Computing, so dass auch hier eine nähere Betrachtung erfolgt ist. Weitere Informationen zum Fortlauf des wissenschaftlichen und technischen Stands im Zeitraum der Projektdurchführung finden Sie in den folgenden Dokumenten. Die Einbettung der jeweiligen Teilergebnisse des Projekts in den wissenschaftlichen Kontext ist in den bzw. durch die wissenschaftlichen Publikationen sichergestellt, siehe Kapitel 3.3. Die Lieferobjekte Deliverable 2.1 Catalogue of WS-BPEL Design Patterns und Deliverable 3.1 Specification beinhaltet jeweils ein ausführliches Kapitel zu den technischen Grundlagen, auf denen das Projekt aufbaut. Die Betrachtung des gesamten Projektansatzes im Kontext des Cloud Computing ist durch eine umfangreiche und während der Projektlaufzeit aktualisierte Marktanalyse, die umfasst, sowie durch die zugehörige Entwicklung geeigneter Geschäftsmodelle gewährleistet, siehe Lieferobjekte Deliverable 1.2 Marktanalyse für kommerzielles Grid-Providing (aktualisierte Version) und Deliverable 1.3 Entwicklung geeigneter Geschäftsmodelle Zusammenarbeit mit Dritten In der Startphase des D-Grid kamen vereinzelt Workflows für wissenschaftliche Berechnungen zum Einsatz, wie z. B. bei C3-Grid. Mit der zweiten Phase an Projekten im D-Grid gab es eine größere Anzahl von Projekten die auf Workflow-Systeme setzen und ganz unterschiedliche Anforderungen daran haben. Einige dieser Projekte sind neben BIS-Grid die Projekte MediGRID, BauVOGrid, und TextGrid. Um die Arbeiten der verschiedenen Projekte an und mit Workflow-Systemen vorzustellen, mögliche Synergien auszuloten oder auch generelle Anforderungen an die D-Grid Initiative bzgl. solcher Systeme zu formulieren, wurde im Jahr 2008 der erste Grid Workflow Workshop ausgerichtet. Initiator war das BIS-Grid-Projekt. Der Grid Workflow Workshop wurde auch in den Folgejahren 2009 und 2010 durch wechselnde Partner ausgerichtet und hat sich mittlerweile als Workshop-Reihe etabliert, die auch über BIS-Grid hinaus bestand hat. Dies spiegelt den allgemeinen Trend wieder, 14

15 Workflows wissenschaftliche oder geschäftliche als Schlüsseltechnologie in verschiedenen fachlichen Disziplinen aufzufassen. Im Rahmen der Evaluation der Interoperabilität der technischen Entwicklungen mit der im Umfeld des Grid Computing weit verbreiteten Middleware Globus Toolkit 4 wurde mit dem D-Grid-II-Projekt GDI-Grid sowie der Philipps- Universität Marburg zusammen gearbeitet, siehe Arbeitspaket 4.3 in Kapitel 3.1. Die Zusammenarbeit mit Dritten im Rahmen des D-Grid ist ausführlich in Deliverable 5.1 Abschlussbericht zur Integration in D-Grid zusammengefasst. 15

16 3. Eingehende Darstellung 3.1. Erzielte Ergebnisse Im Folgenden wird auf die in den jeweiligen Arbeitspaketen des Projekts erzielten Ergebnisse eingegangen. Dies schließt neben den Lieferobjekten, die Bestandteil dieses Dokuments sind und auf die im Rahmen der Ergebnisdarstellung verweisen wird, auch die technischen Umsetzungen mit ein, die ebenfalls beschrieben werden. Abbildung 3: Arbeitspakete in BIS-Grid zeigt eine Übersicht der Arbeitspakete in BIS-Grid. Abbildung 3: Arbeitspakete in BIS-Grid AP 1: Formen der Zusammenarbeit und neue Geschäftsmodelle Das Arbeitspaket Formen der Zusammenarbeit und neue Geschäftsmodelle konzentrierte sich auf zwei Hauptaspekte und ist deshalb in zwei Unterarbeitspakete unterteilt. Das erste Unterarbeitspaket legte den Schwerpunkt auf die Anforderungen an neue Formen der Zusammenarbeit in Unternehmen, die Grid-Providing einsetzen. Insofern adressiert dieses Unterarbeitspaket die Anwendersicht der Grid-Technologie. Das zweite Unterarbeitspaket fokussierte die Sicherung der Nachhaltigkeit der Projektergebnisse. Dazu wurden vor allem neue Geschäftsmodelle entwickelt, die eine erfolgreiche Marktplatzierung der Grid-Technologie durch KMU und Großunternehmen, die jeweils als Grid-Provider am Markt auftreten können, ermöglichen. Dieses Unterarbeitspaket adressiert daher die Erfordernisse beim Anbieten von Grid-Technologie aus Providersicht. AP 1.1: Modelle für neue Formen der Zusammenarbeit Das Ziel dieses Arbeitspakets war zum einen die Erarbeitung theoretischer Ansätze zu Kooperation, insbesondere basierend auf der Transaktionskostentheorie, als Analyserahmen für die Bewertung potentieller Modelle der Zusammenarbeit im Kontext von BIS-Grid. Ein weiteres Ziel war zum anderen die Analyse der aktuellen Situation (IST-Analyse) bezüglich 16

17 organisationaler, rechtlicher, sozialer sowie prozessualer Gestaltungsdimensionen der Anwendungspartner KIESELSTEIN GmbH sowie CeWe Color AG & Co. OHG im Rahmen des Projektes. Auf Basis dieser Betrachtungen sind Stellschrauben und Voraussetzungen für mögliche BIS- Grid-spezifische Kooperationsformen der Anwendungspartner identifiziert worden. Die Ergebnisse dieses Arbeitspakets sind in Lieferobjekt Deliverable 1.1 Kooperationsmodelle zusammengefasst. Aufbauend auf diesen Ergebnissen erfolgt die Sicherstellung der Nachhaltigkeit im nachfolgenden Arbeitspaket 1.2. AP 1.2: Sicherung der Nachhaltigkeit Die Ziele dieses Arbeitspakets waren die Betrachtung des Marktes im Rahmen einer Marktanalyse sowie die Entwicklung von Geschäftsmodellen für kommerzielles Grid Providing. Um eine mögliche Marktposition im Rahmen von BIS-Grid zu definieren, wurden potentielle Kundengruppen identifiziert, die Entwicklung des Marktes betrachtet sowie eine Wettbewerberanalyse durchgeführt. Der Entwicklung eines geeigneten Geschäftsmodeslls wurde der Schwerpunkt des Orchestrierungsdienstes (Orchestration as a Service) zugrunde gelegt. Hierfür wurden die Gestaltungsdimensionen Leistungskonzept, Kommunikationskonzept, Ertragskonzept, Wachstumskonzept, Kompetenzkonfiguration, Organisation sowie Kooperations- und Koordinationskonzept betrachtet. Die Ergebnisse dieses Arbeitspakets sind in den Lieferobjekten Deliverable 1.2 Marktanalyse für kommerzielles Grid-Providing und Deliverable 1.3 Entwicklung geeigneter Geschäftsmodelle zusammengefasst. AP 2: WS-BPEL-Grid Services In diesem Arbeitspaket wurden WS-BPEL als Standard zur Beschreibung von Geschäftsprozessen und WSRF als Standard für Grid Services geeignet kombiniert, so dass komplexe Geschäftsprozesse effizient auf Basis von Grid- Technologien umgesetzt werden können. Dabei spielten Sicherheitsaspekte eine wesentliche Rolle. Zur Erarbeitung von Anforderungen zur Ausführung von Geschäftsprozessen in Grid-Infrastrukturen wurden zudem Ergebnisse aus Arbeitspaket 1 (Geschäftsmodelle) und Arbeitspaket 4 (exemplarische Evaluation) berücksichtigt. In diesem Arbeitspaket wurde sehr früh klar, dass der Standard WS-BPEL nicht verändert werden sollte. Änderungen würden einen Dialekt schaffen, wodurch zusätzlich eine bestehende WS-BPEL-Engine wie ActiveBPEL verändert werden müsste. Das wiederum führt dazu, dass technische Erweiterungen am WS-BPEL-Standard sowie an der WS-BPEL-Engine nicht direkt übernommen werden können. Durch die Beibehaltung des Standards wird zusätzlich die Option ermöglicht, eine beliebige, WS-BPEL-konforme Workflow-Engine für die Dienstorchestrierung zu nutzen. Diese Entscheidung hat dazu geführt, dass die 17

18 ohnehin schon zusammenhängenden Arbeitspakete 2 und 3 stärker zusammengewachsen sind. Daher hat sich auch die Architektur der geplanten Workflow-Engine geändert, in der UNICORE~6 als Grid-Proxy für eine dahinterliegende WS-BPEL-Engine verwendet wird, siehe Arbeitspaket 3. Die Umsetzung der genannten Ziele erfolgte schrittweise in drei Teilarbeitspaketen: Nutzung von WSRF-Grid Services aus WS-BPEL Nutzung von WS-BPEL als WSRF-Grid Service Nutzung von WS-BPEL für Geschäftsprozess-spezifische und Gridbezogene Anforderungen AP 2.1: Nutzung von WSRF-Grid Services aus WS-BPEL Das hauptsächliche Ziel dieses Arbeitspakets war die Beantwortung der Frage, wie WSRF-konforme Grid Services aus WS-BPEL heraus aufgerufen werden können. Es wurde erkannt, dass ein Grid Service-Aufruf immer durch eine ähnliche Aufrufsequenz von Web Service-Methoden gekennzeichnet ist: Zuerst wird eine Grid Service-Instanz erzeugt, diese dann einmal oder öfter verwendet und anschließend zerstört wird. Die einzige technische Voraussetzung dafür ist, dass WS-Addressing unterstützt wird, was zur Zuordnung einer Nachricht zu einer Grid Service-Instanz verwendet wird. WS-BPEL unterstützt WS- Addressing. Darauf aufbauend wurde ein WS-BPEL-Entwurfsmuster entwickelt, welches diese generische Aufrufsequenz kapselt. Da sich der Aufruf von Grid Services in UNICORE 6 und Globus Toolkit 4 in einigen Punkten unterscheiden, wurden die entsprechenden WS-BPEL-Entwurfsmuster für beide Middlewares entwickelt. Weitere Punkte des Arbeitspaketes waren die Evaluation von geeigneten WS-BPEL-Editoren für die Modellierung von WS-BPEL zum Aufruf von WSRF-Grid Services, sowie die Definition eines Rollenmodells, in dem Rollen und Rechte aller Workflow-Beteiligten, z. B. Entwickler, Nutzer, Manager usw., festgehalten wurden, siehe auch Lieferobjekt Deliverable 6.1 Projektglossar. Die Ergebnisse dieses Arbeitspakets sind in Lieferobjekt Deliverable 2.1 Katalog der Entwurfsmuster zur Orchestrierung von WSRF-Grid Services mit WS-BPEL zusammengefasst. Aufbauend auf diesen Ergebnissen erfolgt die Nutzung von WS-BPEL-Workflows als WSRF-Grid Services im nachfolgenden Arbeitspaket 2.2. AP 2.2: Nutzung von WS-BPEL als WSRF-Grid Service Das Ziel dieses Arbeitspaket war, WS-BPEL-Workflows auch als Grid Services anbieten zu können. Eine wichtige Eigenschaft von Service-orientierten Architekturen ist die Möglichkeit Geschäftsprozesse als so genannte first class -Elemente zu behandeln. Dies bedeutet, dass ein Geschäftsprozess selbst wieder als Web Service bereit gestellt werden kann. Über diesen Mechanismus können komplexe Geschäftsprozesse inkrementell aufgebaut 18

19 werden. Um diese Komponierbarkeit von WS-BPEL-Workflows zu ermöglichen, sieht der Standard vor, dass ein WS-BPEL-Workflow selbst auch als Web Service angeboten wird. In einer Grid-Umgebung bedeutet dies allerdings, dass jeder WS-BPEL-Workflow auch als WSRF-konformer Grid Service angeboten werden muss. Dadurch wird es möglich nicht nur bestehende, in WS-BPEL modellierte, Geschäftsprozesse auf Grid Service-Ebene beliebig kombiniert werden, sondern es können auch bestehende Grid Service-Clients wieder verwendet werden. Dabei hat sich schnell herausgestellt, dass die Abbildung aller im WSRF-Standard beschriebenen Schnittstellen in WS-BPEL wesentlich zu aufwändig ist. Es wurde daher die Architekturentscheidung getroffen, die Grid Middleware UNICORE 6 als Grid-Proxy einzusetzen (siehe Arbeitspaket 3), was dazu geführt, diese Funktionalitäten auch in UNICORE 6 auszulagern, da UNICORE 6 WSRF bereits unterstützt. Aufgrund dieser Architektur sind jedoch Veränderungen am WS-BPEL-Code eines Workflows notwendig, um die Kommunikation zwischen UNICORE 6 und einer dahinter liegenden WS-BPEL- Ablaufumgebung abbilden zu können. Diese Änderungen werden aber im Hintergrund vorgenommen und sind für den Nutzer nicht sichtbar. Dazu wurden entsprechende implementierungsspezifische Muster entwickelt und in Lieferobjekt Deliverable 2.1 Katalog der Entwurfsmuster zur Orchestrierung von WSRF-Grid Services mit WS-BPEL dokumentiert. Ein weiterer Punkt des Arbeitspakets war die Untersuchung der Machbarkeit für menschliche Interaktion in Workflows im Rahmen der Projektanforderungen. Es wurde untersucht, ob dazu auch entsprechende Muster zur Verfügung gestellt werden müssen. Dies war nicht der Fall, so dass dieses Thema nur im Rahmen von Arbeitspaket 3 bearbeitet werden musste. Die Ergebnisse dieses Arbeitspakets sind in Lieferobjekt Deliverable 2.1 Katalog der Entwurfsmuster zur Orchestrierung von WSRF-Grid Services mit WS-BPEL zusammengefasst. AP 2.3: Geschäftsprozess-spezifische und Grid-bezogene Anforderungen an WS-BPEL Die Arbeitspakete 2.1 und 2.2 haben sich mit technischen Aspekten zur Kombination von WS-BPEL und WSRF beschäftigt. Das Arbeitspaket 2.3 befasste sich mit darüber hinausgehenden Anforderungen. Ziel war es, die in Arbeitspaket 1 erarbeiteten Anforderungen zur Ausführung von Business Workflows im Grid-Umfeld in konkrete Anforderungen an WS-BPEL und die ausführende Workflow-Ablaufumgebung zu übertragen. Auf der Basis der Erkenntnisse aus den Arbeitspaketen 1 und 4 wurde ein Sicherheitskonzept entwickelt, das eine Authentifzierung auf Basis von (Grid)-Zertifikaten und eine Autorisierung auf Basis von so genannten SAML assertions und XACML policies vorsieht. Zum Management virtueller Organisationen (VOs) wurden verschiedene Lösungen diskutiert, wobei die Wahl auf das UNICORE Virtual Organisations System (UVOS) fiel. Die technische Umsetzung fand in Arbeitspaket 3 statt. 19

20 Die Verwertung der Ergebnisse aus den Gap-Projekten IVOM (D-Grid-II) und GapSLC (D-Grid-III) wurde prototypisch betrachtet, wobei eine Kombination von Gridsphere, VOMS und Shibboleth unter Verwendung so genannten kurzlebigen Zertifikaten (short-living certificates, SLC) mit eingebetteten SAML assertions vorgesehen ist. Das DFN tritt dabei als so genannte Online-CA für die Erstellung von SLCs auf. Praktisch wurde jedoch ein Sicherheitskonzept auf Basis von UVOS umgesetzt, da das prototypische Szenario einerseits technisch als nicht ausgereift angesehen wurde, und auf der anderen Seite sich die dazu erforderliche Kooperation zwischen den Anwendungspartnern in BIS-Grid und dem DFN als nicht umsetzbar darstellte. Daher wurde auf UVOS gesetzt, wobei nur SAML genutzt werden kann und auf SLCs verzichtet wurde. Auf Basis der Erkenntnisse aus den Arbeitspaketen 1 und 4 wurden zudem konzeptionell Anforderungen erarbeitet, die sich mit der Gestaltung von Service Level Agreements (SLAs) in BIS-Grid befassen. Eine tiefgehende technische Betrachung von SLAs mit anschließender Umsetzung in BIS-Grid war jedoch von Aufwand her weder machbar, noch im Fokus des Projekts. Die Ergebnisse dieses Arbeitspakets sind in Lieferobjekt Deliverable 2.5 ( ) Spezifikation der Anforderungen an Sicherheit und Service Level Agreements im Zusammenhang mit WS-BPEL zusammengefassst. AP 3: WS-BPEL-Engine Hauptziel dieses Arbeitspakets war die Bereitstellung einer Grid-fähige Ablaufumgebung für WS-BPEL (WS-BPEL Engine), die die transparente, zuverlässige und sichere Ausführung von Geschäftsprozessen gemäß den Anforderungen aus den Arbeitspaketen 1 und 2 ermöglicht. Als Plattform für Grid Services wurde die Grid-Middleware UNICORE 6 genutzt, die Grid Services in Form so genannter Atomic Services anbietet. Zudem sollte die Interoperabilität mit anderen Grid-Middlewares wie Globus Toolkit 4 ermöglicht werden. AP 3.1: Spezifikation Dieses Arbeitspaket hatte zum Ziel, eine umfassende Spezifikation der Gridfähigen Ablaufumgebung für WS-BPEL aufzustellen. Hierzu sollte bestehende Software aus dem Open Source-Bereich genutzt und erweitert werden anstatt von Grund auf eine neue WS-BPEL-Ablaufumgebung zu entwickeln. Dahingehend wurden zunächst bestehende WS-BPEL-Engines wie z. B. ActiveBPEL und JBPM (JBoss) bzgl. ihrer Nutzbarkeit und Erweiterungsmöglichkeiten evaluiert. Gleichzeitig wurden die aktuellen Arbeiten anderer Projekte in dem Bereich der Integration von WS-BPEL und WSRF im Hinblick auf die genauen Anforderungen in BIS-Grid analysiert. Auf Basis dieser Analyse wurde ActiveBPEL als Open-Source BPEL-Engine ausgewählt, die die Grundlage für die weiteren Arbeiten darstellte. Da es eine direkte Erweiterung einer bestehenden Ablaufumgebung für WS- BPEL erschwert, zukünftige Entwicklungen der bestehenden Ablaufumgebung 20

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