Architecture-driven design and configuration of messaging systems

Abstract

Heutzutage ist die Nutzung von Services als Grundbausteine für die Entwicklung von komplexen und zuverlässigen Systemen ein etabliertes Verfahren. Diese Systeme werden aus mehreren Services zusammengestellt, wobei jeder von ihnen eine spezielle (Teil-) Aufgabe in dem Gesamtsystem übernimmt. Ein solches System hat die Eigenschaften von locker gekoppelten Services, unvorhergesehenen Service Verfügbarkeiten, dynamisch verändernder Anzahl an Service-Instanzen und sollte falls möglich kein zentrales Steuerungssystem haben. Neben anderen Methoden ist die nachrichtenbasierte Kommunikation eine gute und natürliche Weise für die Kommunikation zwischen den Services. Dennoch ist die Konstruktion und Entwicklung eines konsistenten, nachrichtenbasierten Service-Systems nicht trivial. Speziell ist es ein großes Problem, ein System zu erhalten, in dem die Nachrichten so weitergeleitet werden, wie es in der Planung des Systems vorgesehen ist. Während sich bei Orchestration- und Choreography-basierten Ansätzen die Entwicklung von Systemen auf Workflow-basierten Architekturen als erfolgreich erwies, sind sie nicht sehr nützlich für Systeme mit einer nachrichtenbasierten Architektur. Jedoch kann, in verschiedenen Szenarien, eine nachrichtenbasierte Architektur besser geeignet sein, um komplexe Service-Systeme zu entwickeln, die die oben beschriebenen Eigenschaften haben. Das Ziel dieser Arbeit ist es zu untersuchen, wie ein Software Architektur-zentrierter Ansatz verwendet werden kann, um nachrichtenbasierte Service-Systeme entwerfen und konfigurieren zu können. Dafür verwenden wir eine Architecture Description Language (ADL), um die Architektur des Systems modellieren zu können, und um die Nachricht relevanten Aspekte konfigurieren zu können. Weiters wird eine Konsistenzprüfung auf dem ADL Dokument durchgeführt, um die Konsistenz des modellierten Systems zu gewährleisten. Das Paket wird durch eine Architektur-zu-Konfigurations Transformation abgeschlossen, die sicherstellt, dass das geplante System ordnungsgemäß umgesetzt wird. Des Weiteren können Veränderungen die zu einem späteren Zeiptunkt getätigt werden, in das bereits transformierte System integriert werden, ohne dass Informationen verloren gehen. Um die Nützlichkeit dieses Ansatzes zu beweisen wird ein Prototyp, auf der Grundlage von xADL und Archstudio 4, entwickelt.

Nowadays, the use of services as the foundation stone, to develop a complex and reliable system, is an established method. These systems are composed of several services, where each of them fulfills a special (sub-)task in the overall service-oriented system. Such a system has the characteristics of extremely loose coupled services, unpredictable service availability, dynamically changing numbers of service instances and discourages a central execution control system. Among other methods, a message-based communication is an approved and natural way for the services to communicate. Nevertheless the design and development of a consistent message-based service system isn't trivial at all. To be more specific, it is a major problem to achieve an overall consistent configuration, where the messages get routed as it is provided in the design of the system. Whereas orchestration and choreography-based approaches have proved to be successful in designing composite services in workflow-centric styled systems, they aren't quite as useful in systems with a message-centric architecture. Though, in different scenarios, a message-centric architecture can be a better match for complex service systems that have the characteristics outlined above. The goal of this work is to investigate how a software architecture-centric approach can be used to design and configure message-based service systems. More specifically, the approach uses an architecture description language (ADL) to model the high-level architecture of a message-based service system, and to configure the message relevant aspects of the services, respectively system. Furthermore, consistency checking is performed on the ADL document to ensure the consistency of the system. Finally, the package is completed by an architecture-to-configuration transformation, which ensures the correct implementation of the planned system. Furthermore changes of the system, which may be done at a later point in time, are propagated to the already transformed system without losing any information. To prove the utility of the approach, a prototype, on basis of xADL and ArchStudio 4, is developed.