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Distributed and Self-organizing Computer Systems • Prof. Gaedke

             VSR|EDU
Oberseminar
 Informatik
                            Anwendungsentwicklung für
                            Intelligente Umgebungen im
                            Web Engineering
                            Dipl.-Inform. Andreas Heil
                            Fakultät für Informatik
                            Professur für Verteilte und Selbstorganisierende
                            Rechnersysteme

                            andreas.heil@informatik.tu-chemnitz.de


  Sept. 1st, 2007
        Tools for Schools
        Vorlesung PVS                                                                                |
Agenda
   Beiträge und Motivation
   Grundlagen und Prinzipien
   Vorgehensmodell
   Methode
   Werkzeug
   Formalismus
   Praktische Anwendung
   Zusammenfassung

    © 2011 Dipl.-Inform. Andreas Heil ∙ Professur VSR ∙ Fakultät für Informatik ∙ TU Chemnitz   Oberseminar
                                                                                                  Informatik   |   2
Beiträge und Motivation
 Thema: Ganzheitlicher Ansatz zur
  Anwendungsentwicklung für Intelligenten
  Umgebungen im Web Engineering
 Ziel: Entwicklung konkreter konstruktiver
  Elemente für die Anwendungsentwicklung
 Vision: Die ingenieurmäßig, d.h.
  planbare, kosteneffiziente als auch technisch
  fundierte Entwicklung von Anwendungen für
  Intelligente Umgebungen zu ermöglichen

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                                                                                                Informatik   |   3
Intelligente Umgebungen
  Software A Software B

                                                                                   Externe Kommunikation



                        Steuerung

                           Daten
               PC

                                                 Gebäudeautomation

                            Daten                                                      Daten   Steuerung




     Infrastruktur A                                                                           Infrastruktur B
                                                                   Daten-
                                                                  austausch
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                                                                                                   Informatik    |   4
Konstruktive Elemente


                        Werkzeuge                                     Formalismen




                                                 Prinzipien


                                               Methoden


                                        Vorgehensmodell

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                                                                                               Informatik   |   5
Konstruktive Elemente
 • Entwicklung konstruktiver Elemente für die
     Anwendungsentwicklung
        • Prinzipien für die Anwendungsentwicklung in
          Intelligenten Umgebungen
        • Geeignetes Vorgehensmodell mit evolutionärem
          Charakter zur systematischen und strukturierten
          Entwicklung, Betrieb und Weiterentwicklung
        • Methoden zur Risikominimierung zur effizienten und
          kostengünstigen Entwicklung
        • Werkzeuge zur zielorientierten Entwicklung
        • Formalismen zur differenzierten Abstraktion der
          Ereignisbeschreibung zur methodischen Analyse
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                                                                                               Informatik   |   6
Grundlagen
                                        Web-                          Web-
                                                                                                 Semantik                  Föderation
                                     Anwendungen                     Dienste


                                                                                     Web
Intelligente Umgebung




                                              Daten                              Metadaten                              Kontext


                                                                                     Daten


                                                      Sensorik                                                Aktuatorik


                                               WAN                                   LAN                            Drahtlosnetzwerk

                                                                               Infrastruktur

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                                                                                                                             Informatik   |   7
Distributed and Self-organizing Computer Systems • Prof. Gaedke




Grundlagen
PRINZIPIEN


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Prinzipien
 Evolution
 Wiederverwendung
 Sicherheit
 Benutzerinterkation
 Abstraktion von Daten
 Systematische Erstellung und Strukturierung
  von Daten
 Verwendung von Metadaten
 Verknüpfung von Daten

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                                                                                                  Informatik   |   9
Prinzipien: Evolution
 Evolutionsfähige Systeme
  • Unterliegen stetigem Wandel
  • i.d.R. nicht vollständig spezifiziert
  • teilweise Implementierung
  • ausreichend funktionsfähig um aktuelle Probleme
      zu lösen




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                                                                                                Informatik   |   10
Prinzipien: Evolution
 Evolution der Domänenmenge
   • Erweiterung des Systems um zusätzliche
     Anwendungsdomänen
   • stellt neue Funktionalität bereit
 Domänenspezifische Evolution
   • Erweitert und verbessert existierende Anwendungsdomänen
   • ändert existierende Funktionalität
 Föderative Evolution
   • Erweiterung um durch Dritte bereitgestellte Funktionalität
 Passive Systemevolution
   • Veränderung des Leistungsumfangs einer Anwendungsdomäne
       durch hinzugewonnene oder verlorengegangene Funktionalität




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                                                                                                 Informatik   |   11
Prinzipien: Evolution (II)

                                                                              Anwendungsdomäne


                Evolutionsbus




                                                                                               Organisation B




      Anwendungsdomäne                                          Organisation A           Anwendungsdomäne



                          Evolution der Domänenmenge                  Domänenspezifische Evolution
                          Passive Systemevolution                     Föderative Evolution

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                                                                                                       Informatik   |   12
Prinzipien: Wiederverwendung
 Horizontale Wiederverwendung
  • Fördert Wiederverwendung von konkreten
    Softwareartefakten innerhalb einer Phase
  • Geringe Änderungsrate < 25%
 Vertikale Wiederverwendung
  • Wiederverwendung von entwicklungsbezogenem
      Fachwissen über eine Phasen hinweg und betrifft
      Entwicklung, Qualitätssicherung und Entwurf
 Wiederverwendung von Domänenwissen
  • Übertragung von Fachwissen auf
    Anwendungsdomänen mit ähnlichem Sachverhalt
  • Einmal entwickelte Konzepte mit minimaler
    Anpassung wiederzuverwenden
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                                                                                                Informatik   |   13
Prinzipien: Wiederverwendung
                            Anwendungsdomäne                                          Anwendungsdomäne


                Evolution
 Lebenszyklus




                                                              Komponente

                Entwurf


                                                           Domänenwissen

                Analyse


                                 Fachwissen

                                                       Anwendungsdomäne

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                                                                                                                  Informatik |
                                                                                                                               14
Vertikale Wiederverwendung               Horizontale Wiederverwendung                       Wiederverwendung von Domänenwissen
Prinzipien: Sicherheit
 Hier: Föderativer Zugriff auf Daten und Funktionalität
 Authentifizierung
   • Überprüfung einer Identität mittels Benutzername und
       Kennwort
 Autorisierung
   • Einräumung und Zuweisung von Zugriffsrechten auf Daten und
       Funktionalität
 Datenschutz
   • Schutz personen- und organisationsbezogener Daten
 Data Governance
   • Generell geregelter Umgang, Speicherung, Verarbeitung und
     Verbreitung von Daten
   • Beinhaltet Überwachung und Management von Personen- und
     organisationsbezogener Daten


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Prinzipien: Benutzerinteraktion
 Benutzersicht
  • Einheitliche Benutzerschnittstellen
  • Einheitlicher Zugriff auf Geräte
 Entwicklersicht
  • Einfache Erweiterung und Anpassung
  • Nachträgliche Anpassung in kurzen Zyklen




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Prinzipien: Abstraktion von Daten
 Repräsentation
  • Darstellung nicht durch Ursprung oder Format
      eingeschränkt oder vorgegeben
 Abstraktion
  • Anbindung von unterschiedlichen Datenquellen
  • Einheitliche Sicht auf Informationsquellen
      unterschiedlichsten Typs




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Prinzipien: Erstellung & Strukturierung
 Zusammenführen heterogener Datenquellen
  • Unterschiedliche Formate und Strukturen
 Systematische Erstellung und Strukturierung
 Einheitliche Darstellung
  informationstechnischer Einheiten zur
  algorithmischen Verarbeitung




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                                                                                                Informatik   |   18
Prinzipien: Verwendung von Metadaten
 Semantik der Daten nicht global bekannt
 Beschreibung von Daten mittels Metadaten
 Interpretation von Daten unabhängig von
  Struktur, Art oder Quelle
 Evolution der Lösung nicht durch Art oder
  Struktur der Daten eingeschränkt
 Ermöglichen den Informationsraum einer
  Intelligenten Umgebung zu definieren

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Prinzipien: Verknüpfung von Daten
 Kontinuierlicher Datenstrom
 Keine in sich geschlossene Dateneinheiten
 Verknüpfung der Daten zur fortwährenden
  Ausweitung des Informationsraums
 Traversierung des Informationsraums




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Distributed and Self-organizing Computer Systems • Prof. Gaedke




WebComposition/WBS
VORGEHENSMODELL


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                                                                                                   Informatik   |   21
Vorgehensmodell: Ausganssituation
  • Neue Infrastrukturkomponenten
  • Außerbetriebnahme im Einsatz befindlicher
      Komponenten
  •   Ausfall von Systemkomponenten
  •   Änderungen aufgrund von Benutzerwünschen
  •   Neue technische Anforderungen und technische
      Weiterentwicklung
  •   Neue externe Dienstleister und Datenquellen
  •   Zeitgleiche Entwicklung verschiedener Teilsystem
      durch unterschiedliche Organisationseinheiten
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                                                                                                Informatik   |   22
Vorgehensmodell: Problemstellung
                                     Passive Systemevolution                                              Neue Systemkomponenten
Intelligente Umgebung




                                            Entwicklungs-                                                           Entwicklungs-
                                              fortschritt                                                             fortschritt
                               Entwicklungs-
                                 fortschritt




                               Geändertes                            Anwendungslandschaft                               Stabiles Teilsystem
                            Benutzerverhalten

                             Anwendung/Teilsystem                     Evolutionseffekt                                Entwicklungsprozess
                                                                      bidirektionaler Evolutionseffekt

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                                                                                                                           Informatik   |   23
Vorgehensmodell: Problemstellung
 Einfache Umsetzung und Implementierung des
  Vorgehensmodells
 Ausdünnung und einfache Anpassung (Tailoring)
 Für weitere Systemkomponenten offenes
  Vorgehensmodell
 Nachhaltige Entwicklung
 Teilprojekte in unterschiedlichen Entwicklungsphasen
 Evolution der Funktionalität (Berücksichtigung d.
  passiven Systemevolution)
 Unterstützung von Risikomanagement
 Wiederverwendungsorientiertes Vorgehensmodell
 Komponentenorientiertes Vorgehensmodell

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                                                                                                 Informatik   |   24
Vorgehensmodell: WebComposition/WBS

 Ausganspunkt:
  WebComposition
  Vorgehensmodell                                                Evolutions-
                                                                   analyse




                                     Evolutions-
                                    durchführung
                                                                                       Evolutions-
                                                                                         design



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                                                                                                 Informatik   |   25
WebComposition/WBS
 Dreistufiges Lösungskonzept
 Additiv zum WebComposition Vorgehensmodell
 Systemanalyse
   • Analyse geänderter und neuer Systemkomponenten
   • Strategische Planung auf Basis des Ist-Zustandes des Systems
 Systementwurf
   • Detaillierte Funktionsanalyse
   • Wiederverwendung von Komponenten, Wiederverwendung von
       Domänenwissen und Neuentwicklung
 Systemevolution
   • Anwendung zuvor erstellter Komponenten
   • Behandlung gegenseitiger Beeinflussungen von Systemkomponenten
   • Modellverifikation und -evolution
 Wiederverwendungsrepositorium
   • Speicherung von Prozessartefakten


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                                                                                                 Informatik   |   26
WebComposition/WBS
                                           Identifikation neuer/geänderter
                                                Systemkomponenten
                                                Systemkomponenten-
                                                    klassifizierung

                                           Definition des Evolutionsraumes

                                                  Systemanalyse

                                                 Evolutionsanalyse




             Komponentenevolution
                                                Wiederverwendungs-
                                                   repositorium                     Funktionsanalyse
                 Domäneneffekt
                                                                               Komponentenentwicklung
                Modellverifikation
                                                                                      Modellierung
               Systemevolution
                                                                                    Systementwurf
           Evolutionsdurchführung
                                                                                   Evolutionsdesign


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                                                                                                       Informatik   |   27
Systemanalyse
 Neue und geänderter Systemkomponenten
  identifizieren
  • Domänenspezifische Evolution beachten
  • Evolution der Domänenmenge
 Systemkomponenten klassifizieren
  • Prüfen ob auf bereits vorhanden Funktionalität
    zurückgegriffen werden kann
  • Möglichkeit der Adaption existierender
    Komponenten
 Definition des Evolutionsraums
  • Strategische Planung d. Funktionalitätsdefinition

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                                                                                                Informatik   |   28
Systementwurf
 Funktionsanalyse
  • Basiert auf Klassifizierung von
    Systemkomponenten und der
    Funktionalitätsdefinition
  • Spezifikation der benötigten Funktionalität
 Komponentenentwicklung
  • Neuentwicklung von Komponenten
 Modellierung
  • Überarbeitung des Systemmodells und der neuen
      Beziehungen zwischen Komponenten

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                                                                                                Informatik   |   29
Systemevolution
 Komponentenevolution
  • Adaption, Anpassung existierender Komponenten
  • Komposition, Kombination der Funktionalität
      mehrere existierender Komponenten
 Domäneneffekt
  • Evolution aufgrund gegenseitiger Beeinflussung
      neuer und angepasster Systemkomponenten
 Modellverifikation
  • Abgleich zwischen Modell und Ist-Zustand des
      Systems

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                                                                                                Informatik   |   30
Wiederverwendungsrepositorium
 Ablage von Prozessartefakten
  • Systemmodell
  • Datenstrukturen
  • Domänenfunktionalität
  • Benutzerschnittstellen
  • Geschäftslogik




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                                                                                                Informatik   |   31
Wiederverwendungsrepositorium
     Metadaten
                     Systemmodell
     Metadaten




                    Datenstrukturen




                                                                                             Metadaten
                                                                                                          Daten
     Metadaten




                 Domänenfunktionalität

                                                                                                          Betrieb
     Metadaten




                 Benutzerschnittstellen
                                                            Wiederverwendungs-
                                                               repositorium
     Metadaten




                    Geschäftslogik



             Anwendungsentwicklung

                                          Wiederverwendung                         nutzt

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                                                                                                           Informatik   |   32
Distributed and Self-organizing Computer Systems • Prof. Gaedke




WebComposition/Test
METHODEN


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                                                                                                   Informatik   |   33
Methoden: Ausgangssituation
 Testen im Web Engineering ein offener
  Forschungspunkt
 Mangelndes Bewusstsein bzgl. Entwurfs- und
  Entwicklungsprozessen in der Praxis
 Keine einheitlichen Ansätze im
  herkömmliches Testen für Intelligente
  Umgebungen



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                                                                                                Informatik   |   34
Methoden: Problemstellung
 Risikominimierung durch Testen
  • Was ist zu testen?
  • Wann wird getestet?
  • Wie wird getestet?
  • Was wird nicht getestet?
 Risikomanagement
  • Kosteneffizienter Umgang mit unerwarteten
      Situationen


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                                                                                                Informatik   |   35
WebComposition/Test
 Testen = Verifikation + Validierung
 Verifikation
  • Untersuchung nicht ausführbarer Artefakte
  • Korrekter Entwurf
  • Wird das Richtige entwickelt?
 Validierung
  • Untersuchung ausführbarer Artefakte
  • Sicherstellung von System- und
    Komponenteneigenschaften
  • Wurde richtig entwickelt?

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                                                                                                Informatik   |   36
WebComspoition/Test
 Phasen
  • Wann wird getestet
 Testobjekte
  • Was wird getestet, was wird nicht getestet
 Qualitätsmerkmale
  • Welche Aspekte werden getestet




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                                                                                                Informatik   |   37
WebComposition/Test
                                         Phasen



                Evolutionsdurchführung




                                                                     Zuverlässigkeit
                                                   Funktionalität




                                                                                                                 Recoverability
                                                                                       Nutzbarkeit
                        Evolutionsdesign




                                                                                                     Effizienz
                       Evolutionsanalyse
                                                                                                                                  Qualitätsmerkmale

               Inhalt und Struktur

                Ressourcen
    Infrastruktur und
           Umgebung


                                                                    Neue Aspekte der Testdimensionen
      Testobjekte




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                                                                                                                                              Informatik   |   38
WebComposition Testmodell
                                  Iteration t                                                        Iteration t+1

                             …   Systementwurf          Systemevolution        Systemanalyse        Systementwurf       Systemevolution        …
       Entwicklungsprozess
                                                          Überführung                                                           Überführung
                                  Neuentwicklung                                                    Weiterentwicklung

                                                                                Überführung
                                                          Adaption und                                                     Adaption und
                                                          Komposition                                                      Komposition
       Testzyklus




                                    Unit Tests



                                       Test        ja      Integrations           Modell-
                                    erfolgreich
                                                               Tests             Validierung
                                    nein
                                      Fehler                  Test        ja     Regressions
                                     beheben               erfolgreich              Tests
                                                           nein
                                                             Fehler                 Test       ja
                                                                                 erfolgreich         Last Tests
                                                            beheben
                                                                                  nein
                                                                                                        Test       ja
                                                                                                     erfolgreich        Platform Tests

                                                                                                     nein
                                                                                                     Probleme               Test         ja
                                                                                                                         erfolgreich          Überführung
                                                                                                     beheben
                                                                                                                         nein
                                                                                                                        Darstellung
                                                                                                                        korrigieren




 © 2011 Dipl.-Inform. Andreas Heil ∙ Professur VSR ∙ Fakultät für Informatik ∙ TU Chemnitz                                                         Oberseminar
                                                                                                                                                     Informatik   |   39
Ressourcenbasiertes Testen
 REST-Architekturstil
  • Client-Server
  • Zustandslosigkeit
  • Caching
  • Schnittstelle
  • Mehrschichtiges Systeme
  • Code-On-Demand




  © 2011 Dipl.-Inform. Andreas Heil ∙ Professur VSR ∙ Fakultät für Informatik ∙ TU Chemnitz   Oberseminar
                                                                                                Informatik   |   40
Fehlerklassifikation
 Ubiquitäres Versagen
  • Beobachtung eines Fehlers spiegelt nicht den
      zugrundeliegenden Defekt wieder
                                                                                         Beobachten des Fehlers
                                                                                         (Ubiquitäres Versagen)


                                                               Anwendungsversagen                Portal

                                                                                                                            [XML-RPC]


                                                                         Orga                                                                      Orga
                                                                          A                     [HTTP]                                              B
                       Web-spezifisches Versagen
                                                                                                           Anwendungsversagen




                                  [HTTP]                   [HTTP/REST]                                                     Applikation

                     Web-Dienst            Web-Dienst                                         Web-Dienst
                                                                                                                                           Netzwerk-
                                                        Dienstversagen                            [EIB]                         [TCP/IP]
                       [OSGi]               [ODATA]                                                                                        versagen
                                                                                trusts




                      Aktuator             Datenbank                IP A                         Sensor                         Dienst      IP B




                                                                 Geräteversage                                            Dienstversagen




  © 2011 Dipl.-Inform. Andreas Heil ∙ Professur VSR ∙ Fakultät für Informatik ∙ TU Chemnitz                                                           Oberseminar
                                                                                                                                                        Informatik   |   41
Fehlerklassifikation
 Klassifikation
  • Geräteversagen
  • Netzwerkversagen
  • Dienstversagen
  • Anwendungsversagen
  • Web-spezifisches Versagen
 Gewichtung der Komponenten aufgrund der
  Klassifikation


  © 2011 Dipl.-Inform. Andreas Heil ∙ Professur VSR ∙ Fakultät für Informatik ∙ TU Chemnitz   Oberseminar
                                                                                                Informatik   |   42
Risikomodell
                                                        4        5           6
                             Risikostufe
                                                 3           4           5
                                                                                    3

                                           2             3           4
                Systemrelevanz
                hoch
                                                     4           5           6

                                                3            4           5                 Multiplikator
                                                                                   2

                                           2            3            4
                mittel
                                    hoch                4        5           6

                                                 3           4           5
                           mittel                                                      1

                 niedrig                   2             3           4
              niedrig
                                                                                 Wahrscheinlichkeit
                                                                                 des Versagens
               Auswirkung niedrig              mittel        hoch
              des Versagens


 © 2011 Dipl.-Inform. Andreas Heil ∙ Professur VSR ∙ Fakultät für Informatik ∙ TU Chemnitz                 Oberseminar
                                                                                                             Informatik   |   43
Priorisierung


                                                          Geräteversagen
                                                Niedrig
                                                                                                0                3                 5         1
                                                                                             Risikostufe      Risikostufe      Risikostufe




                                                          Anwendungs-
                                                            versagen
                                                Niedrig
                                                                                                4                2                 6
                                                                                                                                             1
               Systemrelevanz (Multiplokator)




                                                                                             Risikostufe      Risikostufe      Risikostufe
                                                          Dienstversagen




                                                                                                2                5                 3
                                                Hoch




                                                                                                                                             3
                                                                                             Risikostufe      Risikostufe      Risikostufe
                                                            Web-spezifisches
                                                                               Versagen




                                                                                                0                2                 3
                                                Mittel




                                                                                                                                             2
                                                                                             Risikostufe      Risikostufe      Risikostufe
                                                          Netzwerkversagen
                                                Niedrig




                                                                                                2                5                 6         1
                                                                                             Risikostufe      Risikostufe      Risikostufe


                                                                                          Komponente A     Komponente B     Komponente C


               Risikobewertung                                                                   15              29                32


  © 2011 Dipl.-Inform. Andreas Heil ∙ Professur VSR ∙ Fakultät für Informatik ∙ TU Chemnitz                                                      Oberseminar
                                                                                                                                                   Informatik   |   44
Distributed and Self-organizing Computer Systems • Prof. Gaedke




WebComposition/DGS
WERKZEUG


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                                                                                                   Informatik   |   45
Werkzeug: Ausgangssituation
 Hardwarekomponenten
 Softwarekomponenten
 Unterschiedliche Technologien zur
  Verknüpfung
 Kein Standard zum Transport physischer
  Ressourcen ins WWW
 Wiederverwendung physischer Ressourcen



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                                                                                                Informatik   |   46
Werkzeug: Problemstellung
 Abstraktion von Daten
   • Einheitliche Sicht auf Informationsquellen
 Systematische Erstellung von Daten
   • Ressourcenunabhängige Verarbeitung
 Sicherheit
   • Zugriff auf Ressourcen , Definition von Akteuren
 Wiederverwendung von Komponenten
   • Anwendungsentwicklung, z.B. auf Basis von Mashups
 Evolution
   • Offenes System für zukünftige Entwicklungen
 Benutzerinteraktion
   • Anschauliche, nutzerfreundliche Repräsentation von
       Ressourcen, Abbildung von Geschäftsprozessen
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                                                                                                 Informatik   |   47
WebComposition/DGS

                                            HTTP-Schnittstelle (REST)

                    XML-RPC-Schnittstelle (POX)                                         SOAP-Schnittstelle (SOA)

                          REST Architekturstil                                      Dienstorientierte Architetkru




                                                        Engineering Anforderungen
                        Einsatz von Metadaten                                          Einsatz von Metadeten
      Einfachheit




                                                                                                                     Integration
                          Ressourcen-basiert                                              Prozess-basiert

                          Verknüpfte Inhalte                                          Datenbankfuntionalität

                               Web 2.0                                                   Geschäftszenarien




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                                                                                                                  Informatik       |   48
WebComposition/DGS
 Zweischichtiges Komponentenmodell
 Hohes Maß an Wiederverwendung
 Einfache Substitution oder Konvertierung von
  Komponenten
 Verknüpfung beliebiger Ressourcen
 Publish/Subscribe-Mechanismus
 Unterstützung bei der Generierung von
  Benutzerschnittstellen

  © 2011 Dipl.-Inform. Andreas Heil ∙ Professur VSR ∙ Fakultät für Informatik ∙ TU Chemnitz   Oberseminar
                                                                                                Informatik   |   49
DGS Komponentenmodell (1)

           WebComposition/DGS


                                                                                      Extensions
HTTP

                                                                                                        Authentication &
SOAP                                                               Access Rights                        Authorization
                                        Service
                                                                                   Access Control
                                       Component
POX

                                                                            Data                        Data Access
                                 IFilter
                 Input Filter                                                       Data Adapter

                                                    Meta Store
                                                                     Metadata

                Output Filter
                                 IFilter




       © 2011 Dipl.-Inform. Andreas Heil ∙ Professur VSR ∙ Fakultät für Informatik ∙ TU Chemnitz    Oberseminar
                                                                                                      Informatik   |   50
DGS Komponentenmodell (2)

            Verbunddienst

                                                               Authentifizierung &
                                                               Autorisierung
                                                                                         Sicherheit
              Web Seite

                                       HTTP

                                                 WebComposition
             DGS Client                              DGS

                                       SOAP

                                                                                      Speicherlösung
             SOA Client
                                                                    Datenzugriff




 © 2011 Dipl.-Inform. Andreas Heil ∙ Professur VSR ∙ Fakultät für Informatik ∙ TU Chemnitz            Oberseminar
                                                                                                        Informatik   |   51
Ressourcenmodell (1)

                                  Container (http://vsr.tu-chemnitz.de)                               VSR

                                          Informationsspeicher (/lectures)                                           besteht aus

                                                                                                 besteht aus
                                                                                                                                   Vorlesungen
                                          Informationsspeicher (/people)
                                                                                                                          besteht aus
Informationsraum




                                                 Element (/gaedke)                               Projekten
                                                                                                                                   beinhaltet
                                                                                                         Personen
                                                 Element (/heil)
                                                                                                                              beinhaltet         Gaedke
                                                                                                             beinhaltet                          hat veröffentlichet
                                                          Informationsspeicher (/publications)
                                                                                                                                        Heil

                                                           ...                                                            Brandt                    Publikationen
                                                   ...

                                          Information Store (/projects)

                                Container (https://...)


                                Container (http://...)




                    © 2011 Dipl.-Inform. Andreas Heil ∙ Professur VSR ∙ Fakultät für Informatik ∙ TU Chemnitz                       Oberseminar
                                                                                                                                      Informatik     |    52
Ressourcenmodell (2)
                                                                                 <rdf:Description rdf:about="http://vsr-data.tu-chemnitz.de/people/" >
                                                                                  <wcv:member rdf:resource=“http://vsr.tu-chemnitz.de/people/heil” />
URI                                                                              </rdf:Description>

           http://vsr-data.cs.tu-chemnitz.de/people/heil


Graph
                                                                  http://vsr-data.cs.tu-chemnitz.de/people/heil




       http://vsr-data.cs.tu-chemnitz.de/people/




http://vsr-data.cs.tu-chemnitz.de/


                                                                                 <rdf:Description rdf:about="http://vsr-data.tu-chemnit.de/" >
                                     http://vsr-data.cs.tu-chemnitz.de/...        <wcv:has rdf:resource=“http://vsr.tu-chemnitz.de/people” />
                                                                                 </rdf:Description>




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                                                                                                                                  Informatik     |   53
Distributed and Self-organizing Computer Systems • Prof. Gaedke




WebComposition/WCS
FORMALISMUS


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                                                                                                   Informatik   |   54
Formalismus: Ausganssituation
 Formale Beschreibung schwierig
  • Hohe Änderungsrate der Systemlandschaft
  • Momentaufnahme des Systems
  • Unterschiedliche Sachverhalte bedürfen
    verschiedener Granularität
  • Änderungen aufgrund passiver Systemevolution
    sind mit herkömmlichen Formalismen nur schwer
    zu erfassen



  © 2011 Dipl.-Inform. Andreas Heil ∙ Professur VSR ∙ Fakultät für Informatik ∙ TU Chemnitz   Oberseminar
                                                                                                Informatik   |   55
Formalismus: Problemstellung
 Integration des Formalismus
  • Kombination der formalen Beschreibung mit
      graphischer Notation
 Abstraktion
  • Unterschiedliche Konzepte auf einheitlichem
      Abstraktionsniveau abbilden
 Einheitliche Modellierung
  • Welche Modellierung eignet sich z.B. zur Anbindung
      an weitere Modelle
 Anbindung und Rückführung
  • Rückführung der formale Beschreibung in das
      Wiederverwendungsrepositorium

  © 2011 Dipl.-Inform. Andreas Heil ∙ Professur VSR ∙ Fakultät für Informatik ∙ TU Chemnitz   Oberseminar
                                                                                                Informatik   |   56
WebComposition/WCS
 Basierend auf dem Ambient Kalkül
 Beschreibung von Ressourcen (Ambients) …
  •   Eindeutige Identifikation von Ressourcen
  •   Lokale Prozesse
  •   Verschachtelung von Ressourcen
  •   Relokalisierung von Ressourcen
 … und deren Interkation
  •   Ambient I/O
  •   Parent I/O
  •   Ether I/O
  •   Remote I/O


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                                                                                                Informatik   |   57
Active-Folder
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    in m. P                                                         P
       Q                                         in m               Q

                                                                                           Input      (x). P(x)
                                    R                               R


m                                       m
      n                                                             n
                                                                                          Output          C              read             P(C)
       out m. P                                                         out m. P
          Q                out m                                           Q


           R                                 R


                       n

                             Q          open n          P
                                                        Q

                       open n. P




          © 2011 Dipl.-Inform. Andreas Heil ∙ Professur VSR ∙ Fakultät für Informatik ∙ TU Chemnitz               Oberseminar
                                                                                                                    Informatik   |   58
WAM-Modell
 Parent I/O
      ∇n〈M〉 ≡ mv in or.mv in os.                          Ambient I/O
      〈M〉rinvoke ≡ ∇ws〈param〉                                    ps≡ ps[!(x).P]
                                                           invoke ≡ mv in ps.〈param〉
                                                                R1                                                 R2
Ambient I/O                                                                                                 R3
         rs≡ rs[!(x).P]                  Web
   invoke ≡ mv in rs.〈param〉            Portal 1
                                                                         trusts
                                                                                                 Dienst 4


                                                                                                                     token ≡ t[open t.lock l. rpc]
                                                                                                                 sts2≡ t[in t. in r] | r[open t.release l]
                                       Dienst 1    Dienst 2                           Dienst 3



                                                                                                   DB2

                                         DB1              IP1                                                    IP2



                                                                Remote I/O        sr1≡ sr1 [ws | trust]
                  token ≡ t[open t.lock l. rpc]                                      sr2≡ sr2 [bs |…]
              sts1≡ t[in t. in r] | r[open t.release l]                             trust ≡ !open req
                                                                     bs ≡ bs[req[invoke] | mv. out bs. out sr2.in sr1]]




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Unterstützung der Systemevolution
 Überführung der graphischen WAM-Notation
  in WAM-RDF und zurück
 Überführung der Systemlandschaft, z.B. des
  Domäneneffekts aus WebComposition/DGS
  in WAM-RDF
 Rücktransformation in graphische WAM-
  Notation und
 Formalisierung der Beschreibung im WCM


  © 2011 Dipl.-Inform. Andreas Heil ∙ Professur VSR ∙ Fakultät für Informatik ∙ TU Chemnitz   Oberseminar
                                                                                                Informatik   |   60
Distributed and Self-organizing Computer Systems • Prof. Gaedke




Praktische
UMSETZUNG


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                                                                                                    Informatik   |   61
Umsetzung
 Weiterentwicklung des WebComposition/DGS
  an der VSR
                                               WebComposition/DGS


                                               Rückführung                 Rückführung

                                 DGS Navigationsdienst                    SA-REST

                                                          Rückführung

                                         RFID Infrastruktur                VodooIO Infrastruktur


                                                                              Rückführung

                                                 Workflow Unterstützung


                                           Partielle Rückführung           Partielle Rückführung

                                                     DGS Listen Manager
       Projekt




                 Projektdauer                 teilweise Rückführung          Projekt in Bearbeitung
                                              Rückführung                    Projekt abgeschlossen

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                                                                                                        Informatik   |   62
Anwendungsszenario e-Home
 Microsoft Research und fischertechnik




  © 2011 Dipl.-Inform. Andreas Heil ∙ Professur VSR ∙ Fakultät für Informatik ∙ TU Chemnitz   Oberseminar
                                                                                                Informatik   |   63
Anwendungsszenario Sensornetzwerk
 Freie Universität Berlin und Microsoft Research




  © 2011 Dipl.-Inform. Andreas Heil ∙ Professur VSR ∙ Fakultät für Informatik ∙ TU Chemnitz   Oberseminar
                                                                                                Informatik   |   64
Anwendungsszenario Unternehmensdaten (1)

 TU Chemnitz                                                          Einstiegsseite




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                                                                        RDF Browser           Spezifische
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Anwendungsszenario Unternehmensdaten (2)

 International Society for Web Engineering
                                                                            ICWE 2008
                                                                           Publikationen




                                                                                           Erweiterbare
              Referenzierte
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               Metadaten




  © 2011 Dipl.-Inform. Andreas Heil ∙ Professur VSR ∙ Fakultät für Informatik ∙ TU Chemnitz               Oberseminar
                                                                                                            Informatik   |   66
Zusammenfassung
 Effektive Anwendungsentwicklung auf Basis
  der vorgestellten Prinzipien ist für Intelligente
  Umgebungen möglich
  • Vorgehensmodell: WebComposition/WBS
  • Methoden: WebComposition/Test
  • Werkzeug: WebComposition/DGS
  • Formalismus: WebComposition/WCS




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                                                                                                 Informatik   |   67
Distributed and Self-organizing Computer Systems • Prof. Gaedke




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Anwendungsentwicklung fuer Intelligente Umgebungen im Web Engineering

  • 1. Distributed and Self-organizing Computer Systems • Prof. Gaedke VSR|EDU Oberseminar Informatik Anwendungsentwicklung für Intelligente Umgebungen im Web Engineering Dipl.-Inform. Andreas Heil Fakultät für Informatik Professur für Verteilte und Selbstorganisierende Rechnersysteme andreas.heil@informatik.tu-chemnitz.de Sept. 1st, 2007 Tools for Schools Vorlesung PVS |
  • 2. Agenda  Beiträge und Motivation  Grundlagen und Prinzipien  Vorgehensmodell  Methode  Werkzeug  Formalismus  Praktische Anwendung  Zusammenfassung © 2011 Dipl.-Inform. Andreas Heil ∙ Professur VSR ∙ Fakultät für Informatik ∙ TU Chemnitz Oberseminar Informatik | 2
  • 3. Beiträge und Motivation  Thema: Ganzheitlicher Ansatz zur Anwendungsentwicklung für Intelligenten Umgebungen im Web Engineering  Ziel: Entwicklung konkreter konstruktiver Elemente für die Anwendungsentwicklung  Vision: Die ingenieurmäßig, d.h. planbare, kosteneffiziente als auch technisch fundierte Entwicklung von Anwendungen für Intelligente Umgebungen zu ermöglichen © 2011 Dipl.-Inform. Andreas Heil ∙ Professur VSR ∙ Fakultät für Informatik ∙ TU Chemnitz Oberseminar Informatik | 3
  • 4. Intelligente Umgebungen Software A Software B Externe Kommunikation Steuerung Daten PC Gebäudeautomation Daten Daten Steuerung Infrastruktur A Infrastruktur B Daten- austausch © 2011 Dipl.-Inform. Andreas Heil ∙ Professur VSR ∙ Fakultät für Informatik ∙ TU Chemnitz Oberseminar Informatik | 4
  • 5. Konstruktive Elemente Werkzeuge Formalismen Prinzipien Methoden Vorgehensmodell © 2011 Dipl.-Inform. Andreas Heil ∙ Professur VSR ∙ Fakultät für Informatik ∙ TU Chemnitz Oberseminar Informatik | 5
  • 6. Konstruktive Elemente • Entwicklung konstruktiver Elemente für die Anwendungsentwicklung • Prinzipien für die Anwendungsentwicklung in Intelligenten Umgebungen • Geeignetes Vorgehensmodell mit evolutionärem Charakter zur systematischen und strukturierten Entwicklung, Betrieb und Weiterentwicklung • Methoden zur Risikominimierung zur effizienten und kostengünstigen Entwicklung • Werkzeuge zur zielorientierten Entwicklung • Formalismen zur differenzierten Abstraktion der Ereignisbeschreibung zur methodischen Analyse © 2011 Dipl.-Inform. Andreas Heil ∙ Professur VSR ∙ Fakultät für Informatik ∙ TU Chemnitz Oberseminar Informatik | 6
  • 7. Grundlagen Web- Web- Semantik Föderation Anwendungen Dienste Web Intelligente Umgebung Daten Metadaten Kontext Daten Sensorik Aktuatorik WAN LAN Drahtlosnetzwerk Infrastruktur © 2011 Dipl.-Inform. Andreas Heil ∙ Professur VSR ∙ Fakultät für Informatik ∙ TU Chemnitz Oberseminar Informatik | 7
  • 8. Distributed and Self-organizing Computer Systems • Prof. Gaedke Grundlagen PRINZIPIEN © 2011 Dipl.-Inform. Andreas Heil ∙ Professur VSR ∙ Fakultät für Informatik ∙ TU Chemnitz Oberseminar Informatik | 8
  • 9. Prinzipien  Evolution  Wiederverwendung  Sicherheit  Benutzerinterkation  Abstraktion von Daten  Systematische Erstellung und Strukturierung von Daten  Verwendung von Metadaten  Verknüpfung von Daten © 2011 Dipl.-Inform. Andreas Heil ∙ Professur VSR ∙ Fakultät für Informatik ∙ TU Chemnitz Oberseminar Informatik | 9
  • 10. Prinzipien: Evolution  Evolutionsfähige Systeme • Unterliegen stetigem Wandel • i.d.R. nicht vollständig spezifiziert • teilweise Implementierung • ausreichend funktionsfähig um aktuelle Probleme zu lösen © 2011 Dipl.-Inform. Andreas Heil ∙ Professur VSR ∙ Fakultät für Informatik ∙ TU Chemnitz Oberseminar Informatik | 10
  • 11. Prinzipien: Evolution  Evolution der Domänenmenge • Erweiterung des Systems um zusätzliche Anwendungsdomänen • stellt neue Funktionalität bereit  Domänenspezifische Evolution • Erweitert und verbessert existierende Anwendungsdomänen • ändert existierende Funktionalität  Föderative Evolution • Erweiterung um durch Dritte bereitgestellte Funktionalität  Passive Systemevolution • Veränderung des Leistungsumfangs einer Anwendungsdomäne durch hinzugewonnene oder verlorengegangene Funktionalität © 2011 Dipl.-Inform. Andreas Heil ∙ Professur VSR ∙ Fakultät für Informatik ∙ TU Chemnitz Oberseminar Informatik | 11
  • 12. Prinzipien: Evolution (II) Anwendungsdomäne Evolutionsbus Organisation B Anwendungsdomäne Organisation A Anwendungsdomäne Evolution der Domänenmenge Domänenspezifische Evolution Passive Systemevolution Föderative Evolution © 2011 Dipl.-Inform. Andreas Heil ∙ Professur VSR ∙ Fakultät für Informatik ∙ TU Chemnitz Oberseminar Informatik | 12
  • 13. Prinzipien: Wiederverwendung  Horizontale Wiederverwendung • Fördert Wiederverwendung von konkreten Softwareartefakten innerhalb einer Phase • Geringe Änderungsrate < 25%  Vertikale Wiederverwendung • Wiederverwendung von entwicklungsbezogenem Fachwissen über eine Phasen hinweg und betrifft Entwicklung, Qualitätssicherung und Entwurf  Wiederverwendung von Domänenwissen • Übertragung von Fachwissen auf Anwendungsdomänen mit ähnlichem Sachverhalt • Einmal entwickelte Konzepte mit minimaler Anpassung wiederzuverwenden © 2011 Dipl.-Inform. Andreas Heil ∙ Professur VSR ∙ Fakultät für Informatik ∙ TU Chemnitz Oberseminar Informatik | 13
  • 14. Prinzipien: Wiederverwendung Anwendungsdomäne Anwendungsdomäne Evolution Lebenszyklus Komponente Entwurf Domänenwissen Analyse Fachwissen Anwendungsdomäne © 2011 Dipl.-Inform. Andreas Heil ∙ Professur VSR ∙ Fakultät für Informatik ∙ TU Chemnitz Oberseminar Informatik | 14 Vertikale Wiederverwendung Horizontale Wiederverwendung Wiederverwendung von Domänenwissen
  • 15. Prinzipien: Sicherheit  Hier: Föderativer Zugriff auf Daten und Funktionalität  Authentifizierung • Überprüfung einer Identität mittels Benutzername und Kennwort  Autorisierung • Einräumung und Zuweisung von Zugriffsrechten auf Daten und Funktionalität  Datenschutz • Schutz personen- und organisationsbezogener Daten  Data Governance • Generell geregelter Umgang, Speicherung, Verarbeitung und Verbreitung von Daten • Beinhaltet Überwachung und Management von Personen- und organisationsbezogener Daten © 2011 Dipl.-Inform. Andreas Heil ∙ Professur VSR ∙ Fakultät für Informatik ∙ TU Chemnitz Oberseminar Informatik | 15
  • 16. Prinzipien: Benutzerinteraktion  Benutzersicht • Einheitliche Benutzerschnittstellen • Einheitlicher Zugriff auf Geräte  Entwicklersicht • Einfache Erweiterung und Anpassung • Nachträgliche Anpassung in kurzen Zyklen © 2011 Dipl.-Inform. Andreas Heil ∙ Professur VSR ∙ Fakultät für Informatik ∙ TU Chemnitz Oberseminar Informatik | 16
  • 17. Prinzipien: Abstraktion von Daten  Repräsentation • Darstellung nicht durch Ursprung oder Format eingeschränkt oder vorgegeben  Abstraktion • Anbindung von unterschiedlichen Datenquellen • Einheitliche Sicht auf Informationsquellen unterschiedlichsten Typs © 2011 Dipl.-Inform. Andreas Heil ∙ Professur VSR ∙ Fakultät für Informatik ∙ TU Chemnitz Oberseminar Informatik | 17
  • 18. Prinzipien: Erstellung & Strukturierung  Zusammenführen heterogener Datenquellen • Unterschiedliche Formate und Strukturen  Systematische Erstellung und Strukturierung  Einheitliche Darstellung informationstechnischer Einheiten zur algorithmischen Verarbeitung © 2011 Dipl.-Inform. Andreas Heil ∙ Professur VSR ∙ Fakultät für Informatik ∙ TU Chemnitz Oberseminar Informatik | 18
  • 19. Prinzipien: Verwendung von Metadaten  Semantik der Daten nicht global bekannt  Beschreibung von Daten mittels Metadaten  Interpretation von Daten unabhängig von Struktur, Art oder Quelle  Evolution der Lösung nicht durch Art oder Struktur der Daten eingeschränkt  Ermöglichen den Informationsraum einer Intelligenten Umgebung zu definieren © 2011 Dipl.-Inform. Andreas Heil ∙ Professur VSR ∙ Fakultät für Informatik ∙ TU Chemnitz Oberseminar Informatik | 19
  • 20. Prinzipien: Verknüpfung von Daten  Kontinuierlicher Datenstrom  Keine in sich geschlossene Dateneinheiten  Verknüpfung der Daten zur fortwährenden Ausweitung des Informationsraums  Traversierung des Informationsraums © 2011 Dipl.-Inform. Andreas Heil ∙ Professur VSR ∙ Fakultät für Informatik ∙ TU Chemnitz Oberseminar Informatik | 20
  • 21. Distributed and Self-organizing Computer Systems • Prof. Gaedke WebComposition/WBS VORGEHENSMODELL © 2011 Dipl.-Inform. Andreas Heil ∙ Professur VSR ∙ Fakultät für Informatik ∙ TU Chemnitz Oberseminar Informatik | 21
  • 22. Vorgehensmodell: Ausganssituation • Neue Infrastrukturkomponenten • Außerbetriebnahme im Einsatz befindlicher Komponenten • Ausfall von Systemkomponenten • Änderungen aufgrund von Benutzerwünschen • Neue technische Anforderungen und technische Weiterentwicklung • Neue externe Dienstleister und Datenquellen • Zeitgleiche Entwicklung verschiedener Teilsystem durch unterschiedliche Organisationseinheiten © 2011 Dipl.-Inform. Andreas Heil ∙ Professur VSR ∙ Fakultät für Informatik ∙ TU Chemnitz Oberseminar Informatik | 22
  • 23. Vorgehensmodell: Problemstellung Passive Systemevolution Neue Systemkomponenten Intelligente Umgebung Entwicklungs- Entwicklungs- fortschritt fortschritt Entwicklungs- fortschritt Geändertes Anwendungslandschaft Stabiles Teilsystem Benutzerverhalten Anwendung/Teilsystem Evolutionseffekt Entwicklungsprozess bidirektionaler Evolutionseffekt © 2011 Dipl.-Inform. Andreas Heil ∙ Professur VSR ∙ Fakultät für Informatik ∙ TU Chemnitz Oberseminar Informatik | 23
  • 24. Vorgehensmodell: Problemstellung  Einfache Umsetzung und Implementierung des Vorgehensmodells  Ausdünnung und einfache Anpassung (Tailoring)  Für weitere Systemkomponenten offenes Vorgehensmodell  Nachhaltige Entwicklung  Teilprojekte in unterschiedlichen Entwicklungsphasen  Evolution der Funktionalität (Berücksichtigung d. passiven Systemevolution)  Unterstützung von Risikomanagement  Wiederverwendungsorientiertes Vorgehensmodell  Komponentenorientiertes Vorgehensmodell © 2011 Dipl.-Inform. Andreas Heil ∙ Professur VSR ∙ Fakultät für Informatik ∙ TU Chemnitz Oberseminar Informatik | 24
  • 25. Vorgehensmodell: WebComposition/WBS  Ausganspunkt: WebComposition Vorgehensmodell Evolutions- analyse Evolutions- durchführung Evolutions- design © 2011 Dipl.-Inform. Andreas Heil ∙ Professur VSR ∙ Fakultät für Informatik ∙ TU Chemnitz Oberseminar Informatik | 25
  • 26. WebComposition/WBS  Dreistufiges Lösungskonzept  Additiv zum WebComposition Vorgehensmodell  Systemanalyse • Analyse geänderter und neuer Systemkomponenten • Strategische Planung auf Basis des Ist-Zustandes des Systems  Systementwurf • Detaillierte Funktionsanalyse • Wiederverwendung von Komponenten, Wiederverwendung von Domänenwissen und Neuentwicklung  Systemevolution • Anwendung zuvor erstellter Komponenten • Behandlung gegenseitiger Beeinflussungen von Systemkomponenten • Modellverifikation und -evolution  Wiederverwendungsrepositorium • Speicherung von Prozessartefakten © 2011 Dipl.-Inform. Andreas Heil ∙ Professur VSR ∙ Fakultät für Informatik ∙ TU Chemnitz Oberseminar Informatik | 26
  • 27. WebComposition/WBS Identifikation neuer/geänderter Systemkomponenten Systemkomponenten- klassifizierung Definition des Evolutionsraumes Systemanalyse Evolutionsanalyse Komponentenevolution Wiederverwendungs- repositorium Funktionsanalyse Domäneneffekt Komponentenentwicklung Modellverifikation Modellierung Systemevolution Systementwurf Evolutionsdurchführung Evolutionsdesign © 2011 Dipl.-Inform. Andreas Heil ∙ Professur VSR ∙ Fakultät für Informatik ∙ TU Chemnitz Oberseminar Informatik | 27
  • 28. Systemanalyse  Neue und geänderter Systemkomponenten identifizieren • Domänenspezifische Evolution beachten • Evolution der Domänenmenge  Systemkomponenten klassifizieren • Prüfen ob auf bereits vorhanden Funktionalität zurückgegriffen werden kann • Möglichkeit der Adaption existierender Komponenten  Definition des Evolutionsraums • Strategische Planung d. Funktionalitätsdefinition © 2011 Dipl.-Inform. Andreas Heil ∙ Professur VSR ∙ Fakultät für Informatik ∙ TU Chemnitz Oberseminar Informatik | 28
  • 29. Systementwurf  Funktionsanalyse • Basiert auf Klassifizierung von Systemkomponenten und der Funktionalitätsdefinition • Spezifikation der benötigten Funktionalität  Komponentenentwicklung • Neuentwicklung von Komponenten  Modellierung • Überarbeitung des Systemmodells und der neuen Beziehungen zwischen Komponenten © 2011 Dipl.-Inform. Andreas Heil ∙ Professur VSR ∙ Fakultät für Informatik ∙ TU Chemnitz Oberseminar Informatik | 29
  • 30. Systemevolution  Komponentenevolution • Adaption, Anpassung existierender Komponenten • Komposition, Kombination der Funktionalität mehrere existierender Komponenten  Domäneneffekt • Evolution aufgrund gegenseitiger Beeinflussung neuer und angepasster Systemkomponenten  Modellverifikation • Abgleich zwischen Modell und Ist-Zustand des Systems © 2011 Dipl.-Inform. Andreas Heil ∙ Professur VSR ∙ Fakultät für Informatik ∙ TU Chemnitz Oberseminar Informatik | 30
  • 31. Wiederverwendungsrepositorium  Ablage von Prozessartefakten • Systemmodell • Datenstrukturen • Domänenfunktionalität • Benutzerschnittstellen • Geschäftslogik © 2011 Dipl.-Inform. Andreas Heil ∙ Professur VSR ∙ Fakultät für Informatik ∙ TU Chemnitz Oberseminar Informatik | 31
  • 32. Wiederverwendungsrepositorium Metadaten Systemmodell Metadaten Datenstrukturen Metadaten Daten Metadaten Domänenfunktionalität Betrieb Metadaten Benutzerschnittstellen Wiederverwendungs- repositorium Metadaten Geschäftslogik Anwendungsentwicklung Wiederverwendung nutzt © 2011 Dipl.-Inform. Andreas Heil ∙ Professur VSR ∙ Fakultät für Informatik ∙ TU Chemnitz Oberseminar Informatik | 32
  • 33. Distributed and Self-organizing Computer Systems • Prof. Gaedke WebComposition/Test METHODEN © 2011 Dipl.-Inform. Andreas Heil ∙ Professur VSR ∙ Fakultät für Informatik ∙ TU Chemnitz Oberseminar Informatik | 33
  • 34. Methoden: Ausgangssituation  Testen im Web Engineering ein offener Forschungspunkt  Mangelndes Bewusstsein bzgl. Entwurfs- und Entwicklungsprozessen in der Praxis  Keine einheitlichen Ansätze im herkömmliches Testen für Intelligente Umgebungen © 2011 Dipl.-Inform. Andreas Heil ∙ Professur VSR ∙ Fakultät für Informatik ∙ TU Chemnitz Oberseminar Informatik | 34
  • 35. Methoden: Problemstellung  Risikominimierung durch Testen • Was ist zu testen? • Wann wird getestet? • Wie wird getestet? • Was wird nicht getestet?  Risikomanagement • Kosteneffizienter Umgang mit unerwarteten Situationen © 2011 Dipl.-Inform. Andreas Heil ∙ Professur VSR ∙ Fakultät für Informatik ∙ TU Chemnitz Oberseminar Informatik | 35
  • 36. WebComposition/Test  Testen = Verifikation + Validierung  Verifikation • Untersuchung nicht ausführbarer Artefakte • Korrekter Entwurf • Wird das Richtige entwickelt?  Validierung • Untersuchung ausführbarer Artefakte • Sicherstellung von System- und Komponenteneigenschaften • Wurde richtig entwickelt? © 2011 Dipl.-Inform. Andreas Heil ∙ Professur VSR ∙ Fakultät für Informatik ∙ TU Chemnitz Oberseminar Informatik | 36
  • 37. WebComspoition/Test  Phasen • Wann wird getestet  Testobjekte • Was wird getestet, was wird nicht getestet  Qualitätsmerkmale • Welche Aspekte werden getestet © 2011 Dipl.-Inform. Andreas Heil ∙ Professur VSR ∙ Fakultät für Informatik ∙ TU Chemnitz Oberseminar Informatik | 37
  • 38. WebComposition/Test Phasen Evolutionsdurchführung Zuverlässigkeit Funktionalität Recoverability Nutzbarkeit Evolutionsdesign Effizienz Evolutionsanalyse Qualitätsmerkmale Inhalt und Struktur Ressourcen Infrastruktur und Umgebung Neue Aspekte der Testdimensionen Testobjekte © 2011 Dipl.-Inform. Andreas Heil ∙ Professur VSR ∙ Fakultät für Informatik ∙ TU Chemnitz Oberseminar Informatik | 38
  • 39. WebComposition Testmodell Iteration t Iteration t+1 … Systementwurf Systemevolution Systemanalyse Systementwurf Systemevolution … Entwicklungsprozess Überführung Überführung Neuentwicklung Weiterentwicklung Überführung Adaption und Adaption und Komposition Komposition Testzyklus Unit Tests Test ja Integrations Modell- erfolgreich Tests Validierung nein Fehler Test ja Regressions beheben erfolgreich Tests nein Fehler Test ja erfolgreich Last Tests beheben nein Test ja erfolgreich Platform Tests nein Probleme Test ja erfolgreich Überführung beheben nein Darstellung korrigieren © 2011 Dipl.-Inform. Andreas Heil ∙ Professur VSR ∙ Fakultät für Informatik ∙ TU Chemnitz Oberseminar Informatik | 39
  • 40. Ressourcenbasiertes Testen  REST-Architekturstil • Client-Server • Zustandslosigkeit • Caching • Schnittstelle • Mehrschichtiges Systeme • Code-On-Demand © 2011 Dipl.-Inform. Andreas Heil ∙ Professur VSR ∙ Fakultät für Informatik ∙ TU Chemnitz Oberseminar Informatik | 40
  • 41. Fehlerklassifikation  Ubiquitäres Versagen • Beobachtung eines Fehlers spiegelt nicht den zugrundeliegenden Defekt wieder Beobachten des Fehlers (Ubiquitäres Versagen) Anwendungsversagen Portal [XML-RPC] Orga Orga A [HTTP] B Web-spezifisches Versagen Anwendungsversagen [HTTP] [HTTP/REST] Applikation Web-Dienst Web-Dienst Web-Dienst Netzwerk- Dienstversagen [EIB] [TCP/IP] [OSGi] [ODATA] versagen trusts Aktuator Datenbank IP A Sensor Dienst IP B Geräteversage Dienstversagen © 2011 Dipl.-Inform. Andreas Heil ∙ Professur VSR ∙ Fakultät für Informatik ∙ TU Chemnitz Oberseminar Informatik | 41
  • 42. Fehlerklassifikation  Klassifikation • Geräteversagen • Netzwerkversagen • Dienstversagen • Anwendungsversagen • Web-spezifisches Versagen  Gewichtung der Komponenten aufgrund der Klassifikation © 2011 Dipl.-Inform. Andreas Heil ∙ Professur VSR ∙ Fakultät für Informatik ∙ TU Chemnitz Oberseminar Informatik | 42
  • 43. Risikomodell 4 5 6 Risikostufe 3 4 5 3 2 3 4 Systemrelevanz hoch 4 5 6 3 4 5 Multiplikator 2 2 3 4 mittel hoch 4 5 6 3 4 5 mittel 1 niedrig 2 3 4 niedrig Wahrscheinlichkeit des Versagens Auswirkung niedrig mittel hoch des Versagens © 2011 Dipl.-Inform. Andreas Heil ∙ Professur VSR ∙ Fakultät für Informatik ∙ TU Chemnitz Oberseminar Informatik | 43
  • 44. Priorisierung Geräteversagen Niedrig 0 3 5 1 Risikostufe Risikostufe Risikostufe Anwendungs- versagen Niedrig 4 2 6 1 Systemrelevanz (Multiplokator) Risikostufe Risikostufe Risikostufe Dienstversagen 2 5 3 Hoch 3 Risikostufe Risikostufe Risikostufe Web-spezifisches Versagen 0 2 3 Mittel 2 Risikostufe Risikostufe Risikostufe Netzwerkversagen Niedrig 2 5 6 1 Risikostufe Risikostufe Risikostufe Komponente A Komponente B Komponente C Risikobewertung 15 29 32 © 2011 Dipl.-Inform. Andreas Heil ∙ Professur VSR ∙ Fakultät für Informatik ∙ TU Chemnitz Oberseminar Informatik | 44
  • 45. Distributed and Self-organizing Computer Systems • Prof. Gaedke WebComposition/DGS WERKZEUG © 2011 Dipl.-Inform. Andreas Heil ∙ Professur VSR ∙ Fakultät für Informatik ∙ TU Chemnitz Oberseminar Informatik | 45
  • 46. Werkzeug: Ausgangssituation  Hardwarekomponenten  Softwarekomponenten  Unterschiedliche Technologien zur Verknüpfung  Kein Standard zum Transport physischer Ressourcen ins WWW  Wiederverwendung physischer Ressourcen © 2011 Dipl.-Inform. Andreas Heil ∙ Professur VSR ∙ Fakultät für Informatik ∙ TU Chemnitz Oberseminar Informatik | 46
  • 47. Werkzeug: Problemstellung  Abstraktion von Daten • Einheitliche Sicht auf Informationsquellen  Systematische Erstellung von Daten • Ressourcenunabhängige Verarbeitung  Sicherheit • Zugriff auf Ressourcen , Definition von Akteuren  Wiederverwendung von Komponenten • Anwendungsentwicklung, z.B. auf Basis von Mashups  Evolution • Offenes System für zukünftige Entwicklungen  Benutzerinteraktion • Anschauliche, nutzerfreundliche Repräsentation von Ressourcen, Abbildung von Geschäftsprozessen © 2011 Dipl.-Inform. Andreas Heil ∙ Professur VSR ∙ Fakultät für Informatik ∙ TU Chemnitz Oberseminar Informatik | 47
  • 48. WebComposition/DGS HTTP-Schnittstelle (REST) XML-RPC-Schnittstelle (POX) SOAP-Schnittstelle (SOA) REST Architekturstil Dienstorientierte Architetkru Engineering Anforderungen Einsatz von Metadaten Einsatz von Metadeten Einfachheit Integration Ressourcen-basiert Prozess-basiert Verknüpfte Inhalte Datenbankfuntionalität Web 2.0 Geschäftszenarien © 2011 Dipl.-Inform. Andreas Heil ∙ Professur VSR ∙ Fakultät für Informatik ∙ TU Chemnitz Oberseminar Informatik | 48
  • 49. WebComposition/DGS  Zweischichtiges Komponentenmodell  Hohes Maß an Wiederverwendung  Einfache Substitution oder Konvertierung von Komponenten  Verknüpfung beliebiger Ressourcen  Publish/Subscribe-Mechanismus  Unterstützung bei der Generierung von Benutzerschnittstellen © 2011 Dipl.-Inform. Andreas Heil ∙ Professur VSR ∙ Fakultät für Informatik ∙ TU Chemnitz Oberseminar Informatik | 49
  • 50. DGS Komponentenmodell (1) WebComposition/DGS Extensions HTTP Authentication & SOAP Access Rights Authorization Service Access Control Component POX Data Data Access IFilter Input Filter Data Adapter Meta Store Metadata Output Filter IFilter © 2011 Dipl.-Inform. Andreas Heil ∙ Professur VSR ∙ Fakultät für Informatik ∙ TU Chemnitz Oberseminar Informatik | 50
  • 51. DGS Komponentenmodell (2) Verbunddienst Authentifizierung & Autorisierung Sicherheit Web Seite HTTP WebComposition DGS Client DGS SOAP Speicherlösung SOA Client Datenzugriff © 2011 Dipl.-Inform. Andreas Heil ∙ Professur VSR ∙ Fakultät für Informatik ∙ TU Chemnitz Oberseminar Informatik | 51
  • 52. Ressourcenmodell (1) Container (http://vsr.tu-chemnitz.de) VSR Informationsspeicher (/lectures) besteht aus besteht aus Vorlesungen Informationsspeicher (/people) besteht aus Informationsraum Element (/gaedke) Projekten beinhaltet Personen Element (/heil) beinhaltet Gaedke beinhaltet hat veröffentlichet Informationsspeicher (/publications) Heil ... Brandt Publikationen ... Information Store (/projects) Container (https://...) Container (http://...) © 2011 Dipl.-Inform. Andreas Heil ∙ Professur VSR ∙ Fakultät für Informatik ∙ TU Chemnitz Oberseminar Informatik | 52
  • 53. Ressourcenmodell (2) <rdf:Description rdf:about="http://vsr-data.tu-chemnitz.de/people/" > <wcv:member rdf:resource=“http://vsr.tu-chemnitz.de/people/heil” /> URI </rdf:Description> http://vsr-data.cs.tu-chemnitz.de/people/heil Graph http://vsr-data.cs.tu-chemnitz.de/people/heil http://vsr-data.cs.tu-chemnitz.de/people/ http://vsr-data.cs.tu-chemnitz.de/ <rdf:Description rdf:about="http://vsr-data.tu-chemnit.de/" > http://vsr-data.cs.tu-chemnitz.de/... <wcv:has rdf:resource=“http://vsr.tu-chemnitz.de/people” /> </rdf:Description> © 2011 Dipl.-Inform. Andreas Heil ∙ Professur VSR ∙ Fakultät für Informatik ∙ TU Chemnitz Oberseminar Informatik | 53
  • 54. Distributed and Self-organizing Computer Systems • Prof. Gaedke WebComposition/WCS FORMALISMUS © 2011 Dipl.-Inform. Andreas Heil ∙ Professur VSR ∙ Fakultät für Informatik ∙ TU Chemnitz Oberseminar Informatik | 54
  • 55. Formalismus: Ausganssituation  Formale Beschreibung schwierig • Hohe Änderungsrate der Systemlandschaft • Momentaufnahme des Systems • Unterschiedliche Sachverhalte bedürfen verschiedener Granularität • Änderungen aufgrund passiver Systemevolution sind mit herkömmlichen Formalismen nur schwer zu erfassen © 2011 Dipl.-Inform. Andreas Heil ∙ Professur VSR ∙ Fakultät für Informatik ∙ TU Chemnitz Oberseminar Informatik | 55
  • 56. Formalismus: Problemstellung  Integration des Formalismus • Kombination der formalen Beschreibung mit graphischer Notation  Abstraktion • Unterschiedliche Konzepte auf einheitlichem Abstraktionsniveau abbilden  Einheitliche Modellierung • Welche Modellierung eignet sich z.B. zur Anbindung an weitere Modelle  Anbindung und Rückführung • Rückführung der formale Beschreibung in das Wiederverwendungsrepositorium © 2011 Dipl.-Inform. Andreas Heil ∙ Professur VSR ∙ Fakultät für Informatik ∙ TU Chemnitz Oberseminar Informatik | 56
  • 57. WebComposition/WCS  Basierend auf dem Ambient Kalkül  Beschreibung von Ressourcen (Ambients) … • Eindeutige Identifikation von Ressourcen • Lokale Prozesse • Verschachtelung von Ressourcen • Relokalisierung von Ressourcen  … und deren Interkation • Ambient I/O • Parent I/O • Ether I/O • Remote I/O © 2011 Dipl.-Inform. Andreas Heil ∙ Professur VSR ∙ Fakultät für Informatik ∙ TU Chemnitz Oberseminar Informatik | 57
  • 58. Active-Folder m m n n n in m. P P Q in m Q Input (x). P(x) R R m m n n Output C read P(C) out m. P out m. P Q out m Q R R n Q open n P Q open n. P © 2011 Dipl.-Inform. Andreas Heil ∙ Professur VSR ∙ Fakultät für Informatik ∙ TU Chemnitz Oberseminar Informatik | 58
  • 59. WAM-Modell Parent I/O ∇n〈M〉 ≡ mv in or.mv in os. Ambient I/O 〈M〉rinvoke ≡ ∇ws〈param〉 ps≡ ps[!(x).P] invoke ≡ mv in ps.〈param〉 R1 R2 Ambient I/O R3 rs≡ rs[!(x).P] Web invoke ≡ mv in rs.〈param〉 Portal 1 trusts Dienst 4 token ≡ t[open t.lock l. rpc] sts2≡ t[in t. in r] | r[open t.release l] Dienst 1 Dienst 2 Dienst 3 DB2 DB1 IP1 IP2 Remote I/O sr1≡ sr1 [ws | trust] token ≡ t[open t.lock l. rpc] sr2≡ sr2 [bs |…] sts1≡ t[in t. in r] | r[open t.release l] trust ≡ !open req bs ≡ bs[req[invoke] | mv. out bs. out sr2.in sr1]] © 2011 Dipl.-Inform. Andreas Heil ∙ Professur VSR ∙ Fakultät für Informatik ∙ TU Chemnitz Oberseminar Informatik | 59
  • 60. Unterstützung der Systemevolution  Überführung der graphischen WAM-Notation in WAM-RDF und zurück  Überführung der Systemlandschaft, z.B. des Domäneneffekts aus WebComposition/DGS in WAM-RDF  Rücktransformation in graphische WAM- Notation und  Formalisierung der Beschreibung im WCM © 2011 Dipl.-Inform. Andreas Heil ∙ Professur VSR ∙ Fakultät für Informatik ∙ TU Chemnitz Oberseminar Informatik | 60
  • 61. Distributed and Self-organizing Computer Systems • Prof. Gaedke Praktische UMSETZUNG © 2011 Dipl.-Inform. Andreas Heil ∙ Professur VSR ∙ Fakultät für Informatik ∙ TU Chemnitz Oberseminar Informatik | 61
  • 62. Umsetzung  Weiterentwicklung des WebComposition/DGS an der VSR WebComposition/DGS Rückführung Rückführung DGS Navigationsdienst SA-REST Rückführung RFID Infrastruktur VodooIO Infrastruktur Rückführung Workflow Unterstützung Partielle Rückführung Partielle Rückführung DGS Listen Manager Projekt Projektdauer teilweise Rückführung Projekt in Bearbeitung Rückführung Projekt abgeschlossen © 2011 Dipl.-Inform. Andreas Heil ∙ Professur VSR ∙ Fakultät für Informatik ∙ TU Chemnitz Oberseminar Informatik | 62
  • 63. Anwendungsszenario e-Home  Microsoft Research und fischertechnik © 2011 Dipl.-Inform. Andreas Heil ∙ Professur VSR ∙ Fakultät für Informatik ∙ TU Chemnitz Oberseminar Informatik | 63
  • 64. Anwendungsszenario Sensornetzwerk  Freie Universität Berlin und Microsoft Research © 2011 Dipl.-Inform. Andreas Heil ∙ Professur VSR ∙ Fakultät für Informatik ∙ TU Chemnitz Oberseminar Informatik | 64
  • 65. Anwendungsszenario Unternehmensdaten (1)  TU Chemnitz Einstiegsseite Darstellung Projekte als RSS Feed Personen Publikationen Spezifische Spezifische Publikation Person Ressource Darstellung im OpenLink RDF Browser Spezifische als PDF Projektseite © 2011 Dipl.-Inform. Andreas Heil ∙ Professur VSR ∙ Fakultät für Informatik ∙ TU Chemnitz Oberseminar Informatik | 65
  • 66. Anwendungsszenario Unternehmensdaten (2)  International Society for Web Engineering ICWE 2008 Publikationen Erweiterbare Referenzierte Metadaten Metadaten © 2011 Dipl.-Inform. Andreas Heil ∙ Professur VSR ∙ Fakultät für Informatik ∙ TU Chemnitz Oberseminar Informatik | 66
  • 67. Zusammenfassung  Effektive Anwendungsentwicklung auf Basis der vorgestellten Prinzipien ist für Intelligente Umgebungen möglich • Vorgehensmodell: WebComposition/WBS • Methoden: WebComposition/Test • Werkzeug: WebComposition/DGS • Formalismus: WebComposition/WCS © 2011 Dipl.-Inform. Andreas Heil ∙ Professur VSR ∙ Fakultät für Informatik ∙ TU Chemnitz Oberseminar Informatik | 67
  • 68. Distributed and Self-organizing Computer Systems • Prof. Gaedke Danke für Ihre Aufmerksamkeit! FRAGEN © 2011 Dipl.-Inform. Andreas Heil ∙ Professur VSR ∙ Fakultät für Informatik ∙ TU Chemnitz Oberseminar Informatik | 68

Hinweis der Redaktion

  1. Part://Vorlesung PVS