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KOBRA - Dokumentenserver der Universität Kassel  → Fachbereiche  → FB 16 Elektrotechnik / Informatik  → Informatik   → Verteilte Systeme  → Dissertationen 

Please use this identifier to cite or link to this item: http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:hebis:34-2009122131562

Title: Autonomes Performance-Management in dienstorientierten Architekturen
Authors: Schmid, Markus
???metadata.dc.subject.swd???: Serviceorientierte Architektur
???metadata.dc.subject.ddc???: 004 - Informatik (Data processing Computer science)
Issue Date: 21-Dec-2009
Abstract: Die Bedeutung des Dienstgüte-Managements (SLM) im Bereich von Unternehmensanwendungen steigt mit der zunehmenden Kritikalität von IT-gestützten Prozessen für den Erfolg einzelner Unternehmen. Traditionell werden zur Implementierung eines wirksamen SLMs Monitoringprozesse in hierarchischen Managementumgebungen etabliert, die einen Administrator bei der notwendigen Rekonfiguration von Systemen unterstützen. Auf aktuelle, hochdynamische Softwarearchitekturen sind diese hierarchischen Ansätze jedoch nur sehr eingeschränkt anwendbar. Ein Beispiel dafür sind dienstorientierte Architekturen (SOA), bei denen die Geschäftsfunktionalität durch das Zusammenspiel einzelner, voneinander unabhängiger Dienste auf Basis deskriptiver Workflow-Beschreibungen modelliert wird. Dadurch ergibt sich eine hohe Laufzeitdynamik der gesamten Architektur. Für das SLM ist insbesondere die dezentrale Struktur einer SOA mit unterschiedlichen administrativen Zuständigkeiten für einzelne Teilsysteme problematisch, da regelnde Eingriffe zum einen durch die Kapselung der Implementierung einzelner Dienste und zum anderen durch das Fehlen einer zentralen Kontrollinstanz nur sehr eingeschränkt möglich sind. Die vorliegende Arbeit definiert die Architektur eines SLM-Systems für SOA-Umgebungen, in dem autonome Management-Komponenten kooperieren, um übergeordnete Dienstgüteziele zu erfüllen: Mithilfe von Selbst-Management-Technologien wird zunächst eine Automatisierung des Dienstgüte-Managements auf Ebene einzelner Dienste erreicht. Die autonomen Management-Komponenten dieser Dienste können dann mithilfe von Selbstorganisationsmechanismen übergreifende Ziele zur Optimierung von Dienstgüteverhalten und Ressourcennutzung verfolgen. Für das SLM auf Ebene von SOA Workflows müssen temporär dienstübergreifende Kooperationen zur Erfüllung von Dienstgüteanforderungen etabliert werden, die sich damit auch über mehrere administrative Domänen erstrecken können. Eine solche zeitlich begrenzte Kooperation autonomer Teilsysteme kann sinnvoll nur dezentral erfolgen, da die jeweiligen Kooperationspartner im Vorfeld nicht bekannt sind und – je nach Lebensdauer einzelner Workflows – zur Laufzeit beteiligte Komponenten ausgetauscht werden können. In der Arbeit wird ein Verfahren zur Koordination autonomer Management-Komponenten mit dem Ziel der Optimierung von Antwortzeiten auf Workflow-Ebene entwickelt: Management-Komponenten können durch Übertragung von Antwortzeitanteilen untereinander ihre individuellen Ziele straffen oder lockern, ohne dass das Gesamtantwortzeitziel dadurch verändert wird. Die Übertragung von Antwortzeitanteilen wird mithilfe eines Auktionsverfahrens realisiert. Technische Grundlage der Kooperation bildet ein Gruppenkommunikationsmechanismus. Weiterhin werden in Bezug auf die Nutzung geteilter, virtualisierter Ressourcen konkurrierende Dienste entsprechend geschäftlicher Ziele priorisiert. Im Rahmen der praktischen Umsetzung wird die Realisierung zentraler Architekturelemente und der entwickelten Verfahren zur Selbstorganisation beispielhaft für das SLM konkreter Komponenten vorgestellt. Zur Untersuchung der Management-Kooperation in größeren Szenarien wird ein hybrider Simulationsansatz verwendet. Im Rahmen der Evaluation werden Untersuchungen zur Skalierbarkeit des Ansatzes durchgeführt. Schwerpunkt ist hierbei die Betrachtung eines Systems aus kooperierenden Management-Komponenten, insbesondere im Hinblick auf den Kommunikationsaufwand. Die Evaluation zeigt, dass ein dienstübergreifendes, autonomes Performance-Management in SOA-Umgebungen möglich ist. Die Ergebnisse legen nahe, dass der entwickelte Ansatz auch in großen Umgebungen erfolgreich angewendet werden kann.Looking at the increasing complexity of today's IT applications and IT processes and the overall importance of IT services for business success, an effective service level management (SLM) is vital for competitive enterprises. Traditionally, monitoring processes have to be implemented based on hierarchically organized management platforms to support SLM efficiently: monitoring data is aggregated in a central location and supports a human administrator in his decisions on how to reconfigure a managed system. However, this hierarchical management approach cannot be applied to today's highly dynamic software architectures. A good example for this is the Service Oriented Architecture (SOA) concept: in a SOA, executable workflow descriptions orchestrate independent services to realize a business process. This results in a highly dynamic runtime behavior. The decentralized structure of a SOA with services belonging to different administrative domains prevents an efficient SLM. In addition, SOA services do hide their underlying implementation, therefore control operations are difficult to realize. This thesis presents the architecture for a SLM system for SOA-based application systems. Key architectural elements are autonomous management components that cooperate to fulfill globally defined service level objectives. The approach uses self-management techniques for automating the SLM of a single service. Autonomous management components for individual SOA services may then optimize global resource usage and quality of service based on management-level self-organization. In order to establish workflow-level SLM in a SOA, a temporary collaboration of services in potentially different administrative domains is necessary. The collaboration of autonomous system components has to be established in a decentralized fashion as the participating services cannot be determined in advance. In addition, the set of participating services may be change at runtime. The thesis presents an approach for coordinating autonomous management components for SOA services that focuses on optimizing the overall response time of a workflow: management components can either tighten or loosen their individual response time objectives by trading response time shares with other participating components in a way that does not affect the globally defined objective. Trading of response times is based on an auctioning protocol. Technically the auctioning protocol is realized with the help of a group communication mechanism. In addition, an approach for aligning service resource usage in virtualized environments with business-level objectives is discussed. The implementation of the approach comprises all central architectural elements and focuses on the developed mechanisms for component self-organization. The resulting prototype has been used for SLM of dedicated business components. In order to be able to evaluate scenarios with large numbers of cooperating services, a hybrid simulation approach has been implemented. The evaluation focuses primarily on the communication overhead introduced by the cooperation of autonomous management components. Evaluation results show that performance management in SOA environments can be realized through collaboration of autonomous management components. Simulation results suggest that the approach can be successfully applied to large scenarios.
URI: urn:nbn:de:hebis:34-2009122131562
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