Reaktive Softwaresysteme verdichten und interpretieren feingranulare Echtzeitinformationen über Realweltprozesse zu Informationen, die zur Analyse und automatisierten Reaktion genutzt werden. Push-basierte Ereignis-basierte Systeme (EBS) ergänzen sich mit pull-basierten Ansät- zen, wie beispielsweise Service-orientierten Architekturen (SOA), und ermöglichen es so Unternehmen, auf relevante Ereignisse zeitnah reagieren zu können. Anwendungen aus den Bereichen Algorithmic Trading, energieeffizientes Rechenzentrumsmanagement oder Smart Supply-Chain- Management sind nur drei Beispiele für reaktive Softwaresysteme, in denen Informationen aus heterogenen Datenquellen in Form von Notifikationen zeitnah interpretiert werden müssen, denn Fehlalarme, nicht detektierte Ereignisse oder sonstige Daten mit ungenügender Informationsqualität (QoI) verursachen massive Kosten.

Ob die Informationsqualität von Daten ausreichend ist, hängt vom jeweiligen Verwendungszweck ab, welcher anwendungsspezifisch und für jeden einzelnen Empfänger verschieden ist; zudem verändert er sich zur Laufzeit. Der Begriff der Informationsqualität umfasst daher sowohl objektiv messbare Eigenschaften einer Notifikation wie auch subjektive Bewertungen derselben, um den Informationswert (VoI) für einen Empfänger zu quantifizieren. Für reaktive Softwaresysteme ist es essentiell, nur Daten zu empfangen, die ihren Qualitätsanforderungen entsprechen. In derzeitigen Systemen werden solche Anforderungen jedoch nur unzureichend unterstützt.

In dieser Dissertation wird das Konzept von Expectations, Capabilities und Feedback vorgestellt. Es handelt sich um ein neuartiges und ganzheitliches Konzept, welches es ermöglicht, Anforderungen hinsichtlich Datenqualität zur Laufzeit formulieren, automatisiert verhandeln und durchsetzen zu können. Teilsysteme und Anwendungen beschreiben ihre Anforderungen und mögliche Trade-offs als Expectations. Die Fähigkeit des Systems, bestimmte Qualitätsanforderungen mittels Selbstadaption erfüllen zu können, wird mittels Capabilities beschrieben. Diese beinhalten auch die individuellen Kosten für die Bereitstellung von Daten mit bestimmten Eigenschaften. Feedback ist eine zentrale Komponente dieses Ansatzes und wird genutzt, um die Adaption von Teilsystemen zur Laufzeit zu koordinieren. Der hier beschriebene Ansatz hat eine höhere Ausdrucksfähigkeit und unterstützt ein breiteres Spektrum an Qualitätseigenschaften als bisherige Ansätze. Anforderungen hinsichtlich Informationsqualität werden effektiv erfüllt, ohne die Performanz des EBS nachhaltig zu mindern.

Diese Dissertation leistet konzeptuelle wie praktische Beiträge zur Unterstützung von Anforderungen über Informationsqualität in reaktiven Softwaresystemen. Auf der konzeptuellen Ebene sind dies: ein generisches und erweiterbares Modell zur Formulierung und Verwaltung von komplexen Qualitätsanforderungen, Algorithmen zur automatisierten Verhandlung und Durchsetzung dieser Anforderungen zur Laufzeit sowie ein Konzept zur effizienten Laufzeitüberwachung von verteilten dezentralen EBS. Der konzeptuelle Teil dieser Dissertation synthetisiert und erweitert Ansätze aus pull- wie push-basierten Systemen sowie den Wirtschaftswissenschaften. Auf der praktischen Ebene sind die Beiträge: eine Referenzarchitektur, Prototypen auf einer zentralisierten sowie einer verteilten Middleware Plattform, Beispiele für die Umsetzung des Konzepts in existierenden Anwendungen sowie eine umfassende Evaluation der Prototypen auf Basis von Apache ActiveMQ und REDS mittels industrie-erprobter Benchmarks und Werkzeuge. Der praktische Teil dieser Dissertation zeigt die Verwendbarkeit des vorgestellten Ansatzes.