ISBN 9783843918992

978-3-8439-1899-2, Reihe Informatik

Tino Fleuren
Workflow-Skelette: Konzeptionen zur Modellierung und effizienten Ausführung wissenschaftlicher Workflows

265 Seiten, Dissertation Technische Universität Kaiserslautern (2014), Softcover, A5

Zusammenfassung / Abstract

Wissenschaftliche Workflows ermöglichen die Beschreibung von Experimenten, die große Datenmengen bearbeiten und hohe Rechenleistung benötigen. Der Entwurf eines Workflows ist komplex. Einerseits kann die Workflow-Spezifikation aufgrund der Anzahl von Aktivitäten und der Verbindungen zwischen ihnen unübersichtliche Ausmaße annehmen. Andererseits ist die effiziente Ausnutzung von Parallelität eine komplizierte Aufgabe. Workflows sollten skalierbar sein, wodurch sich aber auch die Komplexität erhöht, da sich die Ausmaße, der Ressourcenverbrauch sowie die Anzahl und Art der integrierten Muster ändern. In vielen Workflow-Sprachen fehlen Mittel, um diese Komplexität zu beherrschen.

In der vorliegenden Arbeit wird als Lösung dieses Problems das Konzept der Workflow-Skelette vorgestellt.

Workflow-Skelette sind Bausteine die Lösungen für parallele Problemstellungen anbieten. Sie sind abstrakt und allgemeingültig beschrieben und schachtelbar. Workflow-Skelette sind High-Level-Abstraktionen, welche die Strukturierungsmöglichkeiten von Workflow-Sprachen erweitern.

Existierende Workflow-Sprachen bieten wenige Möglichkeiten wiederkehrende, hochparallele Problemstellungen als Bausteine zu definieren, welche das gewünschte Maß an Skalierbarkeit und Flexibilität erreichen. Aus diesem Grund wird eine neue Sprache WorkSKEL eingeführt, die für die Beschreibung von Workflow-Skeletten maßgeschneidert ist.

Um die Mächtigkeit von Workflow-Skeletten zu beweisen, werden bewährte Lösungskonstrukte für parallele Problemstellungen in Form von Workflow-Skeletten in der Sprache WorkSKEL spezifiziert.

Zudem dient eine prototypische Implementierung für zwei Szenarien als Proof-of-Concept.

Die Dissertation zeigt, dass Workflow-Skelette eine geeignete Abstraktion auf hohem Niveau bieten, wodurch die Komplexität der Modellierung von Workflows deutlich reduziert wird. Dies wird zum einen dadurch erreicht, dass Workflow-Skelette schachtelbar sind und so einen höheren Strukturierungsgrad erreichen sowie zum anderen dadurch, dass sie durch Parametrisierung auf jede Problemgröße skaliert werden können. Durch Wiederverwendung der allgemein und abstrakt beschriebenen Workflow-Skelette wird die Modellierung von Workflows vereinfacht, beschleunigt und typische Fehler schon beim Entwurf vermieden.