Wissen. Was praktisch zählt.

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19 Serviceorientierte Architektur

19.0

19.1

19.2

19.3

         Einführung Lernziele Grundbegriffe Services als wiederverwendbare Komponenten Spezifikation mit WSDL Service-Engineering Ermittlung von Servicekandidaten Entwerfen von Serviceschnittstellen Implementierung und Bereitstellung der Services Services für Altsysteme Software-Entwicklung mit Services Entwurf und Implementierung des Workflows Testen von Services © Prof. Dr. Andreas M. Heinecke, WHS Gelsenkirchen. Stand: 22.05.13 Folie 19.1

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19.0

Lernziele

    die Grundbegriffe von Webservices, Webservice-standards und serverorientierter Architektur verstehen den serviceorientierten Engineering Prozess für wiederverwendbare Webservices kennen Servicekomposition als Mittel der serviceorientierten Anwendungsentwicklung kennen wissen, wie Geschäftsprozessmodelle als Grundlage für den Entwurf serviceorientierter Systeme eingesetzt werden © Prof. Dr. Andreas M. Heinecke, WHS Gelsenkirchen. Stand: 22.05.13 Folie 19.2

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19.0

Service

  Definition 

“an act or performance offered by one party to another. Although the process may be tied to a physical product, the performance is essentially intangible and does not normally result in ownership of any of the factors of production”

Wesentliche Merkmale  Bereitstellung unabhängig von der Anwendung  Serviceanbieter entwickeln spezifische Services  Vielzahl von Benutzern von verschiedenen Anwendern © Prof. Dr. Andreas M. Heinecke, WHS Gelsenkirchen. Stand: 22.05.13 Folie 19.3

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19.0

Serviceorientierte Architekturen

  Methode zur Entwicklung verteilter Systeme   Services als eigenständige Komponenten Ausführung auf geografisch verteilten Rechnern verschiedener Anbieter Standards für Kommunikation und Datenaustausch  SOAP: Nachrichtenaustausch   WSDL: Definition von Serviceschnittstellen WS BPEL: Standard für Workflow-Sprachen zur Definition der Komposition von Services  Vorteile der SOA   Services lokal oder extern (Outsourcing) Services sprachunabhängig  Einbindung von Altsystemen möglich  Anwender übergreifende Systeme möglich © Prof. Dr. Andreas M. Heinecke, WHS Gelsenkirchen. Stand: 22.05.13 Folie 19.4

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19.0

Serviceorientierte Architektur

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Service Registrierung suchen veröffentlichen Service Anforderer binden (SOAP) © Prof. Dr. Andreas M. Heinecke, WHS Gelsenkirchen. Service Anbieter Service (WSDL) Stand: 22.05.13 Folie 19.5

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19.0

Standards für Webservices

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XML-Technologien (XML, XSD, XSLT, ...) Unterstützung (WS-Security, WS-Adressing, ...) Prozess (WS-BPEL) Servicedefinition (WSDL, UDDI) Nachrichtenaustausch (SOAP) Transport (HTTP, HTTPS, SMTP, ...) © Prof. Dr. Andreas M. Heinecke, WHS Gelsenkirchen. Stand: 22.05.13 Folie 19.6

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19.0

REST-konforme (RESTful) Webservices

    Webservicestandards „schwergewichtig“  zu allgemein, zu ineffizient REST (REpresentational State Transfer)  Übertragung von Ressourcenrepräsentationen von Server zu Client RESTful Webservices  geringerer Verwaltungsaufwand  Identifikation durch URI  nur HTML-Methoden GET, PUT, POST, DELETE Ersatz für SOAP/WSDL  wenn keine externen Services nötig  keine Unterstützung für WS-Reliability, WS-Transactions etc.

© Prof. Dr. Andreas M. Heinecke, WHS Gelsenkirchen. Stand: 22.05.13 Folie 19.7

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19.0

Serviceorientiertes Software-Engineering

  neues Paradigma  Cloud-Computing   vorhandene Infrastruktur (Internet) zwei Ansätze des Software-Engineering  Dienstanbieter (Hosting) Service-Engineering • • Entwicklung verlässlicher wiederverwendbarer Dienste Entwicklung für Wiederverwendbarkeit  Softwareentwicklung mit Services • Entwicklung verlässlicher Software mit Services als Basiskomponenten • Entwicklung mit Wiederverwendung © Prof. Dr. Andreas M. Heinecke, WHS Gelsenkirchen. Stand: 22.05.13 Folie 19.8

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19.1

Services als wiederverwendbare Komponenten

  Definition 

A loosely-coupled, reusable software component that encapsulates discrete functionality which may be distributed and programmatically accessed. A web service is a service that is accessed using standard Internet and XML-based protocols

Weiterentwicklung der kombinierbaren Komponenten    unabhängig keine „Benötigt“-Schnittstelle Kommunikation über Nachrichten  Nutzung von Internetprotokollen © Prof. Dr. Andreas M. Heinecke, WHS Gelsenkirchen. Stand: 22.05.13 Folie 19.9

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19.1

Web Service Description Language WSDL

 Service-Beschreibung durch WSDL  What: Welche Operationen unterstützt der Service?

  How: Where: Wie wird der Service aufgerufen?

Wo ist der Service zu finden?

 Struktur einer Beschreibung  Einleitung • XML-Namensraumdeklarationen  Abstrakte Schnittstelle • Deklarationen der in den Nachrichten verwendeten Typen • • Beschreibung der bereitgestellten Operationen Beschreibung der Ein- und Ausgabenachrichten  Konkrete Implementierung • • Angabe des Protokolls (Bindung), in der Regel SOAP Speicherort (Endpunkt), angegeben durch URI © Prof. Dr. Andreas M. Heinecke, WHS Gelsenkirchen. Stand: 22.05.13 Folie 19.10

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19.1

Auszug einer WSDL-Beschreibung (1)

Define some of the types used. Assume that the namespace prefixes ‘ws’ refers to the namespace URI for XML schemas and the namespace prefix associated with this definition is weathns

.

Definitions of MaxMinType and InDataFault here

© Prof. Dr. Andreas M. Heinecke, WHS Gelsenkirchen. Stand: 22.05.13 Folie 19.11

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19.1

Auszug einer WSDL-Beschreibung (2)

Now define the interface and its operations. In this case, there is only a single operation to return maximum and minimum temperatures.

 Nachteile der WSDL-Beschreibung   keine Beschreibung der Semantik keine Beschreibung der nichtfunktionalen Eigenschaften © Prof. Dr. Andreas M. Heinecke, WHS Gelsenkirchen. Stand: 22.05.13 Folie 19.12

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19.2

Service-Engineering

 Entwicklung von Services zur Wiederverwendung in serviceorientierten Anwendungen   Service als wiederverwendbare Abstraktion, die in verschiedenen Systemkontexten genutzt werden kann Service stabil und zuverlässig mit allgemein nützlicher Funktionalität  Service so dokumentiert, dass Nutzer ihn finden und verstehen können © Prof. Dr. Andreas M. Heinecke, WHS Gelsenkirchen. Stand: 22.05.13 Folie 19.13

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19.2

Vorgehen beim Service-Engineering

    Ermittlung von Servicekandidaten   Identifizierung zu implementierender Dienste Ergebnis: Anforderungsdefinitionen für den Service Serviceentwurf   Entwurf der Schnittstelle Ergebnis: Spezifikation der Schnittstelle in WSDL Serviceimplementierung  Implementation und Test  Ergebnis: validierter Service Bereitstellung  Ergebnis: bereitgestellter validierter Service © Prof. Dr. Andreas M. Heinecke, WHS Gelsenkirchen. Stand: 22.05.13 Folie 19.14

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19.2.1 Ermittlung von Servicekandidaten

   Services  sollen Geschäftsprozesse unterstützen Ermittlung von Servicekandidaten   erfordert Analyse und Verständnis der Geschäftsprozesse wiederverwendbare Services zur Unterstützung der Prozesse Arten von Services   Hilfsservices • allgemeine Funktionalität für verschiedene Geschäftsprozesse Geschäftsservices • verknüpft mit einer bestimmten Geschäftsfunktion  Koordinations- / Prozessservices • unterstützen zusammengesetzte Prozesse mit verschiedenen Handelnden und Tätigkeiten © Prof. Dr. Andreas M. Heinecke, WHS Gelsenkirchen. Stand: 22.05.13 Folie 19.15

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19.2.1 Ermittlung von Servicekandidaten

 Typen von Services   aufgabenorientiert (auftragsorientiert) • • verknüpft mit einer Tätigkeit Hilfsservices, Geschäftsservices, Koordinationsservices objektorientiert (entitätsorientiert) • verknüpft mit einem Geschäftsobjekt • Hilfsservices, Geschäftsservices Aufgabe (Auftrag) Objekt (Entität)

Hilfsservices

• Währungsumrechner • Arbeitskräftevermittlung • Dokumentformatprüfung • Webformular/ XML-Konverter

Geschäftsservices

• Validieren von Antragsformularen • Überprüfen des Kreditrahmens • Spesenformular • Immatrikulationsantrag © Prof. Dr. Andreas M. Heinecke, WHS Gelsenkirchen.

Koordinationsservices

• Verarbeiten von Spesenabrechnungen • Bezahlung externer Zulieferer Stand: 22.05.13 Folie 19.16

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19.2.1 Leitfragen zur Ermittlung von Kandidaten

      Ist der Service mit einem einzigen logischen Objekt verknüpft, das in unterschiedlichen Geschäftsprozessen verwendet wird?

Ist der Service mit einer Aufgabe verknüpft, die von verschiedenen Personen in der Organisation ausgeführt wird? Wird dann die nötige Standardisierung akzeptiert?

Ist der Service unabhängig? Benötigt er andere Services?

Muss der Service für seinen Betrieb einen Zustand verwalten? Ist eine Datenbank nötig?

Könnte der Service von Clients außerhalb der Organisation benutzt werden? Gibt es interne und externe Benutzer?

Stellen unterschiedliche Benutzer unterschiedliche nicht-funktionale Anforderungen? Sind dazu verschiedene Versionen erforderlich?

© Prof. Dr. Andreas M. Heinecke, WHS Gelsenkirchen. Stand: 22.05.13 Folie 19.17

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19.2.1 Szenario: Katalogservice

   Anbieter von Computerausrüstung stellt Katalog zur Verfügung, der die angebotenen kundenspezifischen Systemzusammenstellungen mit den kundenspezifischen Preisen enthält Bestellungen laufen davon getrennt über Beschaffungssysteme Funktionale Anforderungen   Kundenspezifische Version Herunterladbar zum Offline Blättern    Vergleich von Spezifikation und Preis von bis zu vier Artikeln Blätter- und Suchfunktionen Reservierungen für 48 Stunden, in denen bestellt werden muss  Nichtfunktionale Anforderungen  Zugriff nur für Mitarbeiter berechtigter Kunden    kundenspezifische Zusammenstellungen und Preise vertraulich von 7 bis 23 Uhr verfügbar Verarbeitung von bis zu zehn Anforderungen pro Sekunde © Prof. Dr. Andreas M. Heinecke, WHS Gelsenkirchen. Stand: 22.05.13 Folie 19.18

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19.2.2 Entwerfen von Serviceschnittstellen

   Logischer Schnittstellenentwurf   Festlegung der Anforderungen Definition der Operationen, ihrer Parameter und Ausnahmen Nachrichtenentwurf  Festlegung der Struktur der empfangenen und gesendeten Nachrichten (z.B. in UML)   Minimierung der Anzahl der Nachrichten zur kompletten Ausführung des Service bei servicespezifischen Anwendungszuständen Zustandsinformationen in die Nachrichten aufnehmen Beschreibung mit WSDL © Prof. Dr. Andreas M. Heinecke, WHS Gelsenkirchen. Stand: 22.05.13 Folie 19.19

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19.2.2 Szenario: Operationen des Katalogservice

Operation Beschreibung

ErstelleKatalog Vergleiche • erstellt spezifische Version des Katalogs für bestimmten Kunden • optionaler Parameter für Generierung eines PDF zum Download • stellt Vergleich von bis zu sechs Merkmalen für bis zu vier Artikel dar Zeige Suche GibDatum Reserviere • zeigt alle Daten zu einem Artikel an • durchsucht den Katalog anhand eines logischen Ausdrucks • gibt eine Liste aller passenden Artikel aus • gibt das voraussichtliche Lieferdatum für einen Artikel • reserviert die Artikel, die der Kunde bestellen will • liefert Artikelinformation für das Bestellsystem des Kunden © Prof. Dr. Andreas M. Heinecke, WHS Gelsenkirchen. Stand: 22.05.13 Folie 19.20

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19.2.2 Szenario: Entwurf der Katalogschnittstelle

Operation Eingaben Ausgaben Ausnahmen

ErstelleKatalog ekEin: UnternehmensID PDFFlag Vergleiche vgEin: UnternehmensID Artikelattribut (bis zu 6) Artikelnummer (bis zu 4) Zeige Suche zgEin: UnternehmensID Artikelnummer suEin: UnternehmensID Suchstring ekAus: URL des Katalogs vgAus: URL der Tabelle zgAus: URL der Seite suAus: URL der Liste ekFehl: ungültige UnternehmensID vgFehl: ungültige UnternehmensID ungültige Artikelnummer unbekanntes Attribut zgFehl: ungültige UnternehmensID ungültige Artikelnummer suFehl: ungültige UnternehmensID fehlerhafter Suchstring © Prof. Dr. Andreas M. Heinecke, WHS Gelsenkirchen. Stand: 22.05.13 Folie 19.21

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19.2.2 Szenario: Entwurf der Katalogschnittstelle

Operation

GibDatum Reserviere

Eingaben

gdEin: UnternehmensID Artikelnummer Anzahl rvEin: UnternehmensID Artikelnummer Anzahl

Ausgaben

gdAus: Artikelnummer Lieferdatum rvAus: Artikelnummer Anzahl Lieferdatum Stückpreis Gesamtpreis

Ausnahmen

gdFehl: ungültige UnternehmensID ungültige Artikelnummer Artikel nicht verfügbar Anzahl = 0 rvFehl: ungültige UnternehmensID ungültige Artikelnummer Anzahl = 0 © Prof. Dr. Andreas M. Heinecke, WHS Gelsenkirchen. Stand: 22.05.13 Folie 19.22

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19.2.2 Szenario: UML Definition der Nachrichten

gdEin uID: String artNum: integer anz: integer gdAus artNum: integer liefDat: Date size (uID) = 8 size (artNum) = 10 anz > 0 size (artNum) = 10 liefDat > Today() gdFehl fehlNum: integer © Prof. Dr. Andreas M. Heinecke, WHS Gelsenkirchen. fehlNum = 1: 2: uID ungültig artNum ungültig 3: anz<=0 4: Artikel nicht verfügbar Stand: 22.05.13 Folie 19.23

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19.2.3 Implementierung und Bereitstellung

   Programmierung  Nutzung üblicher Programmiersprachen und Bibliotheken   gesamter Service oder Schnittstelle für vorhandene Komponente oder Altsystem Testen    formal mit Testwerkzeugen für WSDL-Spezifikation funktional durch gültige Eingabenachrichten Ausnahmebehandlung durch ungültige Eingabenachrichten Bereitstellen   Installation auf Webserver Veröffentlichung der Servicebeschreibung für potentielle Nutzer © Prof. Dr. Andreas M. Heinecke, WHS Gelsenkirchen. Stand: 22.05.13 Folie 19.24

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19.2.3 Servicebeschreibung

  Information über den Serviceanbieter  Angaben über das Unternehmen   Kontaktdaten wichtig für Vertrauen in den Service Informelle Beschreibung der Funktionalität   wichtig zur Beurteilung des Nutzens in natürlicher Sprache  Detaillierte Beschreibung der Schnittstelle  Syntax und Semantik   formale Beschreibung z.B. WSDL Registrierungsmöglichkeit  Benachrichtigung bei Aktualisierungen © Prof. Dr. Andreas M. Heinecke, WHS Gelsenkirchen. Stand: 22.05.13 Folie 19.25

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19.2.4 Services an Altsystemen

   Einbindung von Altsystemen in neue Anwendungen  Nutzung vorhandener Funktionalität  Reduzierung von Entwicklungskosten Services als Hülle für das Altsystem  Funktionalität geeignet aufteilen auf verschiedene Services Nutzung der vorhandenen Funktionalität   vollständig über Web-Schnittstelle auch durch externe Anwendungen möglich © Prof. Dr. Andreas M. Heinecke, WHS Gelsenkirchen. Stand: 22.05.13 Folie 19.26

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19.3

Softwareentwicklung mit Services

 Kombination und Konfigurierung von Services zu neuen zusammengesetzten Services und Anwendungen   Softwareentwurf mit Wiederverwendung (Komposition) Verfügbarkeit der Services muss gewährleistet sein  Workflow als Basis der Kombination    Workflow als Sequenz von Aktivitäten, die zusammen einen Geschäftsprozess darstellen Ergebnisse einer Aktivität können zu Eingaben einer nachfolgenden Aktivität werden Ergebnisse einer Aktivität können zur Rückgängigmachung einer vorangehenden Aktivität führen (Kompensationsaktion)  Beispiel: Urlaubspaket mit Flugbuchung, Hotelbuchung, Mietwagenbuchung etc.

© Prof. Dr. Andreas M. Heinecke, WHS Gelsenkirchen. Stand: 22.05.13 Folie 19.27

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19.3

Serviceerstellung durch Komposition (1)

Workflow Skizze formulieren Services suchen Services auswählen Workflow verfeinern Workflow Programm schreiben Service testen Workflow Entwurf Serviceliste Service spezifikation Workflow Entwurf ausführbarer Workflow bereitzustel lender Service © Prof. Dr. Andreas M. Heinecke, WHS Gelsenkirchen. Stand: 22.05.13 Folie 19.28

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19.3

Serviceerstellung durch Komposition (2)

   Workflow-Skizze formulieren  „idealer“ abstrakter Entwurf anhand der Anforderungen an den zusamengesetzten Service Services suchen  Registrierungen und Kataloge durchsuchen: • angebotene Services • • Anbieter Details der Bereitstellung Mögliche Services auswählen  nach Funktionalität   nach Kosten nach Qualität © Prof. Dr. Andreas M. Heinecke, WHS Gelsenkirchen. Stand: 22.05.13 Folie 19.29

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19.3

Serviceerstellung durch Komposition (3)

   Workflow verfeinern    Präzisierung der bisher abstrakten Beschreibung ggf. Aktivitäten hinzufügen oder streichen ggf. zurück zur Suche gehen Workflow-Programm schreiben   Schnittstelle des kombinierten Service definieren (WSDL) Programm schreiben • • in konventioneller Programmiersprache (z.B. Java oder C#) in spezieller Workflow-Sprache (z.B. WS-BPEL) Fertigen Service / fertige Anwendung testen  komplexer als Komponententests © Prof. Dr. Andreas M. Heinecke, WHS Gelsenkirchen. Stand: 22.05.13 Folie 19.30

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19.3.1 Entwurf und Implementierung von Workflows

    Analyse der Geschäftsprozesse  Aktivitäten  Informationsaustausch Spezifikation mit formaler Notation  UML Aktivitätsdiagramme  BPMN (Business Process Model and Notation) Implementieren der nicht verfügbaren Services  Java und C# unterstützen Zusammenstellung von Webservices Erzeugen der ausführbaren Version des Workflows  automatische Übersetzung von BPMN in WS-BPEL-Code © Prof. Dr. Andreas M. Heinecke, WHS Gelsenkirchen. Stand: 22.05.13 Folie 19.31

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19.3.1 BPMN

 Aktivitäten  ausgeführt durch Mensch oder Service  dargestellt durch abgerundete Rechtecke  Ereignisse  treten während des Geschäftsprozesses ein  dargestellt durch Kreise   Gateways  Verzweigungen / Entscheidungen oder Zusammenführung  dargestellt durch Rauten Abfolge von Aktivitäten  dargestellt durch durchgezogene Pfeile  Nachrichtenfluss  dargestellt durch gestrichelte Pfeile © Prof. Dr. Andreas M. Heinecke, WHS Gelsenkirchen. Stand: 22.05.13 Folie 19.32

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19.3.1 Beispiel eines Workflows in BPMN

erneut versuchen hotels.

keineVerfuegbarkeit keine Zimmer frei abbrechen hotels.

holeVorgaben hotels.

ueberpruefeVerfuegbarkeit Zimmer OK hotels.

reserviereZimmer hotels.

bestaetigeReservierung Kunde © Prof. Dr. Andreas M. Heinecke, WHS Gelsenkirchen. Stand: 22.05.13 Folie 19.33

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19.3.1 Interagierende Workflows in BPMN

© Prof. Dr. Andreas M. Heinecke, WHS Gelsenkirchen. Stand: 22.05.13 Folie 19.34

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19.3.2 Testen von Services (1)

   externe Services     kein Zugriff auf den Quellcode Verifikation nicht möglich viele übliche Testverfahren nicht möglich jederzeit Modifikationen durch Anbieter möglich • vorhandene Testergebnisse verlieren ihre Gültigkeit dynamisch gebundene Services  Tests unter allen möglichen Bindungen erforderlich kostenpflichtige Services   Kosten beim Testen möglicherweise Abonnement vor Test erforderlich © Prof. Dr. Andreas M. Heinecke, WHS Gelsenkirchen. Stand: 22.05.13 Folie 19.35

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19.3.2 Testen von Services (2)

  nichtfunktionales Verhalten  prinzipiell Tests unter verschiedener Last nötig – aber wie?

Kompensationsaktionen   oft bei Ausfall eines Service schwer zu testen / zu simulieren © Prof. Dr. Andreas M. Heinecke, WHS Gelsenkirchen. Stand: 22.05.13 Folie 19.36