Serviceorientierte Architekturen (SOA)

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1 Hochschule für angewandte Wissenschaften Fachhochschule Augsburg Vorlesung im Wintersemester 2013 / 2014 Serviceorientierte Architekturen (SOA) Grundlegende Prinzipien Technische Komponenten Marktübersicht Dipl.-Inf. (FH) Michael Pruß M.Sc. Lehrbeauftragter der Hochschule Augsburg

2 Kurze Vorstellung Name Beruf Ausbildung Michael Pruß Öffentlich bestellter und vereidigter IT-Sachverständiger IT-Leiter im Wißner-Verlag Dipl.-Informatiker (FH), M.Sc. Tätigkeitsschwerpunkte Gerichts- und Parteigutachten Öffentliche Ausschreibungen Fachliche Konzeption Test und Abnahme Kontaktdaten Folie 2

3 Organisation der Vorlesung Vorlesung jeweils Dienstag, 15:40 Uhr, Raum W301 Insgesamt 13 Vorlesungen Keine Vorlesung am: Letzte Vorlesung Prüfung: 60 Minuten ohne Hilfsmittel Aktuelles Skript: Folie 3

4 Literaturempfehlungen Bücher Ingo Melzer et. al., Service-orientierte Architekturen mit Web Services Nicolai Josuttis, SOA in der Praxis Gregor Engels et. al., Quasar Enterprise Anwendungslandschaften serviceorientiert gestalten Thomas Erl, SOA Entwurfsprinzipien für serviceorientierte Architektur Onlinequellen The Open Group Organization for the Advancement of Structured Information Standards (OASIS) Herstellerwebseiten, z.b. IBM Webseiten von Thomas Erl Folie 4

5 Intro Folie 5

6 Gliederung der Vorlesung 1. Zentrale Probleme in komplexen IT-Landschaften 2. Serviceorientierung Definition und Zielsetzung 3. Grundlagen verteilter Systeme 4. Von der Geschäftsarchitektur zur IT-Architektur 5. Webservices 6. Enterprise Service Bus (ESB) und Verzeichnisdienste 7. Business Process Management (BPM) 8. Identity Management und Berechtigungen 9. SOA Governance 10. Software Lifecycle mit SOA 11. Produkte und Tools 12. Warum scheitern SOA-Projekte? Beispiele aus der Praxis. Folie 6

7 Serviceorientierte Architekturen (SOA) Heutige Probleme in komplexen IT-Landschaften Folie 7

8 Typische Aufgabengebiete in einem Unternehmen Einkauf Lieferanten Anfragen Bestellung Terminmanagement Verkauf Kunden Angebote Rechnungen Terminmanagement Lager Material Fertigwaren Chargenverwaltung Verfallsüberwachung Logistik Flottenplanung Kapazitätsplanung Terminmanagement Lieferoptimierung Konstruktion Produktplanung Entwicklung Musterbau Produktion Produktionsplanung Steuerung Einzelfertigung Serienfertigung Dienstleistung Personalverwaltung Einsatzplanung Abrechnung Projekt- Management Zeitplanung Ressourcenplanung Überwachung Buchhaltung Externes / internes Rechungswesen Anlagenbuchhalt. G&V / Bilanz Controlling Kostenrechnung Planung Steuerung Managementinfo Personal Lohn/Gehalt Personalplanung Zeitmanagement Management Planung Überwachung Steuerung Marketing Kunden Produkte Aktionen Veranstaltungen Archivierung Revisionssichere Langzeitspeicherung von Dokumenten Dokumenten- Management Aufgabenbezogene Speicherung von Dokumenten Portale Kunden Lieferanten Mitarbeiter Viele weitere Bereiche Folie 8

9 Beispiele für spezielle Branchenanforderungen Automobilindustrie Serienfertigung mit Individualisierungen Just-in-time Beschaffung Banken Management von Finanzprodukten Weltweite Transaktionen Lebensmittelindustrie Chargenfertigung und Herkunftsnachweise Logistik mit Kühlkette Öffentliche Verwaltung Überwiegend völlig andere Aufgaben, die es sonst nirgends gibt, z.b. Melderegister, Handelsregister, Grundbuch, etc. Selbst Unternehmen der gleichen Branche haben im Detail immer unterschiedliche Anforderungen. Folie 9

10 IT aus Sicht des Managements Die Anforderungen des Managements an die IT sind technologiefrei Kostensenkung Beitrag zur Umsatzsteigerung Flexibilität Risikominimierung Die IT-Landschaft soll allen Anforderungen gerecht werden, obwohl diese teilweise gegensätzlich sind. Folie 10

11 Organisatorische Rahmenbedingungen Meistens getrennte Verantwortlichkeiten der einzelnen Abteilungen, z.b. Vertrieb, Produktion, Logistik, etc. häufig unkoordinierte Beschaffung von IT-Systemen Einzelne Funktionsbereiche können auch bei externen Dienstleistern liegen, z.b. Personal, Logistik, etc. eingeschränkter Einfluss auf externe Rahmenbedingungen Die Abstimmung von abteilungsübergreifenden Arbeitsabläufen gestaltet sich häufig schwierig, wenn es keine geeigneten Gremien gibt, um übergreifende Anforderungen zu definieren und abzustimmen. Keine zentrale Steuerung bzw. kein zentraler Architekt Keine zentral geplante IT-Architektur Folie 11

12 Organisatorische Rahmenbedingungen Die einzelnen Fachbereiche haben in der Regel unterschiedliche nichtfunktionale Anforderungen an Sicherheit (Integrität und Vertraulichkeit von Informationen) Datenschutz (Verarbeitung personenbezogener Daten) Verfügbarkeit (z.b. 7x24-Betrieb oder normale Bürozeiten) Performance (z.b. Realtime-Maschinensteuerung oder Office- Betrieb) Support (Unterstützung bei Fragen und Problemen) wechselseitige Verknüpfung von Anwendungsbereichen kompliziert Aufgrund von Firmenzusammenschlüssen können einzelne Funktionsbereiche auch mehrfach vorhanden sein. Mehrfaches Vorhandensein gleichartiger Funktionen und Daten Folie 12

13 Organisation und Aufgaben der IT-Abteilung Organisationsformen einer IT-Abteilung Zentrale Abteilung für alle Organisationseinheiten Einzelne Abteilungen für jede Organisationseinheit Komplette oder teilweise Auslagerung (Outsourcing) Hauptaufgaben einer IT-Abteilung Planung und Betrieb der Infrastruktur Beschaffung und Installation von IT-Komponenten Benutzersupport Spezifikation von Fachanwendungen als Service für die Abteilungen Teilweise Entwicklung von Anwendungen oder Customizing bestehender Anwendungen Typischerweise gehört die Organisation von (übergreifenden) Geschäftsprozessen nicht zu diesen Aufgaben. Folie 13

14 Typische Betriebsprobleme In gewachsenen IT-Landschaften muss die IT-Abteilung einen ganzen Zoo von unterschiedlichen IT-Systemen beherrschen. Ein umfassendes Betriebshandbuch über die Verflechtung aller Systeme fehlt in der Regel. Wartungsfenster sind teilweise schwer zu finden, da hierfür auch Systeme abgeschaltet werden müssen, mit denen andere Systeme kommunizieren. Was passiert wenn man ein System herunterfährt? Fehlerhafte Updates an einem System können zu Fehlern im Zusammenspiel mit anderen Systemen führen. Welche Systeme könnten von einem Update betroffen sein? Bei großen Datenmengen muss ein ausreichendes Zeitfenster für Datensicherung oder Batch-Prozesse gefunden werden, ohne den Betriebsablauf zu stören. Folie 14

15 Softwaretypen Standardsoftware Allgemein einsetzbar, z.b. Finanzbuchhaltung Speziallösungen, z.b. PPS-System Einrichtung auf die speziellen Bedürfnisse durch Parametrisierung Die beste Standardsoftware für einen Anwendungsbereich wird auch als Best of Breed bezeichnet. Individualentwicklungen Entwurf und Entwicklung einer Anwendung auf Basis der Anforderungen des Anwenders Mischformen Standardsoftware mit individuell hinzuprogrammierten Programmteilen Folie 15

16 Technische Basis Server Großrechner, Mainframes Midrange-Systemen, z.b. AS400 UNIX/LINUX Windows Clients Fat-Client Terminal-Client Web-Oberflächen Netzwerk Ethernet, Token-Ring im LAN Spezielle Maschinensteuerungen, z.b. CAN-Bus Weitverkehrsnetze mit Standleitungen oder Wählverbindungen Softwaretechnik Alte Sprachen: COBOL, BS2000-Assembler, BASIC, C, 4GL, Moderne Sprachen: C++, Java, Architekturen: Monolith, Client/Server- oder Multi-Tier-Architektur Folie 16

17 Geografische Verteilung Beispiel: BASF IT-Services Europa Folie 17

18 Beispiel: Öffentliche Verwaltung (egovernment) Aus Pilotprojekt egovernment-infrastruktur Bayern LfStaD Portal Fischerprüfung enotar Handelsregister Melderegister LDAP OLG AKDB SolumKost (epayment) SolumWeb (Grundbuch) RegisWeb RegisKost (Payment) Melderegister StMF LVG Flurkarten Geodaten LfF epayment StMLF LfL-IFI Fischerprüfung Folie 18

19 Anordnung der Abholung Abfrage von Abholanordnungen Meldung abgeholter Mengen Beispiel: Entsorgung von Elektrogeräten Hersteller von Elektrogeräten Meldung von Geräten und Mengen Koordinator Anordnung der Abholung Meldung voller Behälter Meldung der Abholung Web-Anwendung Fax / SOAP/REST Offline Entsorger Abholung/Stellung von Behältern Folie 19

20 Schnittstellen (1) Datenschnittstellen Einfache Funktionsaufrufe (API) Komplexe Sequenzen von Funktionsaufrufen (API) Folie 20

21 Schnittstellen (2) In komplexen Anwendungslandschaften ist der Datenaustausch ein zentrales Thema. Beispiele a) Einfacher Datentransfer Buchungssätze Verkaufszahlen Adressdaten b) Komplexer Datentransfer Behandlungsdaten (Gesundheitswesen) strukturierte Objekte (Produktionsauftrag) Übertragungsmethoden Manuell: ausdrucken und wieder eingeben Filetransfer: Daten im Quellsystem in eine Datei schreiben und diese im Zielsystem wieder einlesen (manuell oder automatisiert) Kommunikationsprotokolle: direkte Kommunikation zwischen Anwendungen oder über eine Zwischenschicht Folie 21

22 Schnittstellen (3) Typische Eigenschaften vom Datenschnittstellen Definierter Informationsinhalt Definierter Kommunikationsablauf Transformation von Zeichensätzen Mapping von Dateninhalten Physische Ausprägung File Kommunikationsprotokoll Zeitlicher Ablauf Synchron Asynchron Folie 22

23 Einfacher Datenaustausch Eingangsrechnung Archivierung Einkauf Bestände Lager Ausgangsrechnung Bestände Eingangsrechnung Verkauf Verkaufszahlen Kundendaten Preise Marketing Ausgangsrechnung Provisionen Buchhaltung Erlöse Aufwand Controlling Personalkosten Personal Folie 23

24 Typische Schnittstellenprobleme Punkt-zu-Punkt-Kopplung eigenständiger Systeme Häufig individuelle, nicht standardisierte Schnittstellen Manchmal ad-hoc ohne detaillierte Analyse Ungenügende Kapselung Bei zahlreichen Anwendungen viele Schnittstellen erforderlich Mit jedem neuen System steigt die Komplexität Hohe Fehleranfälligkeit Schwer wartbar, da bei Änderung an einem System evtl. mehrere Systeme adaptiert werden müssen (Releasefähigkeit) Bei Änderung der Lokalisation eines Systems müssen alle verbundenen Systeme entsprechend angepasst werden Pufferung von Daten bei Ausfall eines Systems Folie 24

25 Teillösungen für Schnittstellenprobleme Spezielle Kommunikationsserver Beispiele: egate (JCAPS), Cloverleaf im Gesundheitswesen Datentransformation Einfache Routing-Regeln Verbesserte Transparenz Komplexe Middleware-Lösungen Beispiele: DCE, CORBA, Websphere MQ Datentransformation Komplexe Routing-Regeln Hohe Transparenz durch Verzeichnisdienst, Pufferung und Adapter Verteilte Transaktionen Es handelt sich überwiegend um sehr komplexe Werkzeuge. Die Verwendung proprietärer Standards, legt den Anwender auf einen Hersteller / ein Produkt fest. Folie 25

26 Beispiel: Cloverleaf HL7-Transformation Eingabedatenstruktur SAP- Nachricht Transformationsregeln Ausgabedaten- Struktur HL7- Nachricht Folie 26

27 Aufruf entfernter Funktionen Aufruf von Funktionen anderer Systeme Abfrage von Daten Verifikation/Prüfung on Daten Trigger für das Starten oder Stoppen von Anwendungen Typische Umsetzungen Remote Procedure Calls (RPC) Remote Method Invocation (RMI) Auch hier Nutzung von Middleware-Schichten möglich, um die Verteilung und technische Basis der aufrufenden und aufgerufenen Systeme zu verbergen. Beispiel: Flugbuchung aus einer Reisebüroanwendung Folie 27

28 Identity- und Access Management (IAM) Jeder Systemnutzer muss am Computer, im Netzwerk und den Anwendungen, die er benutzt identifiziert werden können (Identity). Betriebssysteme stellen Standardmethoden für die Authentifizierung von Benutzern zur Verfügung, z.b. UNIX-Berechtigungssystem, Windows Active Directory. Anwendungen haben meistens ihre eigene Benutzerdatenbank, um Benutzer zu authentisieren. Aufgrund der Heterogenität der Systeme ist eine einheitliche zentrale Identität des Benutzers nicht gegeben. Ein und derselbe Benutzer muss auf mehreren Systemen eingerichtet und administriert werden. Mehrere Benutzernamen und Passworte für jeden Benutzer Idealvorstellung wäre ein Single Sign On (SSO), bei dem sich ein Benutzer nur einmal am System anmelden muss und alle Anwendungen entsprechend seiner jeweiligen Berechtigung nutzen kann. Folie 28

29 Identity- und Access Management (IAM) Access Management Die Verwaltung der Zugriffsrechte auf Anwendungen oder bestimmte Daten wird als Access Management bezeichnet. Jeder authentisierte Benutzer hat üblicherweise definierte Rechte. Berechtigungen müssen wie die Benutzer selbst in jeder einzelnen Anwendung administriert werden. Keine zentrale Übersicht über Berechtigungen eines Benutzers Tools Verzeichnisdienste für zentrale Benutzerverwaltung z.b. LDAP Komplette Identity Management -Suites sollen die zentrale Administration von Identitäten und Zugriffsrechten ermöglichen. Voraussetzung ist die Unterstützung durch die Anwendungen bzw. die Verfügbarkeit von Adaptern. Keine vollständig durchgängige Lösung Folie 29

30 Definition: Geschäftsprozess Was ist ein Geschäftsprozess? Ein Geschäftsprozess (business process) ist eine funktions- und stellenübergreifende Folge von Schritten zur Erreichung eines geplanten Arbeitsergebnisses in einem Unternehmen. Diese Schritte heißen Geschäftsprozessaktivitäten (business process activities), kurz Aktivitäten. Der Geschäftsprozess dient direkt oder indirekt zur Erzeugung einer Leistung für einen Kunden oder den Markt. Quelle: Quasar Enterprise Anwendungslandschaften serviceorientiert gestalten Ein Geschäftsprozess kann Teil eines anderen Geschäftsprozesses sein oder andere Geschäftsprozesse enthalten bzw. diese anstoßen. Quelle: Wikipedia Beispiel: Verkauf von Individualreisen für Geschäftskunden Folie 30

31 Probleme bei der Abbildung von Geschäftsprozessen Geschäftsprozesse sind grundsätzlich technikneutral, werden in der Regel aber durch die Möglichkeiten der verfügbaren IT-Systeme mitbestimmt. Bestehende Softwaresysteme sind teilweise stark funktionsbereichsorientiert, d.h. sie erfüllen häufig spezielle Aufgaben, die Teile eines Geschäftsprozesses sein können, decken aber nicht vollständige Geschäftsprozesse ab. Für die Herstellung durchgängiger Geschäftsprozesse müssen Schnittstellen für den Datenaustausch zwischen den Systemen geschaffen werden, was die dargestellten Probleme mit sich bringt. Die Datenmodelle der beteiligten Anwendungen sind in der Regel voneinander abweichend, so dass Transformationen erforderlich werden. Eine vollständige Übersicht implementierter Geschäftsprozesse ist mangels einer geeigneten Modellierung häufig nicht vorhanden. Folie 31

32 Zwischenbilanz Für jede Aufgabe gibt es eigenständige Lösungen, die entweder aus historischen Gründen noch vorhanden sind oder aufgrund herausragender Eigenschaften ausgewählt wurden ( Best of Breed ). Manche Funktionen und Daten sind in einzelnen Anwendungen mehrfach und uneinheitlich vorhanden. Der Einsatz solcher Lösungen erfordert in der Regel einen komplexen Datenaustausch. Es gibt zahlreiche Tools, die dies unterstützen. Es existiert keine zentrale Steuerung der Arbeitsabläufe für einen Geschäftsprozess oder zwischen mehreren Geschäftsprozessen. Zwischenfrage: Wer soll für die Koordination der IT-Lösung hinsichtlich der Geschäftsprozesse und Aktivitäten verantwortlich sein? Folie 32

33 Enterprise Resource Planning (ERP) Klassisches integriertes Softwarepaket Versuch, zentrale Geschäftsprozesse mit einem einzigen Anwendungssystem abzudecken Customizing auf die speziellen Bedürfnisse des Anwenders Änderungen im Programmcode der Software Erweiterungen durch zusätzliche Programmierungen Einstellen von (Konfigurations-) Parametern Eingabe / Pflege von Stammdaten Zentralisiertes IAM innerhalb des ERP-Systems Beispiele: SAP R/3, Microsoft Dynamics NAV (Navision), Sage, zahlreiche weitere Systeme mit teilweise spezieller Branchenausrichtung sog. Branchensoftware oder Branchenpakete Folie 33

34 Beispiel: SAP-Anwendungsportfolio Analytics Financials Human Capital Procurement Manufacturing Sales / Service Corporate Serv. Financial Analytics Operations Analytics Workforce Analytics Financial SCM Talent Management Procurement Production Planning Sales Order Management Real Estates Treasury Enterprise Assets Financial Accounting Workforce Process Management Inventory- Warehousemgmt. Manufacturing Execution Aftermarket Sales and Service Project Portfolio Travel Mgmt. In-/Outbound Logistics Product Development Management Accounting Health Safety Coporate Governance Workforce Deployment Transportation Management Lifecycle Datamanagement Professional Service Delivery Quality Mgmt. Global Trade und Einiges mehr Folie 34

35 Beispiel: Microsoft Dynamics NAV Folie 35

36 Vorteile/Nachteile eines ERP-Systems Vorteile Die Datenintegration vermindert die Anzahl der Schnittstellen. Die Zusammenfassung von Funktionen vereinfacht das System. Die Vereinheitlichung der Benutzeroberfläche erleichtert die Bedienung. Es kann eine Kostenreduzierung erzielt werden, wenn das System ausreichende Funktionen bietet. Nachteile Viele Funktionen eines Standard ERP-Systems sind für spezielle Verwendungszwecke nicht ausreichend. Die Möglichkeiten für individuelle Anpassungen sind teilweise begrenzt oder sehr teuer. Es sind weiterhin Schnittstellen für die Anbindung von Spezialsystemen erforderlich. Folie 36

37 Beispiel: ERP-Funktionsabdeckung Folie 37

38 Enterprise Application Integration (EAI) Prozessorientierte Integration einzelner Anwendungssysteme auf Basis standardisierter Schnittstellen (meist proprietär) Beispiele: SAP Netweaver Microsoft BizTalk IBM Websphere Business Integration Anwendungsübergreifende Prozesssteuerung Prozess ist hierbei eher der technische Prozess Ermöglicht Integration von Einzelanwendungen und Best-of-Breed - Ansatz Voraussetzung ist die Unterstützung der proprietären Technologien durch die Anwendungen. Noch keine zentrale Steuerung von Geschäftsprozessen. Folie 38

39 Zusammenfassung In großen Systemen bestehen zahlreiche Aufgaben, die mit bisherigen Mitteln immer noch unbefriedigend und nur mit großen Aufwand erfüllt werden können. Der Überblick über das gesamte System ist unvollständig. Der Betrieb ist teilweise aufwändig und kostenintensiv. Die Flexibilität ist aufgrund zahlreicher Abhängigkeiten eingeschränkt. Eine Wiederverwendung von Funktionen ist aufgrund der Anwendungsstrukturen nur eingeschränkt möglich. Änderungen an Geschäftsprozessen können zu aufwändigen Änderungen in der IT-Landschaft führen. Es fehlt eine globale Methodik und die passenden Werkzeuge zur durchgängigen Abbildung von Geschäftsprozessen. Folie 39

40 Serviceorientierte Archtitektur (SOA) Serviceorientierung Definition und Zielsetzung Folie 40

41 Beispielhafte Ziele Quelle : Quasar Enterprise Folie 41

42 Konkrete Ziele am Beispiel e-government Finanzielle Ziele Kundenbezogene Z. Prozessbezogene Z. IT-bezogene Ziele Kostensenkung Direkte Verrechnung von Dienstleistungen Mehr Dienstleistungen anbieten Dienstleistungen integrieren ( die Daten sollen laufen, nicht der Bürger ) Verbesserung der Servicequalität Optimierung der Prozessdurchlaufzeiten Integration von Einzelprozessen Effizienz (primär) Effektivität (sekundär) Agilität (sekundär) Folie 42

43 Finanzielle Ziele der IuK-Strategie Bayern Quelle: IuK-Strategie Bayern Frage: Welche Angaben fehlen auf dieser Grafik? Folie 43

44 Service-Orientierung Service-Orientierung ist ein Design-Paradigma, für die strategische Entwicklung einer Software/IT-Landschaft im Hinblick auf die Geschäftsziele (aus Sicht des Managements!) Grundlegende Einheit für die Umsetzung sind Services Services repräsentieren Bausteine für die Geschäftsprozesslogik und abstrahieren anwendungsspezifische Funktionen und deren technische Umsetzung Schichtenmodell Folie 44

45 PoS Finance SCM SFA Tracking SCM Service-Orientierung Geschäftsprozesse Services Anwendungen CRM ERP CRM Zweigstellen Verkauf Back Office Externer Partner Folie 45

46 Design-Prinzipien der Service-Orientierung (1) Service-Orientierung beinhaltet diverse Desing-Prinzipien, die nach Möglichkeit eingehalten werden müssen, um die langfristigen strategischen Ziele zu erreichen Wiederverwendbarkeit Verwendung formaler Schnittstellen Lose Kopplung Abstraktion der technischen Umsetzung Komponierbarkeit Autonomie Zustandslosigkeit Auffindbarkeit Folie 46

47 Design-Prinzipien der Service-Orientierung (2) Wiederverwendbarkeit (Reusability) Jeder Service soll so entwickelt sein, dass er (theoretisch) wiederverwendet werden könnte Durch die Schaffung wiederverwendbarer Services soll die Effizienz und Agilität zukünftiger Entwicklungen gesteigert werden. Wiederverwendbarkeit wird durch die anderen Prinzipien unterstützt Folie 47

48 Design-Prinzipien der Service-Orientierung (3) Verwendung formaler Schnittstellen (Service-Contracts) Service Endpoint (wo und wie erreichbar) Service-Operationen (Funktion) Beschreibung der eingehenden und ausgehenden Nachrichten Regeln für die Verwendung des Services Weitere Service-Eigenschaften Folie 48

49 Design-Prinzipien der Service-Orientierung (4) Lose Kopplung (Loose Coupling) Möglichst geringe technische Abhängigkeit der Services Asynchrone Kommunikation Folie 49

50 Design-Prinzipien der Service-Orientierung (5) Abstraktion der technischen Umsetzung (Abstraction) Die Nutzer eines Services sehen nur den Service-Contract. Alle technischen und logischen Abläufe im Service und darunter liegender Funktionen werden gekapselt. Komponierbarkeit (Composability) Ein Service kann verschiedene Anwendungsfunktionen in sich vereinen und auch wieder andere Services nutzen. Autonomie (Autonomy) Ein Service soll vollständige Kontrolle über seine Ressourcen haben. Folie 50

51 Design-Prinzipien der Service-Orientierung (6) Zustandslosigkeit (Statelessness) Nach der Ausführung einer Operation soll ein Service wieder im gleichen Zustand wie vorher sein. Zustandsdaten werden nur während des Ablaufs einer Operation vorgehalten. Wohldefinierte Ausnahmen sind zulässig z.b. in Prozess-Services. Auffindbarkeit (Discoverability) Services bieten einen Mechanismus zur automatisierten Verarbeitung der Service-Contracts in Service-Verzeichnissen. Die Verarbeitung kann zum Zeitpunkt der Entwicklung (desingtime) und zur Laufzeit (runtime) erfolgen. Folie 51

52 Service-Kommunikation Services sind typischerweise auf unterschiedlichen Systemen deployed. Die Zusammenarbeit der Services erfordert einen intensiven Nachrichtenaustausch über die definierten Schnittstellen. Die Kommunikation ist dabei nicht auf ein spezielles Protokoll festgelegt (z.b. SOAP, JMS, etc.), soll aber nach Möglichkeit nur über herstellerunabhängige Standardprotokolle erfolgen. Folie 52

53 Ziele der Service-Orientierung (1) Die Einhaltung der Design-Prinzipien bewirkt verbesserte immanente Interoperabilität erleichterte Austauschbarkeit einzelner Komponenten Herstellerunabhängigkeit verbesserte Abstimmung zwischen Geschäftsprozessen und technischer Umsetzung (Alignment) erhöhte Flexibilität Folie 53

54 Ziele der Service-Orientierung (2) Herstellerunabhängigkeit durch Verwendung von Standards Erhöhung der Lebensdauer Investitionsschutz Austauschbarkeit von Produkten Fördert Best-of-Breed-Lösungen Verwendung von Standards kann kurzfristig auch höheren Aufwand als bei der Verwendung herstellerspezifischer Lösungen bedeuten. Abwägung gegen die langfristigen Gestaltungsziele Folie 54

55 Besondere Aspekte der Wiederverwendung Die Entwicklung wiederverwendbarer Services setzt eine intensive Analyse der Geschäftsprozesse voraus, um geeignete Service- Contracts entwickeln zu können. Wiederverwendbare Services erfordern eine besonders sorgfältige Entwicklung und Wartung, da bei Fehlern gleich mehrere Prozesse betroffen sein können. Der Aufwand für die Entwicklung wiederverwendbarer Services ist vergleichsweise hoch. Der Nutzen muss durch langfristige Effizienzsteigerung gewährleistet werden. Folie 55

56 Finance SCM SFA Reifegrad einer SOA (SOA Maturity) (1) Fundamental / Primitive SOA einfache Services, die grundlegende Funktionen zur Verfügung stellen Punkt-zu-Punkt-Verbindungen Keine Servicekompositionen Keine Prozesse Historie Aufträge Lager CRM ERP Verkauf Back Office Folie 56

57 Finance SCM SFA Reifegrad einer SOA (2) Networked SOA Grundlegende Services Servicekompositionen Service-Verzeichnisse Teilweise bereits ESB Noch keine Prozesse Historie Aufträge Lager CRM ERP Verkauf Back Office Folie 57

58 Finance SCM SFA Reifegrad einer SOA (3) Process Enabled SOA Grundlegende Services Servicekompositionen Prozesse Service-Verzeichnisse ESB (nicht zwingend) Historie Aufträge Lager CRM ERP Verkauf Back Office Folie 58

59 SOA-Manifest Das sog. SOA-Manifest ist eine Erklärung zahlreicher Software- Hersteller und Beratungshäuser zu deren Verständnis von SOA und der Priorisierung von Zielen (http://soa-manifest.de/) Geschäftswert über technische Strategie Strategische Ziele über projektspezifischen Nutzen Immanente Interoperabilität über maßgeschneiderte Integration Gemeinsam verwendete Services über zweckgebundene Implementierungen Flexibilität über Optimierung Evolutionäre Vervollkommnung über Streben nach anfänglicher Perfektion Folie 59

60 Evolution von Anwendungslandschaften Die Evolution vom IST-Zustand zu einem IDEAL-Zustand erfolgt in mehreren Stufen. Bild aus Quasar Enterprise Folie 60

61 Zusammenfassung Service-Orientierung ist ein Design-Paradigma, das strategisch langfristige Ziele verfolgt. Die Entwicklung von Services erfolgt unter der Maßgabe von Geschäftsprozessen und verbessert somit die Abstimmung zwischen Business und IT. Die Service-Orientierte Architektur (SOA) entsteht langfristig durch die konsequente Anwendung der Design-Prinzipien der Service- Orientierung. Die Entwicklung einer SOA unterliegt einer stufenweisen Evolution. Die Kosten können anfänglich deutlich höher als bei konventionellen Projekten sein. Die Amortisation der Mehrkosten muss über die Effizienzgewinne mittel- bis langfristig realisiert werden. Folie 61

62 Serviceorientierte Archtitektur (SOA) Grundlagen verteilter Systeme Folie 62

63 Was sind verteilte Systeme? Was ist ein verteiltes System? Softwaresystem, das aus mehreren Teilsystemen besteht, die mittels prozess- oder rechnerübergreifender Kommunikation zur Erfüllung einer Gesamtfunktionalität beitragen. Ein verteiltes System kann auch auf einer einzelnen physischen Maschine laufen. Beispiele: SAP R/3 Jede Internet-Applikation, z.b. ebay Datenbanksysteme (z.b. Oracle 9.x) Lufthansa-Flugbuchungssystem... Folie 63

64 Gründe für die Verteilung Die Verteilung der Einzelteile eines Softwaresystems kann verschiedene Gründe haben: Mehrere Clients nutzen eine gemeinsame, zentrale Logik Die Anwendung benötigt Funktionalitäten von unterschiedlichen, bereits existierenden Systemen (z.b. Nutzung von Web Services) Einzelne Komponenten sollen leicht austauschbar sein Hohe Anforderungen an die Performance erzwingen die Verwendung mehrerer Rechner (Lastverteilung) Hohe Sicherheitsanforderungen erfordern mehrfaches Vorhandensein von (evtl. sogar unterschiedlich implementierten) Systemen. Folie 64

65 Kopplung von Systemen Beteiligte in verteilten Systemen Anwendungssysteme mit speziellen Schnittstellen Standardservices, z.b. Webserver Anwendungsservices, z.b. AMAZON-booksearch Kopplung von Systemen Weisen miteinander kommunizierende Systeme starke technische und zeitliche Abhängigkeiten auf, spricht man von enger Kopplung Sind die technischen und zeitlichen Abhängigkeiten der Systeme gering, spricht man von loser Kopplung Anhand diverser technischer Parameter und Randbedingungen lässt sich bewerten, ob eine eher enge oder eher lose Kopplung vorliegt. Folie 65

66 Enge Kopplung versus lose Kopplung enge Kopplung lose Kopplung Physische Verbindung Punkt-zu-Punkt über Vermittler Kommunikationsstil synchron asynchron Datenmodell komplexe gemeinsame Typen nur einfache gemeinsame Typen Typsystem streng schwach Bindung statisch dynamisch Plattformspezifika stark/viel schwach/wenig Interaktionsmuster über komplexe Objektbäume navigieren datenzentrierte autonome Nachrichten Transaktionssicherheit 2PC (Two-Phase-Commit) Kompensation Kontrolle fachlicher Logik zentrale Kontrolle verteilte Kontrolle Deployment gleichzeitig Zu verschiedenen Zeitpunkten Versionierung explizite Upgrades implizite Upgrades Josuttis, SOA in der Praxis, S.48 Folie 66

67 Kommunikationsstile Synchrone Kommunikation Bei der synchronen Kommunikation zwischen zwei Systemen stellt der Aufrufer eine Anfrage und wartet auf die Antwort. Er ist dabei so lange blockiert, bis die Antwort des Kommunikationspartners eintrifft. Aufrufer Aufgerufener Zeit Vorteile / Nachteile Der Aufrufer kann einfacher gestaltet werden, da das Ergebnis wieder direkt zurück geliefert wird. Die Nachricht kann nicht unbemerkt verloren gehen. Der Kommunikationspartner muss verfügbar sein und in endlicher Zeit antworten. Wenn ein Server mehrere Kommunikationspartner gleichzeitig bedienen soll, muss der Server ausreichend schnell dispatchen können. Anwendungsbeispiel: einfacher java-timeserver Folie 67

68 Kommunikationsstile Asynchrone Kommunikation Bei der asynchronen Kommunikation stellt der Aufrufer eine Anfrage und fährt mit seiner Verarbeitung fort, ohne auf eine Antwort zu warten. Wenn eine Antwort zurück kommt, muss der Aufrufer im Regelfall seine Arbeit unterbrechen, um die Antwort zu verarbeiten. Aufrufer Aufgerufener Zeit Vorteile / Nachteile Der Aufrufer kann mit seiner Arbeit fortfahren, ohne auf den Kommunikationspartner warten zu müssen. Wird ein Ergebnis erwartet, benötigt der Aufrufer einen Event-Mechanismus, der feststellt, ob und wann eine Antwort eintrifft. Die Antwort muss der entsprechenden Anfrage zugeordnet werden. Anfragen / Antworten könnten verloren gehen Anwendungsbeispiel: Initiierung von Jobs unbekannter Abarbeitungszeit Folie 68

69 Heterogene Datentypen Idealerweise verwenden miteinander kommunizierende Systeme die gleichen Datentypen, praktisch tun sie das nur selten. Alle Systeme müssen die gleichen fundamentalen Datentypen verwenden, z.b. String, Integer, etc. Komplexe Datentypen, z.b. Kunde müssen nicht in allen Systemen identisch sein. Mapping von Daten erforderlich Folie 69

70 Vermittler Ohne Vermittler Es müssen Punkt-zu-Punkt-Verbindungen genutzt werden, bei dem der Aufrufer die genaue physische Adresse des Aufgerufenen kennt. enge Kopplung Mit Vermittler Zwei alternative Vermittlungsmethoden 1. Der Aufrufer fragt anhand eines symbolischen Namens bei einem Nameserver oder Broker nach, wo er den Empfänger einer Nachricht finden kann (z.b. DNS). Der echte Aufruf erfolgt dann wieder Punkt-zu- Punkt an die zurück gelieferte Adresse. 2. Der Aufrufer übergibt die Nachricht mit der symbolischen Adresse des Kommunikationspartners an eine Kommunikationsinfrastruktur (Netzwerk, Middleware, etc.), die die symbolische Adresse in eine physische umwandelt. Folie 70

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