Integriertes Modell zur Entwicklung und Suche von Web-Diensten
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Beschreibung
Die Bedeutung dienstorientierter Architekturen (engl. Service Oriented Architecture, SOA) hat insbesondere mit der Verfügbarkeit von Webservices, die eine plattformunabhängige Technologie darstellen, zugenommen. Vor allem in Szenarien, in denen verschiedene Organisationseinheiten mit unterschiedlicher Rechnerunterstützung zum Erreichen eines Geschäftsziels zusammenarbeiten müssen, kann man vom Einsatz dienstorientierter Ansätze stark profitieren. Neben der Überwindung technischer und organisatorischer Heterogenität können dienstorientierte Architekturen die Flexibilität der mit ihnen realisierten Rechnerunterstützung bezüglich Änderungen in den zu unterstützenden Geschäftsprozessen erhöhen.
Die Aus- und Weiterbildung stellt einen Bereich dar, in dem die genannten Anforderungen häufig auftreten. In Hochschulen und anderen Bildungseinrichtungen wird zur Rechnerunterstützung der Geschäftsprozesse eine Vielzahl unterschiedlicher Rechnersysteme eingesetzt, die zum Teil über Jahrzehnte hin unkontrolliert gewachsen sind. Sich ändernde Anforderungen durch neue Lernszenarien oder auch organisatorische Vorgaben, wie beispielsweise aktuell bei Hochschulen die Umsetzung des Bologna-Prozesses, erfordern eine ständige Anpassung und Ergänzung der Rechnerunterstützung.
Eine der wichtigsten Eigenschaften von dienstorientierten Architekturen ist die Wiederverwendung von Funktionalität in Form von lose gekoppelten Diensten. Somit darf man sich zur Erfüllung eines bestehenden Dienstbedarfs bei der Entwicklung eines dienstorientierten Systemes nicht nur auf die Entwicklung neuer Dienste beschränken, sondern muss auch die Wiederverwendung von bestehenden Diensten berücksichtigen. Zur Reduzierung des Aufwands der Erstellung einer Rechnerunterstützung wird im Allgemeinen ein hoher Wiederverwendungsgrad angestrebt.
Zur strukturierten Entwicklung dienstorientierter Systeme werden adäquate Modelle im Rahmen des eingesetzten Softwareentwicklungsprozesses benötigt. Um sowohl die Wiederverwendung von Diensten als auch die Entwicklung neuer Dienste unterstützen zu können, müssen die benötigten Dienstmodelle Anforderungen der Dienstsuche und der Dienstentwicklung erfüllen. Üblicherweise werden für die beiden Bereiche unterschiedliche, getrennte Modelle verwendet. Eine Verbindung dieser Modelle wäre wünschenswert, da damit die Erstellung der beiden Modelle synergetisch erfolgen könnte. Aufgrund der gemeinsamen Zielsetzung - der Erfüllung eines vorhandenen Dienstbedarfs - weisen die beiden Modelle große Überlappungen auf, die bei den aktuell vorhandenen Ansätzen nicht angemessen berücksichtigt werden.
Ziel der Arbeit ist es, ein integriertes Modell zur Entwicklung und Suche von Web-Diensten zu schaffen und dessen Einsatz im Bereich der Aus- und Weiterbildung zu demonstrieren. Dazu wurden vier Teilziele definiert:
(1) Als erstes Ergebnis wurde ein integriertes Dienstmodell entwickelt und unter Verwendung der Unified Modeling Language (UML) spezifiziert, das sowohl Anforderungen der Dienstsuche als auch der Dienstentwicklung berücksichtigt. Dabei wurde eine redundante Modellierung von Aspekten, die in beiden Bereichen benötigt werden, vermieden. Da es sich beim entwickelten Dienstmodell um ein technologieunabhängiges Metamodell handelt, bietet es die Möglichkeit, auf verschiedene, zur Dienstsuche verwendete Dienstbeschreibungssprachen abgebildet zu werden.
(2) Zum Einsatz des integrierten Dienstmodells zur Dienstsuche wurde eine Sprache zur semantischen Dienstbeschreibung auf Basis von existierenden, standardisierten Sprachen realisiert, die die zur Suche relevanten Teile des Dienstmodells umsetzt. In dieser neuen Sprache wurden die Beschreibungselemente des Dienstmodells nach spezifischen Dienstinstanz- und allgemeinen Dienstklasseninformationen aufgetrennt. Die Abbildung der einzelnen Modellteile auf die verschiedenen zugrunde liegenden Sprachen erfolgte entlang dieser Aufteilung. Zudem wurde bei der Entwicklung der Sprache die Integration einer Domänenontologie zur Berücksichtigung der Semantik des bei der Dienstbeschreibung verwendeten Vokabulars vorgesehen.
(3) Zur Nutzung der entworfenen Dienstbeschreibungssprache bei der semantischen Suche wurde ein Dienstverzeichnis mit entsprechender Publizierungs- und Suchfunktionalität entworfen und realisiert. Die Suchfunktionalität basiert dabei auf einem speziell auf die verwendete Dienstbeschreibungssprache zugeschnittenen, zweistufigen semantischen Suchvorgehen. Das Dienstverzeichnis basiert auf einem standardisierten UDDI-Verzeichnis zur Verwaltung der Beschreibungen vorhandener Dienstinstanzen und ergänzt dieses um einen externen Vergleicher zur Realisierung der semantischen Suche.
(4) Zur Unterstützung der Spezifika des Aus- und Weiterbildungsbereichs wurde ausgehend von der bei der Modellierung der Geschäftsprozesse dieses Bereichs verwendeten, an vorhandenen Standards wie dem Standard Learning Objects Metadata (LOM) zur Beschreibung von Lernobjekten angelehnten Terminologie eine Domänenontologie der Aus- und Weiterbildung entworfen. Diese Ontologie, die neben grundlegenden Objekten der Domäne auch zur Modellierung der Dienstfunktionalität benötigte Zustände dieses Bereichs enthält, wurde zur Ausprägung der Dienstbeschreibungssprache für den Einsatz im Bereich der Aus- und Weiterbildung verwendet.
Der Tragfähigkeitsnachweis der vorgestellten Sprache zur semantischen Dienstbeschreibung und des zugrunde liegenden integrierten Dienstmodells wurde durch die Realisierung des darauf aufbauenden Dienstverzeichnisses zur Verwaltung und Suche von Dienstbeschreibungen und durch die Ausprägung der Sprache für die Domäne der Aus- und Weiterbildung erbracht. Die weitergehende Demonstration der Anwendbarkeit der Ergebnisse erfolgt durch deren Einsatz im Kontext der exemplarischen Beschreibung von Diensten eines SOA-Projekts der Universität Karlsruhe (TH) sowie von Diensten, die zur Bereitstellung und Nutzung der in der Forschungsgruppe entwickelten innovativen Medien im Rahmen von Lehrveranstaltungen dienen.
Autor*in
Karsten Krutz
Themen in »Integriertes Modell zur Entwicklung und Suche von Web-Diensten«
Aus- und Weiterbildung Dienstverzeichnis SOA Serviceorientierte Architektur modellbasierte Softwareentwicklung semantische Dienstbeschreibung