Design and analysis of process choreographies [Elektronische Ressource] / Gero Decker

Gero Decker

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• Publié par: universitat_potsdam
• Publié le: 01 janvier 2009
• Nombre de lectures: 24
• Langue: Deutsch
• Poids de l'ouvrage: 2 Mo

Extrait

DESIGN AND ANALYSIS OF PROCESS CHOREOGRAPHIES
GERO DECKER
BUSINESS PROCESS TECHNOLOGY GROUP
HASSO PLATTNER INSTITUTE, UNIVERSITY OF POTSDAM
POTSDAM, GERMANY
DISSERTATION
ZUR ERLANGUNG DES GRADES EINES
DOKTORS DER NATURWISSENSCHAFTEN
— DR. RER. NAT. —
— DOCTORAL THESIS —
17 DECEMBER 2009This work is licensed under a Creative Commons License:
Attribution 3.0 Germany
To view a copy of this license visit
http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/de/deed.en















































Published online at the
Institutional Repository of the University of Potsdam:
URL http://opus.kobv.de/ubp/volltexte/2010/4076/
URN urn:nbn:de:kobv:517-opus-40761
http://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:517-opus-40761 Zusammenfassung
Elektronische Integration zwischen Organisationen erfordert eine prazise¨ Spezifikation des In-
teraktionsverhaltens: Informationssysteme, die Kommunikation per Telefon, Fax und Email
ablosen,¨ konnen¨ nichtsoflexibelundselbstandig¨ aufAusnahmesituationenreagierenwieMen-
schen. Choreographien ermoglichen¨ es, Interaktionsverhalten genau zu spezifizieren. Diese
Modellezahlen¨ diebeteiligtenRollen,dieerlaubtenInteraktionen,NachrichteninhalteundVer-
haltensabhangigk¨ eiten auf und dienen somit als Interaktionsvertrag zwischen den Organisatio-
nen. AuchalsAusgangspunktfur¨ eineAnpassungexistierenderProzesseundSystemesowiefur¨
dieImplementierungneuerSoftwarekomponentenfindenChoreographienAnwendung.
Da ein Vergleich von Choreographiemodellierungssprachen in der Literatur bislang fehlt,
prasentiert¨ dieseArbeiteinenAnforderungskatalog,deralsBasisfur¨ eineEvaluierungexistieren-
der Sprachen angewandt wird. Im Kern fuhrt¨ diese Arbeit Spracherweiterungen ein, um die
Schwachen¨ existierenderSprachenzuuberwinden.¨ DievorgestelltenErweiterungenadressieren
dabeiModellierungaufkonzeptionellerundauftechnischerEbene.
Beim Verlinkungsmodellierungsstil werden Verhaltensabhangigk¨ eiten innerhalb der betei-
ligtenRollenspezifiziertunddasInteraktionsverhaltenentstehtdurcheineVerlinkungderKom-
¨ ¨munikationsaktivitaten. Diese Arbeit stellt einige “Anti-Pattern” fur die Verlinkungsmodel-
lierung vor, welche wiederum Untersuchungen bzgl. Choreographiesprachen des Interaktions-
modellierungsstils motivieren. Hier werden Interaktionen als atomare Block¨ e verstanden und
Verhaltensabhangigk¨ eiten werden global definiert. Diese Arbeit fuhrt¨ zwei neue Choreogra-
phiesprachen dieses zweiten Modellierungsstils ein, welche bereits in industrielle Standardi-
sierungsinitiativeneingeflossensind.
Wahrend¨ aufdereinen Seite zahlreicheFallstricke derVerlinkungsmodellierungumgangen
werden,konnen¨ inInteraktionsmodellenallerdingsneueAnomalienentstehen. EineChoreogra-
phie kann z.B. “unrealisierbar” sein, d.h. es ist nicht moglich¨ interagierende Rollen zu finden,
diezusammengenommendasspezifizierteVerhaltenabbilden. DiesesPhanomen¨ wirdindieser
Arbeituber¨ verschiedeneDimensionenvonRealisierbarkeituntersucht.
iiiiv DesignandAnalysisofProcessChoreographiesAbstract
With the rise of electronic integration between organizations, the need for a precise specifica-
tion of interaction behavior increases. Information systems, replacing interaction previously
carried out by humans via phone, faxes and emails, require a precise specification for handling
allpossiblesituations. Suchinteractionbehaviorisdescribedinprocesschoreographies. Chore-
ographies enumerate the roles involved, the allowed interactions, the message contents and the
behavioraldependenciesbetweeninteractions. Choreographiesserveasinteractioncontractand
are the starting point for adapting existing business processes and systems or for implementing
newsoftwarecomponents.
As a thorough analysis and comparison of choreography modeling languages is missing in
the literature, this thesis introduces a requirements framework for choreography languages and
uses it for comparing current choreography languages. Language proposals for overcoming the
limitationsaregivenforymodelingontheconceptualandonthetechnicallevel.
Usinganinterconnectionmodelingstyle,behavioraldependenciesaredefinedonaper-role
basis and different roles are interconnected using message flow. This thesis reveals a number
of modeling “anti-patterns” for interconnection modeling, motivating further investigations on
choreographylanguagesfollowingtheinteractionmodelingstyle. Here,interactionsareseenas
atomicbuildingblocksandthebehavioraldependenciesbetweenthemaredefinedglobally. Two
novellanguageproposalsareputforwardforthismodelingstylewhichhavealreadyinfluenced
industrialstandardizationinitiatives.
While avoiding many of the pitfalls of interconnection modeling, new anomalies can arise
in interaction models. A choreography might not be realizable, i.e. there does not exist a set of
interactingrolesthatcollectivelyrealizethespecifiedbehavior. Thisthesisinvestigatesdifferent
dimensionsofrealizability.
vvi DesignandAnalysisofProcessChoreographiesAcknowledgements
In the course of working on my PhD thesis I was lucky to be surrounded by a number of very
inspiring fellow researchers who constantly provided feedback and input. By chance, I got
involved in a choreography research project in 2006. The project was jointly carried out by
SAP Research and the Queensland University of Technology. Thanks, Alistair Barros, Marlon
Dumas,JohannesMariaZahaandArthurterHofstedeforteachingmehowtodosolidresearch
andforpushingmetowardstheinterestingquestionsinthefieldofchoreographies.
Especially the collaborations with Oliver Kopp and Frank Leymann from the University of
Stuttgart,NielsLohmannfromtheUniversityofRostockandJanMendlingfromtheHumboldt
University of Berlin resulted in significant steps forward. Oliver guided me in the technicali-
ties of web services, Niels was an excellent sparring partner for all formal issues and Jan even
introducedmetotheworldofempiricalresearch.
My fellow researchers of the Business Process Technology group also deserve big thanks
forinspiringdiscussionsandplentyoffeedback. Especiallymakingthefirstresearchstepswith
Frank Puhlmann, writing the BPMN-book The Process [117] with Alexander Grosskopf and
workingonBPMpaperswithHagenOverdick,MatthiasWeidlichandAhmedAwadhavebeen
abigmotivation. ThankstothegreatworkofallcontributorsoftheOryxproject. Thisenabled
me to very efficiently realize my software prototypes and save precious time. I would also like
to thank my reviewers Gregor Engels and Wil van der Aalst for their extensive feedback on my
thesisandthereviewersatconferencesandworkshopsfortheirmanyinsightfulreviews.
Last but not least I want to thank Mathias Weske, my PhD supervisor, who gave me all the
supportimaginableinpursuingmyresearchwork. Hiscontinuousfeedbackandencouragement
wereavitalpartintheendeavorofmyPhDthesis.
viiviii DesignandAnalysisofProcessChoreographiesContents
Abstract v
Acknowledgements vii
1 Introduction 1
1.1 MotivatingExample . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
1.2 ChoreographyTerminology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
1.3 ProblemStatement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
1.4 ScientificContribution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
1.5 OutlineofthisThesis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
1.6 Publications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
2 RelatedWork 13
2.1 BusinessProcessManagement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
2.2 Service-orientedArchitecture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
2.2.1 WebServices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
2.2.2 WebServiceOrchestrations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
2.3 ChoreographyLanguages . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
2.3.1 MessageSequenceCharts(MSC) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
2.3.2 BusinessProcessModelingNotation(BPMN) . . . . . . . . . . . . . 20
2.3.3SchemaSpecificationstandard(BPSS) . . . . . . . . 22
2.3.4 UMLCommunicationDiagrams . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
2.3.5 BusinessProcessExecutionLanguage(BPEL) . . . . . . . . . . . . . 25
2.3.6 WebServicesChoreographyDescriptionLanguage(WS-CDL) . . . . 26
2.3.7 OtherChoreographyLanguages . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
2.4 ChoreographyFormalisms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
2.4.1 CommunicatingFiniteStateMachines . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
2.4.2 ConversationModels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
2.4.3 OpenNets. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
2.4.4 Pi-calculus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
2.4.5 OtherFormalisms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
2.4.6 ChoreographyLanguageFormalizations . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
2.5 CorrectnessofChoreographies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .