Grundsätzliche Integrationsziele und -probleme

1 Einleitung Die Integration verschiedenartiger Informationssysteme und Datenquel- len ist eine ständig wiederkehrende Anforderung in der Praxis betrieb- licher Informationssysteme. Neben dem „klassischen“ Anwendungsbe- reich in der operativen Datenverarbeitung ist die Integration z. B. auch bei der Realisierung von Data-Warehouse-Systemen und Unternehmen- sportalen von zentraler Bedeutung. Integration spielt darüber hinaus auch für eine sanfte Migration von Alt- auf Neusysteme eine wesentli- che Rolle, da in der Übergangsphase Alt- und Neusystem zusammenar- beiten müssen. Bei all diesen Vorhaben treten ähnliche organisatorische, methodische und technische Probleme auf. Übersicht 1.1 Entwicklung des Gebietes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 1.2 Einordnung von Enterprise Application Integration . . . . . . . . . . 3 1.3 Fokussierung auf die konzeptuelle und technische Integration 5 1.4 Inhalt des Buches . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 1 1.1 Entwicklung des Gebietes Abbildung 1.1 stellt die Entwicklung der Architekturen betrieblicher In- formationssysteme von Mainframe-Systemen hin zu modernen Client- Server-Systemen mit Workflow-Management und Geschäftslogik dar. Client Client Client Web Server Web Server Terminal Client Workflow Application Management Server Application Server Business Mainframe Server Database Logic Server Database Server Database Server Abbildung 1.1 Entwick- lung der Architekturen (a) (b) (c) (d) (e) t Monolithische Systeme Mitte der 60er Jahre war das Zeitalter der Großrechner mit zentraler Verwaltung der Daten und Zugriff aller Anwendungsprogramme auf die Daten über einheitliche Schnittstellen des Datenbankmanagementsys- tems (DBMS). Damit waren zentrale Zugriffskontrolle, Integritätskontrol- le, Synchronisation von Transaktionen, etc. möglich. In Abbildung 1.1(a) soll der ∗, in Anlehnung an Klassendiagramme in der Unified Modeling Language (UML) [Oes01] andeuten, dass ein (zentraler) Mainframe mit vielen Nutzer-Terminals verbunden ist. Jedes Terminal (z. B. VT100) ist nur mit einem Mainframe verbunden. In den 70er und 80er Jahren begann der Übergang zu Client/Server- -Systemen mit einer Dezentralisierung der Datenverarbeitung (siehe Ab- Client-Server-Systeme bildung 1.1(b)). Es entstanden Insellösungen und die Heterogenität von Hard- und Software nahm zu. Isoliert voneinander entwickelte Anwen- dungen und unabhängig voneinander entstandene Datenbestände, die aber oft logisch zusammengehören, waren das Ergebnis. Redundante Speicherung auf verschiedenen Rechnern führte zu zueinander inkonsis- tenten Daten. Für den Weg von zentralen monolithischen Systemen hin „Downsizing“ zu dezentralen Systemen wurde der Begriff „Downsizing“ geprägt. Abbildung 1.1 (c) illustriert nun die Aufsplittung auf der Serverseite in Anwendungs- und Datenbankserver, wie dies z. B. SAP R/3 aufweist. Mit der Einführung des World Wide Web erfuhr der Client eine Aufteilung in Client und Web Server (siehe Abbildung 1.1(d)). Eine weitere Zunahme 2 1 Einleitung an Komplexität folgt aus der Trennung des Anwendungsservers in Work- flow-Management und Geschäftslogik (siehe Abbildung 1.1(e)). Gegenwärtig entsteht zunehmend der Wunsch, die verteilt gespeicherten und unabhängig voneinander verwalteten, aber inhaltlich zusammenge- hörigen Daten, wieder logisch zusammenzubringen. Eine zentrale Spei- Integration und Kopp- cherung aller Daten auf einem Rechner (Mainframe) wäre aus Sicht der lung heterogener Sys- teme Administration als ein integriertes System [Sch92] wünschenswert, ist aber im Allgemeinen nicht möglich. Das Ziel ist daher eine Integration und Kopplung. Weder ist eine redundante Speicherung aller Daten über- all, noch ist eine zentrale Speicherung aller Daten auf einem Rechner möglich bzw. sinnvoll. Durch Möglichkeiten der Vernetzung heterogener Rechner sind entsprechende technische Voraussetzungen gegeben. Ein entfernter Zugriff auf Daten ist in der Regel (effizient) möglich. Mit leicht erhältlichen, preisgünstigen PCs wandelten sich die mono- lithischen Mainframesysteme zu Client-Server-Systemen. Jedoch nutzte die Client-Präsentationsschicht oft einfach eine Terminalemulation oh- ne Veränderung der Server(Mainframe)-Seite. Dennoch sind die Vorteile der Trennung einer bestimmten Präsentationsschicht überzeugend, ins- besondere weil diverse (Remote) Client-Systeme mehr oder weniger un- abhängig vom Mainframe entwickelt werden können. In einem nächs- ten Schritt erkannte man, dass ähnliche Vorteile entstehen bei der Ent- kopplung des Datenmanagements und der Geschäftslogik. Dies führte zu den Drei-Schichten-Architekturen, die Stand der Technik sind (siehe auch Stand der Technik: Abbildung 1.2). Durch die Identifikation verschiedener Geschäftslogik- Drei-Schichten- Architekturen Schichten (z. B. eine weitere Strukturierung der Mittelschicht) und/oder die Einführung zusätzlicher Datenzugriffsschichten (z. B. Identifizierung weiterer Schichten in der Datenschicht) tauchten die Mehrschichtenar- chitekturen auf. Insbesondere moderne Middleware-Plattformen mit ihrer Bereitstellung von Anwendungsservern für serverseitige Komponenten (wie J2EE und .NET) und vordefinierten Datenzugriffsmethoden über Container und standardisierte Zugriffstechniken (ODBC, JDBC, usw.) unterstützen Mehr- schichtenarchitekturen als eine grundlegende Technologie. 1.2 Einordnung von Enterprise Application Integration Abbildung 1.2 zeigt die üblichen Architekturebenen für betriebliche In- formationssysteme: Architekturebenen von Organisationseinheiten > Geschäftsarchitektur: In dieser Ebene werden die Organisationss- truktur und die Arbeitsabläufe für die Geschäftsregeln und -prozesse definiert. 1.2 Einordnung von Enterprise Application Integration 3 > Anwendungsarchitektur: Diese Ebene beschreibt die Implementie- rung des Geschäftskonzepts durch die Unternehmensanwendungen. > Technologische Architektur: Die Informations- und Kommunikations- infrastruktur wird auf dieser Ebene realisiert. Geschäfts- Geschäfts- architektur architektur Anwendungs- Anwendungs- architektur architektur Technologische Technologische Architektur Architektur Abbildung 1.2 Architek- turebenen für betriebli- Organisationseinheit Organisationseinheit che Informationssysteme Zur systematischen Behandlung der Integrationsthematik wurden ver- Ebenen der Integration schiedene Modelle entwickelt. In [Has00a] wird die Systemintegration anhand dieses Drei-Ebenen-Modells diskutiert (siehe Abbildung 1.3). In- tegration kann horizontal und vertikal erfolgen.

2 Grundsätzliche Integrationsziele und -probleme Grundsätzlich lassen sich zwei unterschiedliche Anwendungsbereiche und Ziele der Systemintegration unterscheiden: > Ein Anwendungsbereich ist die Konsistenzsicherung von mehrfach gespeicherten Daten. Hier wird die Integration von Systemen zur Vermeidung von Mehrfacherfassungen, Inkonsistenzen, etc. einge- setzt. > Der andere Anwendungsbereich verwendet die Systemintegration, um einen globalen Zugriff auf Informationssysteme zu erhalten. Durch Systemintegration soll so ein Zugriff auf alle unternehmens- relevanten Daten gewährleistet werden. In diesem Kapitel gehen wir zunächst auf einige zentrale Begriffe ein, bevor wir uns detailliert mit der Integration von Datenbanken und An- wendungssystemen beschäftigen. Praktisch alle Integrationsprobleme lassen sich auf die Aspekte Hetero- genität, Autonomie und Verteilung zurückführen. Deswegen stehen diese Konzepte im Zentrum dieses Kapitels. Übersicht 2.1 Zum Begriff föderierter Informationssysteme . . . . . . . . . . . . . . . 12 2.2 Klassifikation von föderierten Informationssystemen . . . . . . . . 14 2.3 Integrationsebenen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 11 2.1 Zum Begriff föderierter Informationssysteme Ausgehend von politischen Föderationen betrachten wir föderierte Infor- mationssysteme (Informationssystem-Föderationen, in bestimmten Kontex- ten auch föderierte Datenbanksysteme genannt) als Analogon in der be- Politische Föderation trieblichen Datenverarbeitung. Der Begriff Föderation entstammt der Po- litik. Mit diesem Begriff werden bestimmte politische Ordnungen von Staaten und Staatenverbünden bezeichnet. Ein Beispiel ist die Bundes- republik Deutschland: Beispiel In der staatlichen Ordnung der Bundesrepublik Deutschland gibt es die Bundesrepublik Bundesländer (als Teilstaaten) mit eigener Gesetzgebung und Rechtsspre- Deutschland chung. Die Bundesrepublik ist der föderale Zusammenschluss der Bun- desländer, wobei bestimmte Aufgaben und Kompetenzen auf den Bund als übergeordnete Institution übertragen werden. Für alle Bundesländer gelten gemeinsame Regeln, die z. B. durch das Grundgesetz oder durch entsprechende Bundesgesetze festgelegt werden. In dieser speziellen Form der Föderation sind die Bundesländer nur be- dingt autonom. Im Zusammenwirken entstehen zudem immer wieder Konflikte durch konkurrierende Gesetzgebung. Solche Konflikte können einerseits zwischen dem Bund und den einzelnen Bundesländern auf- treten, insbesondere in Bereichen, in denen der Bund die Rahmenbedin- gungen festlegen darf, aber die Länder in eigenen Gesetzen die konkrete Ausgestaltung bestimmen. Andererseits treten dabei auch Konflikte zwi- schen den einzelnen Bundesländern auf, da unterschiedliche Regelungen zu nicht vergleichbaren oder übertragbaren Situationen führen können. Weitere Beispiele für Föderationen Weitere Beispiele In der Politik gibt es vielfältige (real existierende) Föderationen, die in für Föderationen Hinblick auf ihre konkrete Ausprägung sehr unterschiedlich sein können. Beispiele dafür sind > die Niederlande, > die Europäische Union, > die Vereinigten Staaten von Amerika, > die Vereinten Nationen (UNO). Betrachtet man diese unterschiedlichen Ausprägungen kann man fest- stellen, dass es im Wesentlichen zwei Aspekte sind, die die Art einer Föderation charakterisieren: > Grad der verbleibenden Autonomie 12 2 Grundsätzliche Integrationsziele und -probleme Die zentrale Frage ist hier, wie viele und welche Aufgaben und Kom- Grad der Autonomie petenzen auf die föderale Institution übertragen werden. Werden vie- le Aufgaben von der föderalen Institution übernommen, haben die Teilstaaten eine nur geringe Autonomie. In einer loseren Föderation verbleiben die meisten Aufgaben und Kompetenzen bei den Teilstaa- ten. > Heterogenität der beteiligten (Teil-)Staaten Unter den Beispielen für politische Föderationen findet man welche Grad der mit sehr ähnlichen internen Strukturen der Teilstaaten (z. B. die Bun- Heterogenität desländer der Bundesrepublik Deutschland), aber auch andere mit sehr unterschiedlichen Teilstaaten. In den Vereinten Nationen sind sowohl demokratische Staaten als auch Militär- und sonstige Dikta- turen Mitglied. Diese sehr große Heterogenität führt zwangsläufig auch zu einer Vielzahl an Problemen beim politischen Handeln. Übertragbarkeit auf Informationssysteme? Ausgehend von diesen Eigenschaften politischer Föderationen kann man Übertragung der Eigen- feststellen, dass es Analogien zu betrieblichen Informationssystemen schaften auf betriebli- che Informations- gibt. Auch Informationssysteme können aus mehr oder weniger auto- systeme nomen und heterogenen Teilen (Komponentensystemen) bestehen. Die Autonomie ergibt sich daraus, dass die Komponentensysteme häufig als eigenständige Informationssysteme für bestimmte Aufgaben entstanden sind. Der Entwurf und die Realisierung dieser Systeme fand typischer- weise unabhängig voneinander, d. h. nicht aufeinander abgestimmt statt, so dass diese Systeme sehr heterogen sein können. In der Regel wurden diese Systeme als Stand-alone-Systeme entwickelt, so dass Anforderun- gen in Hinblick auf eine spätere Interoperabilität nicht oder nur sehr ein- geschränkt berücksichtigt wurden. Daraus resultiert unter anderem die Autonomie dieser Komponentensysteme in einer Informationssystem-Fö- deration. Inwieweit diese Autonomie innerhalb einer Föderation einge- schränkt werden kann, ist überwiegend eine Frage der betrieblichen Or- ganisation und weniger der technischen Möglichkeiten. Neben der Autonomie und Heterogenität, die wir in ähnlicher Weise bei politischen Föderationen finden, tritt bei Informationssystemen noch der Aspekt der Verteilung hinzu. Selbstverständlich sind auch politische Fö- derationen (geographisch) verteilt. Bei Informationssystemen spielt eben- falls die (geographische oder logische) Verteilung in einem Netzwerk ei- ne zentrale Rolle, weil dadurch die technischen Lösungsmöglichkeiten erheblich mitbestimmt werden. 2.1 Zum Begriff föderierter Informationssysteme 13 2.2 Klassifikation von föderierten Informationssystemen Die Hauptcharakteristik ist, dass sie als integrierende Schicht über exis- tierende Alt-Anwendungen und -Datenbanken konstruiert werden [SL90]. Allgemein können sie nach drei Dimensionen klassifiziert werden: > Grad der Autonomie der integrierten Komponenten > Grad der Heterogenität zwischen den Komponenten > Verteilung Zunächst soll eine Klassifikation der Informationssysteme bezüglich der Dimensionen Autonomie, Heterogenität, Verteilung und Flexibilität in Be- zug auf die Weiterentwicklung vorgenommen werden. Dies führt dann zu einer ersten Definition von „Föderierten Informationssystemen“, bei de- nen insbesondere die Heterogenität eine wichtige Rolle spielt. Autonomie Dimension Autonomie Wenn ein Informationssystem auf mehreren Komponenten basiert, kann die Autonomie, die die integrierten Komponenten behalten können, ein kritischer Punkt sein. Unterschieden wird dabei Entwurfs-, Kommunika- tions- und Ausführungs-Autonomie [BKLW99]. Entwurfs-Autonomie be- deutet, dass eine Komponente von anderen in ihrem Entwurf unabhängig ist bzgl. Datenmodell etc. Kommunikations-Autonomie ist gegeben, wenn eine Komponente unabhängig entscheiden kann, mit welchen anderen Systemen sie kommuniziert. Innerhalb von Föderationen bedeutet Kom- munikationsautonomie, dass jede Komponente die Föderation jederzeit verlassen bzw. in sie eintreten kann. Ausführungs-Autonomie bedeutet die Unabhängigkeit der Komponente bei der Ausführung und dem Sche- duling hereinkommender Anfragen. Es ist unmöglich Ausführungs-Auto- nomie zu erhalten, wenn eine globale Transaktionsverwaltung involviert ist.