A Web service selection framework for an assisted SOA

par Zeina Azmeh Hamoui

Thèse de doctorat en Informatique

Sous la direction de Marianne Huchard.

Soutenue le 06-10-2011

à Montpellier 2 , dans le cadre de Information, Structures, Systèmes (Montpellier ; École Doctorale ; 2009-2014) , en partenariat avec LIRMM - Laboratoire d'Informatique, Robotique et Micro-électronique de Montpellier (laboratoire) .

Le jury était composé de Marianne Huchard, Michel Dao, Laurence Duchien, Stefano Cerri, Christelle Urtado, Chouki Tibermacine.

Les rapporteurs étaient Philippe Lalanda, Yamine Aït-Ameur.

  • Titre traduit

    Un framework de selection des services Web pour une SOA assistée


  • Résumé

    Un service Web est un moyen d'offrir des fonctionnalités sur un réseau en utilisant des normes ouvertes pour la description et l'invocation. Les services Web représentent une réalisation importante de l'Architecture Orientée Service (AOS), à l'aide de qui, les applications peuvent être développées rapidement avec un coût bas par couplage faible les services sur un réseau. Cela nécessite la découverte et la composition des ensembles de services interopérables, selon certaines exigences fonctionnelles et non fonctionnelles. Les services Web confrontent de nombreux défis quant à leur découverte et sélection, en raison de plusieurs facteurs tels que: le nombre important de services, le manque de registres publics capables d'offrir des mécanismes efficaces de récupération de service, de leur nature dynamique qui impose divers aspects de QoS tels que la disponibilité, le temps de réponse, etc, et le manque de sémantique dans leurs descriptions d'interface. Dans cette thèse, nous avons deux objectifs principaux. Notre premier objectif est de faciliter la sélection des services Web et d'assurer la continuité du service dans des compositions de services Web. Par conséquent, nous proposons une approche basée sur l'analyse formelle de concepts (AFC) pour classer les services Web dans un premier temps par mots clés, puis par les valeurs de similarité entre leurs opérations. Cette classification est représentée comme un treillis de concepts qui révèle les relations entre les services, ce qui facilite la sélection d'un service nécessaire ainsi que l'identification des potentiels sauvegardes (substitutions en cas de panne). Notre deuxième objectif est de guider l'utilisateur en effectuant une sélection optimisée basée sur des plusieurs critères. Nous définissons un descripteur pour l'utilisateur qui spécifie des exigences fonctionnelles et non fonctionnelles. Dans ce descripteur, les propriétés fonctionnelles sont spécifiées comme un ensemble de mots-clés. Les propriétés non fonctionnelles représentent les niveaux attendus de QoS (bon, mauvais, moyen, ..) ainsi que la composition de services exprimée en tant que liens entre les propriétés fonctionnelles spécifiées. Afin d'atteindre cet objectif, nous proposons une approche basée sur l'analyse relationnelle de concepts (ARC) qui classifie les services Web en treillis de concepts similaires à la AFC, mais enrichis avec les propriétés non-fonctionnelles. Nous proposons également un mécanisme permettant d'interroger le concept de treillis résultant basée sur RCA, selon les exigences spécifiées dans le descripteur. Nous avons validé notre proposition en utilisant des services Web réels extraits de Service-Finder et Seekda (des moteurs de recherche de services Web). Pour l'approche basée sur la AFC, nous avons récupéré un total de 145 services Web que nous avons classés en fonction de leur fonctionnalité. Nous avons montré comment sélectionner efficacement un service offrant les fonctionnalités requises et la manière d'identifier ses sauvegardes. Pour l'approche basée sur RCA, nous avons récupéré 901 services Web que nous avons classés selon leur niveau de QoS et de composabilité. Nous avons vérifié que cette approche permet une sélection efficace des services correspondant aux exigences fonctionnelles et non fonctionnelles spécifiées.


  • Résumé

    A Web service is a way of offering functionality over a network using open standards for description and invocation. Web services represent an important realization of Service-Oriented Architectures (SOA), using which, applications can be developed rapidly with a low cost by loosely coupling services over a network. This necessitates discovering and composing sets of interoperable services, according to some functional and non-functional requirements.Web services face many challenges regarding their discovery and selection, due to several factors like: the fairly large number of services, the lack of public registries capable of offering efficient service retrieval mechanisms, their dynamic nature which imposes various QoS aspects such as availability, response time, etc., and the lack of semantics in their interface descriptions.In this thesis, we have two main objectives. Our first objective is to facilitate Web service selection and assure service continuity in Web service compositions. Therefore, we propose an approach based on Formal Concept Analysis (FCA) to classify Web services first by keywords then by similarity values between their operations. This classification is represented as a concept lattice that reveals the relations between the services, which facilitates the selection of a needed service as well as the identification of its potential backups (substitution in case of failure).Our second objective is to guide the user towards performing an optimized multi-criteria based selection. We define a user requirements descriptor that specifies the needed functional and non-functional properties. Inside this descriptor, functional properties are specified as a set of keywords. Non-functional properties represent the expected QoS levels (good, bad, medium, ..) as well as the composition of services expressed as links between the specified functional properties. In order to meet this objective, we propose an approach based on Relational Concept Analysis (RCA) that classifies Web services into concept lattices similar to FCA, but enriched with the non-functional properties. We also propose a mechanism to query the resulting RCA-based concept lattices, according to the requirements specified in the descriptor.We validated our proposition using real Web services retrieved from Service-Finder and Seekda Web service search engines. For the FCA-based approach, we retrieved a total of 145 Web services that we classified by their functionality. We showed how to select efficiently a service offering the required functionality and how to identify its backups.For the RCA-based approach, we retrieved 901 Web services that we classified by their QoS and composability levels. We verified that the approach allows an efficient selection of services corresponding to the specified functional and non-functional requirements.


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