Technological model for the process of adaptive Web service composition engineering and exploiting

Technological model for the process of adaptive Web service composition engineering and exploiting

The model and framework are proposed for the process of Web servise composition engineering and exploiting by heterogeneous consumers. The composition is represented as dynamic family of its online variants, described with the models for features, all-levelled variability and also business processes...

Повний опис

Збережено в:
Бібліографічні деталі
Дата:2017
Автор: Slabospitskaya, О.A.
Формат: Стаття
Мова:Ukrainian
Опубліковано: Інститут програмних систем НАН України 2017
Теми:
UDC 004.4
Онлайн доступ:https://pp.isofts.kiev.ua/index.php/ojs1/article/view/138
Теги: Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:Problems in programming

Репозитарії

Problems in programming
id pp_isofts_kiev_ua-article-138
record_format ojs
resource_txt_mv ppisoftskievua/9f/8f5720804eb8c4b67640f54c4adec99f.pdf
spelling pp_isofts_kiev_ua-article-1382018-07-18T20:39:54Z Technological model for the process of adaptive Web service composition engineering and exploiting Технологическая модель процесса построения и использования адаптивной композиции Web-сервисов Технологічна модель процесу побудови та використання адаптивної композиції Web-сервісів Slabospitskaya, О.A. UDC 004.4 УДК 004.4 УДК 004.4 The model and framework are proposed for the process of Web servise composition engineering and exploiting by heterogeneous consumers. The composition is represented as dynamic family of its online variants, described with the models for features, all-levelled variability and also business processes and services for terminal features. Engineering process is constituted with operations of the family’s variability management functions (its planning, implementation, monitoring and actualization) in common information environment being fragmented with variability model. The models elaborated together enable exploiting advanced techniques of dynamic Web service composition through automated planning via model checking thus providing all-levelled context-aware adaptation of composite service relevant for its effective and efficient expected use. Предложены модель и технологическая схема процесса построения и использования композиции Web-сервисов для разнородных потребителей. Композитный сервис представлен динамическим семейством его online-вариантов, описанных моделями: характеристик, поуровневой вариабельности, деловых процессов и сервисов для элементарных характеристик. Процесс построения образован операциями функций управления вариабельностью (ее плани-рования, реализации, мониторинга и актуализации) семейства в единой информационной среде, управляемой моделью вариабельности. Разработанные модели вместе позволяют привлечь перспективные техники динамического композирования Web-сервисов как автоматического планирования за счет проверки моделей, обеспечивая поуровневую контекстно-зависимую адаптивность композитного сервиса, необходимую для его эффективного предусмотренного использования. Запропоновано модель і технологічну схему процесу побудови й використання композиції Web-сервісів для різнорідних споживачів. Композитний сервіс подано динамічним сімейством його online-варіантів, описаних моделями: властивостей, порівневої варіабельності та ділових процесів і сервісів для елементарних властивостей. Процес побудови утворений операціями функцій управління варіабельністю (її планування, реалізації, моніторингу й актуалізації) цього сімейства в єдиному інформаційному середовищі, керованому моделлю варіабельності. Розроблені моделі разом уможливлюють залучення перспективних технік динамічного автоматизованого композування Web-сервісів як автоматичного планування через перевірку моделей, забезпечуючи порівневу контекстно-залежну адаптивність композитного сервісу, необхідну для його ефективного передбаченого використання. Інститут програмних систем НАН України 2017-06-14 Article Article application/pdf https://pp.isofts.kiev.ua/index.php/ojs1/article/view/138 PROBLEMS IN PROGRAMMING; No 2 (2015) ПРОБЛЕМЫ ПРОГРАММИРОВАНИЯ; No 2 (2015) ПРОБЛЕМИ ПРОГРАМУВАННЯ; No 2 (2015) 1727-4907 uk https://pp.isofts.kiev.ua/index.php/ojs1/article/view/138/131 Copyright (c) 2017 ПРОБЛЕМИ ПРОГРАМУВАННЯ
institution Problems in programming
baseUrl_str https://pp.isofts.kiev.ua/index.php/ojs1/oai
datestamp_date 2018-07-18T20:39:54Z
collection OJS
language Ukrainian
topic
UDC 004.4
spellingShingle
UDC 004.4
Slabospitskaya, О.A.
Technological model for the process of adaptive Web service composition engineering and exploiting
topic_facet
UDC 004.4

УДК 004.4

УДК 004.4
format Article
author Slabospitskaya, О.A.
author_facet Slabospitskaya, О.A.
author_sort Slabospitskaya, О.A.
title Technological model for the process of adaptive Web service composition engineering and exploiting
title_short Technological model for the process of adaptive Web service composition engineering and exploiting
title_full Technological model for the process of adaptive Web service composition engineering and exploiting
title_fullStr Technological model for the process of adaptive Web service composition engineering and exploiting
title_full_unstemmed Technological model for the process of adaptive Web service composition engineering and exploiting
title_sort technological model for the process of adaptive web service composition engineering and exploiting
title_alt Технологическая модель процесса построения и использования адаптивной композиции Web-сервисов
Технологічна модель процесу побудови та використання адаптивної композиції Web-сервісів
description The model and framework are proposed for the process of Web servise composition engineering and exploiting by heterogeneous consumers. The composition is represented as dynamic family of its online variants, described with the models for features, all-levelled variability and also business processes and services for terminal features. Engineering process is constituted with operations of the family’s variability management functions (its planning, implementation, monitoring and actualization) in common information environment being fragmented with variability model. The models elaborated together enable exploiting advanced techniques of dynamic Web service composition through automated planning via model checking thus providing all-levelled context-aware adaptation of composite service relevant for its effective and efficient expected use.
publisher Інститут програмних систем НАН України
publishDate 2017
url https://pp.isofts.kiev.ua/index.php/ojs1/article/view/138
work_keys_str_mv AT slabospitskayaoa technologicalmodelfortheprocessofadaptivewebservicecompositionengineeringandexploiting
AT slabospitskayaoa tehnologičeskaâmodelʹprocessapostroeniâiispolʹzovaniâadaptivnojkompoziciiwebservisov
AT slabospitskayaoa tehnologíčnamodelʹprocesupobudovitavikoristannâadaptivnoíkompozicííwebservísív
first_indexed 2025-07-17T09:54:15Z
last_indexed 2025-07-17T09:54:15Z
_version_ 1838409550238056448
fulltext Інструментальні засоби та середовища програмування © О.О. Слабоспицька, 2015 52 ISSN 1727-4907. Проблеми програмування. 2015. № 2 УДК 004.4 О.О. Слабоспицька ТЕХНОЛОГІЧНА МОДЕЛЬ ПРОЦЕСУ ПОБУДОВИ ТА ВИКОРИСТАННЯ АДАПТИВНОЇ КОМПОЗИЦІЇ WEB-СЕРВІСІВ Запропоновано модель і технологічну схему процесу побудови й використання композиції Web-сервісів для різнорідних споживачів. Композитний сервіс подано динамічним сімейством його online-варіантів, описаних моделями: властивостей, порівневої варіабельності та ділових процесів і сервісів для елементарних властивостей. Процес побудови утворений операціями функцій управління варіабельністю (її планування, реалізації, моніторингу й актуалізації) цього сімейства в єдиному інформаційному середовищі, керованому моделлю варіабельності. Розроблені моделі разом уможливлюють залучення перспективних технік динамічного автоматизованого композування Web-сервісів як автоматичного планування через перевірку моделей, забезпечуючи порівневу контекстно-залежну адаптивність композитного сервісу, необхідну для його ефективного передбаченого використання. Вступ Однією з ключових переваг паради- гми сервісно-орієнтованих обчислень [1, 2] є скорочення витрат і часу на розробку, розгортання і супровід складних розподі- лених застосунків, що являють собою (ба- гаторівневі) композиції Web-сервісів, із збереженням контролю їх якості та перебі- гу життєвого циклу. Однак досягнення цієї переваги утруднюється через постійну змінність середовища виконання таких композицій: від наявності різнорідних сер- вісів, їх постачальників і споживачів з різ- ними ролями, вимогами й перевагами до параметрів інфраструктури виконання. До того ж, переважна більшість змінних ситу- ацій невідома a priori під час проектування композиції і може опрацьовуватися тільки під час її виконання. Таким чином, критичним чинником якості й окупності композицій Web- сервісів стає їх адаптивність – “здатність до змін поведінки для задоволення нових вимог і пристосування до нових ситуацій” [3]. Аналіз стану справ у галузі побудо- ви й використання адаптивних композицій Web-сервісів (АКС) на підставі доступних автору публікацій [2–11] висвітлює низку оригінальних підходів, де вагомий теоре- тичний доробок підтримано спеціалізова- ними інструментальними засобами: 1) редукцію побудови АКС до ви- рішення спеціальної проблеми автоматич- ного планування через перевірку моделей (Центр Бруно Кеслера, Італія) [4–9]; 2) розгляд АКС як динамічного сі- мейства його on-line варіантів (університет Монтеморелосу, Мексіка) [10]; 3) проектування АКС як віртуальної адаптивної організації (університет Свін- бурну, Австралія) [11]; 4) побудову й використання АКС на засадах повно-аспектного управління його варіабельністю (університет Свінбурну, Австралія) [2]. Однак аналіз наукового доробку підходів 1)–4) демонструє їх зосередження на окремих ситуаціях використання АКС:  1), 2) – “композування для се- бе”, тобто динамічне споживання всіх фу- нкцій самим компонувачем;  3), 4) – “композування для арендаторів”, тобто споживання окремих функцій АКС шляхом динамічного налаш- тування його on-line варіантів за моделлю SIMT [11]. Поза увагою залишається третя ти- пова ситуація – ітеративне композування АКС і/або її on-line варіантів з іншими “зо- внішніми ” сервісами із створенням їх по- повнюваної мережі. Узгоджена підтримка трьох зазна- чених ситуацій на всіх етапах життєвого циклу АКС складає мету роботи. Для її до- сягнення пропонується інтеграція підходів Інструментальні засоби та середовища програмування 53 1), 2), 4) і новітньої техніки аналізу впли- вів (Impact mapping) [12] для вилучення очікувань зацікавлених сторін АКС. Стаття узагальнює результати авто- ра в проекті ДР 0112U002764 ІПС НАНУ. Гібридний підхід до адаптивного композування Web-сервісів Узагальнення результатів підходів 1)–4) дозволяє висунути вимоги до процесу побудови АКС, призначеної для (одночасного) використання у вище- зазначених ситуаціях:  уніфікація механізмів забезпе- чення адаптовності (придатності до змін архітектором під час проектування) та адаптивності (під час виконання);  узгоджена реалізація контекстно- залежної адаптивності на всіх п’яти рівнях АКС [1] (потреб споживачів, ділових процесів, атомарних і композитних сервісів, реалізацій сервісів, операційних систем);  забезпечення узгодженого реагу- вання на зміни вимог і переваг користува- чів з різними ролями, зміни статусу ком- понентних сервісів і контексту їх ви- конання;  постійність і багаторазовість контекстно-залежних адаптаційних дій;  врахування неповноти і обме- женої вірогідності поточної інформації про стан АКС і контексту. Зіставлення висунутих вимог з рам- ковим життєвим циклом композування Web-сервісів [2] та рамковим каркасом моніторингу й адаптації Web-сервісу [3] висвітлює елементи каркасу (позначені на рис. 1), що мають підтримуватися в проце- сі побудови АКС, та пропозиції з їх реалі- зації. Останні подані у вигляді семи тез, що разом визначають сутність пропонова- ного підходу до побудови АКС. T1. Розгляд АКС як сімейства її on- line варіантів, спектр яких змінний при її виконанні (динамічного сімейства) [2, 10]. T2. Подання АКС, як зазначеного сімейства, моделлю його варіабельності – здатності до ефективного розвитку, зміни, налаштування або конфігурування для ви- користання в певному контексті [2, 10]. T3. Використання в ролі початково- го подання моделі варіабельності динаміч- ної моделі властивостей (feature model, MВ) [2] – дерева змінних та спільних влас- тивостей (features) АКС із спеціальними відношеннями взаємозалежності, форма- льно визначеними далі (див. означення 3). Вимоги до процесу побудови АКС Рамковий каркас моніторингу та адаптації композиції Веб-сервісів Рамковий каркас композування Веб-сервісів З а с а д и п ід х о д у д о п о б у д о в и А К С : T 1 -T 7 Рис. 1. Підстави підходу до побудови АКС T4. Інтеграція з підходом 1) до ав- томатизованого адаптивного композування шляхом зіставлення термінальним власти- востям елементарних доменних об’єктів [5–8], призначених для відокремленого моделювання вимог до операцій і даних абстрактних ділових процесів на підтрим- ку цих властивостей (сd) та до конкрет- них термінальних сервісів їх реалізації (s сs d). T5. Подання процесу побудови й використання АКС композицією спеціаль- них функцій управління варіабельністю в єдиному інформаційному середовищі, ке- рованому моделлю властивостей, шляхом адаптації відповідної моделі для каноніч- ного сімейства застосунків [13]. Т6. Редукція проблеми динамічного композування до проблеми автоматичного планування через перевірку моделей на Інструментальні засоби та середовища програмування 54 підставі поточної моделі властивостей та стану середовища виконання АКС. Т7. Заміна подій – передумов адап- тації, які в підході 1) мають визначатися архітектором АКС під час її проектування, апріорно подією незадовільності стану ва- ріабельності АКС з подальшим формулю- ванням проблеми адаптації як проблеми динамічного перекомпозування через фо- рмальну перевірку моделей. Формальний аппарат адаптивного композування Основні означення. Реалізація тез потребує взаємного налаштування підм- ножин формального апарата інтегрованих підходів та уточнення моделі властивостей відповідно до п’ятирівневої структури АКС і особливостей варіабельності Web- сервісів. Сутність останньої фіксує Означення 1 [2]. Варіабельність Web-сервісів – частковий випадок варіабе- льності програмного забезпечення для сервісно-орієнтованих програмних систем (СоПС). Це здатність Web-сервісу до ефе- ктивного розвитку, зміни, налаштування або конфігурування для використання в певному контексті. Визначальними особливостями ва- ріабельності Web-сервісів є: а) три рольові погляди, властиві постачальнику й компоновнику сервісів та споживачу композитного сервісу; б) динамічність і рекурсивність ко- мунікацій щодо варіабельності СоПС; в) три її взаємопов’язані типи:  спостережувана (exposed), 1k= ;  композиційна (composition), 2k= ;  компонентна (partner), 3k= ; г) п’ять рівнів забезпечення варі- абельності, відповідні структурі СоПС [1]. Cпостережувана варіабельність призначена для опису припустимих змін операцій, протоколів і типів повідомлень в інтерфейсі композитного сервісу. Для неї додатково виокремлюються три підтипи, які стосуються змін у складі запитуваних параметрів, в їх значеннях та в протоколах. Композиційна варіабельність стосу- ється логіки формування композитного сервісу і відображає різні способи оркест- рування компонентних сервісів для реалі- зації різних функціональних можливостей. Нарешті, компонентна варіабель- ність описує змінність взаємодій між ком- понентними сервісами в складі композит- ного сервісу. Вона являє собою частковий випадок спостережуваної варіабельності компонентного сервісу (що сам може бути композицією композитних сервісів з дові- льним рівнем рекурсії). Таким чином, спостережувана варі- абельність:  здійснює вплив на компонентну варіабельність, оскільки спостережуваний інтерфейс обумовлює вибір компонентно- го сервісу з його власною спостережува- ною варіабельністю;  істотно обумовлює композиційну варіабельність, яка залежить також і від компонентної варіабельності. До числа рівнів забезпечення варі- абельності СоПС належить: 1) система вимог, варіабельність яких подається МВ чи розширеннями мови BPMN [2] ( 1l= ); 2) визначення ділового процесу, описуване за допомогою варіабельно- орієнтованих розширень абстрактної мови BPEL або мови СVL і WSVL [2] ( 2l= ); 3) опис інтерфейсу з використан- ням мови WSDL або її варіабельно- орієнтованого розширення WSVL [2] ( 3l= ); 4) опис реалізацій сервісів і пара- метрів інфраструктури ( 5,4l= ). Прояви варіабельності АКС типів 3,2,1k= на рівнях 5,1 l= , “успадковані” від канонічної варіабельності, описує Означення 2. Точка варіантності – формальне подання, в артефактах процесу розроблення СоПС, елемента ділового процесу, що може реалізуватися кількома способами. Варіант (variant) для точки варіант- ності – спосіб реалізації елемента, який вона подає. Типи точок варіантності обу- мовлюють кількість (від 0 до всіх) варіан- тів, які можуть зв’язуватися з ними для пе- вного варіанта Web-сервісу. Ефективним способом опису взаємозв’язку точки варі- Інструментальні засоби та середовища програмування 55 антності з її варіантами є пара ( nm 0 ) чисел кардинальності [2], які фіксують мі- німальну й максимальну кількість зв’язу- ваних варіантів. Залежність (dependance) – відно- шення на множині точок варіантності й варіантів, яке обмежує вибір варіантів для деяких точок варіантності в залежності від їх вибору для інших точок. Обмеження (constraint) – залеж- ність, яка стосується тільки точок варіант- ності. Типовими обмеженнями є відно- шення потреби/виключення. Отже, на відміну від статичної си- туації у канонічному сімействі програмних систем, АКС у ролі динамічного сімейства має особливості [2, 10], сприятливі для її динамічної адаптації: а) моделі варіабельності можуть публікуватися та багаторазово застосову- ватися агентами з різними ролями; б) моделювання варіабельності по- АКС потребує моделювання варіабельнос- ті її компонентних сервісів з довільним рі- внем рекурсії; в) можливі не тільки внутрішні (intra-) залежності між композованими сервісами, але й зовнішні (intra-) залежно- сті між структурою композиції і компоне- нтними сервісами, які самі є композитни- ми, з довільним рівнем рекурсії. Явне моделювання проявів варіабе- льності АКС типів 1,2,3k = на рівнях 5,1 l= для динамічного оцінювання рів- ня її задовільності згідно з T7 потребує фо- рмального опису МВ за допомогою Означення 3. МВ АКС };;;{),,( EX EQ IMC=RRFFM = mnFF (1) – дерево її змінних та постійних властиво- стей Ff  , пов’язаних відношеннями, що утворюють множину FR . Коренем МВ є задоволеність потенційних споживачів функціями АКС. Властивість f – змістов- не формулювання, що подає потребу або очікування певної групи потенційних спо- живачів АКС. Властивості if , Ff j  пов’язані: 1) ),( nm -варіантним підпорядку- ванням ( mnC , nm 0  (|F|-1), якщо ная- вність в АКС підпорядковуючої функції if випливає з реалізації всіх чи, відповідно, від m до n з FVF  підпорядкованих фу- нкцій jf ; 2) обумовленістю IM чи зіставлен- ням EQ , якщо реалізація if потребує jf або, відповідно, вони можуть реалізувати- ся тільки разом; 3) виключенням EX , якщо реаліза- ція if виключає реалізацію jf . При цьому IM , EQ , EX неприпу- стимі в групі VF властивостей, разом без- посередньо підпорядкованих одній власти- вості. Подальшу конкретизацію МВ (1) із врахуванням особливостей АКС надає Означення 4. Порівнева модель варіабельності АКС, відповідна її МВ FM (1), – структурована трійка EVAVSVVM ;; , (2) де SV і AV – порівневі моделі варіабель- ності в структурі та в артефактах АКС; EV – діагностична модель рівня задовільності варіабельності АКС. Підмоделі VM (2) надають розви- ток для АКС своїх однойменних поперед- ників [13], запропонованих для канонічно- го сімейства за участі автора. Сутність ро- звитку висвітлюють означення 5–7. Означення 5. Модель варіабельності в структурі АКС – тригілковий п’ятирівневий кортеж ;5,,2,,; 1 … l=TRGGSV lklkk (3) DPCNk=DPCN kk ;;3,2,1,; , де ( , )l k l k l kG F R F – граф, вершинами якого є унікальні ідентифікатори проявів варіабельності типу k на рівні l, а дугами – відношення їх підпорядкування, зумов- лені FM ; lkTR – двосторонні зв’язки трасов- ності між вершинами klG )1(  і lkG ; kCN , kDP – предикати на 5,,1l lkF , що подають обмеження й за- лежності для варіабельності типу k ; Інструментальні засоби та середовища програмування 56 CN, DP – предикати, що подають обмеження й залежності між проявами ва- ріабельності різних типів, визначені на 3,2,1,5,,1  kl  lkF . Модель варіабельності в артефактах АКС надає уніфіковане формальне подан- ня для всіх артефактів динамічного сімей- ства, припустимих за його поточного ста- ну. Цей артефакт розглядається як прояв варіабельності типу k рівня m і подається вертикальним наскрізним фрагментом SV (3). Означення 6. Подання прояву варіа- бельності АКС типу k рівня m з іденти- фікатором mkid – структурований кортеж ml=trggidAV lklkkmk ,…,2 ;, ;)( 1  ; kklklk dpcnl=m+trp ;;5,…,1 ; , , (4) dpcnk ; 1,2,3; , де ukg і ukp – підграфи lkG з (3), а решта елементів – відповідні звуження елементів SV (3). Означення 7. Діагностична модель ступеню задовільності варіабельності АКС – пара ) ,( CAEVVLM  , (5) ;;,,,; klklklklkk iamlplrlvlilEV  (6) ,1,2,3 ; ,5…1,,,;,,, k=i=lNApuparava liklklklklk де EV – рівень задовільності варіабель- ності АКС для всіх зацікавлених сторін; kil , kia – інтегральні рівні автоно- мної варіабельності АКС та її відповіднос- ті потребам його споживачів і постачаль- ників з різними ролями; lkvl і lkva – проміжні рівні автоно- мної варіабельності типу k та її відповід- ності, формовані артефактами l -го рівня АКС; lkrl , lkpl і lkml – вкладені рівні ва- ріабельності типу k , передбаченої й реалі- зованої для артефактів l -го рівня АКС, а також ступеню відповідності між ними; lkra , lkpa , lkpu – вкладені ступені адекватності передбаченої й реалізованої варіабельності типу k в артефактах l -го рівня АКС потребам її користувачів і роз- робників, а також ефективності повторно- го використання артефактів; likNA – множина артефактів l -го рівня АКС, що обумовлюють виявлену не- адекватність типу i для варіабельності ти- пу k ; CA – перелік операцій над відпові- дними елементами likNA для усунення ви- явленої неадекватності. Аналіз підходів до управління варіабе- льністю Web-сервісів [2, 10] висвітлює п’ять базових типів неадекватності: 1) “надлишковість” – наявність ар- тефактів, незастосовних/неокупних під час побудови й використання АКС; 2) “неповнота” – відсутність в АКС функцій, запитаних значущою більшістю її користувачів, або компонентних сервісів для них; 3) “клони” – наявність артефактів, повністю взаємозамінних під час побудови й використання АКС; 4) “хибні обмеження” – наявність артефактів, яким потрібна зміна статусу як точки варіабельності; 5) “хибні залежності” – артефакти, що потребують перепідпорядкування і/або зміни типу як варіанти певної точки варіа- бельності. Листки, вузли та інтегральні рівні моделі EV (5, 6) доповнюються експертно формованими вербально-числовими шка- лами – наборами пар “опис стану АКС; рі- вень критичності”. Ядро множини CA , відкрите для поповнення, складають три групи опера- цій: 1) автономна еволюція або заміна елементарних компонентних сервісів, від- повідних термінальним властивостям FM (1), без зміни їх використовуваних описів абстрактною мовою WS-BPEL і WSDL; 2) долучення/вилучення функцій АКС та актуалізація їх співвідношень у AVSVFM ,, без зміни листків FM . Ці операції здійснюються шляхом узго- дженої актуалізації FM разом з графами lkG в SV ; 3) узгоджена еволюція елементар- них компонентних сервісів із змінами їх використовуваних описів та актуалізація Інструментальні засоби та середовища програмування 57 графів lkG і листків FM включно з зістав- люваними їм доменними об’єктами. Модель VM (2) дозволяє зіставити МВ, як поданню АКС у просторі пробле- ми, її подання у просторі рішень. Це суку- пність доменних об’єктів ( )(tDO , що відо- кремлено моделюють вимоги до операцій [7] і даних [8] абстрактних ділових проце- сів на підтримку елементарних властивос- тей та подібні вимоги до відповідних тер- мінальних сервісів. Таке розмежування додатково сприяє контекстно-залежній по- кроковій динамічній адаптації АКС. Означення 8. Динамічна модель АКС, яка має МВ FM (1), у довільний момент часу t – кортеж ,;);();();();( =)( vavmtStDOtVMtFMtСS (7) де )(tS – віртуальний репозиторій термінальних сервісів, які реалізують ділові процеси на підтримку термінальних властивостей; vm і va – постійно доступні сервіси моніторингу ступеню задовільнос- ті варіабельності АКС та її автоматизова- ної динамічної адаптації. Постійними функціями vm є: а) експрес-оцінювання ступеню за- довільності варіабельності АКС за діагно- стичною моделлю EV (5),(6) і регламен- том, заданим під час проектування; б) діагностування незадовільності цього ступеня та виявлення її джерел likNA ; в) вироблення коригуючих дій з ус- унення виявленої незадовільності й надан- ня необхідної інформації адаптеру va . Адаптер має автоматизовано вико- нувати вироблені дії щодо елементів моде- лі )(tСS (7) з необхідним залученням архі- тектора АКС. Первинна побудова моделі АКС (7) під час її проектування та її постійна акту- алізація утворюють пропонований процес побудови й використання АКС, який роз- виває процес управління варіабельністю традиційного сімейства [13]. Означення 9. Технологічна модель процесу побудови й використання АКС з моделлю )(tСS (7) – тригілковий структу- рований кортеж ( ) , , ( ) ; ; ( ),EM t RL FN E N t TD PS t ( ); ;MT t AT ,,};4,,1,{ iiii GOFiFFN   iii OOG  ; (9) tmpscotinappoOo i ,,,,,,, , (10) ;;,,, PSpsENcotinRLa  ATstMTm  ),( , де RL – ролі учасників процесу (поста- чальник, компонувач, споживач, орендар (tenant), брокер); iF – функції управління варіабель- ністю АКС, запроваджені в [13] для традиційного сімейства на підставі відомого циклу управління Е. Дьомінга; EN = SV,AV; FR,DR,RR; S; EV,VP (11) модельне середовище для функцій iF ; TD – раціональні вимоги до операцій цих функцій. Функції управління варіабельністю включають: 1) планування реалізації варіабель- ності в структурі й артефактах АКС ( 1F ); 2) реалізацію запланованої ( 2F ); 3) системний моніторинг задовіль- ності варіабельності АКС ( 3F ); 4) еволюцію АКС за результатами моніторингу ( 4F ). Подання операції o (10) складене її призначенням (pp), ролями виконавців ( RLrl  ), входами, результатами й контек-стом ( cotin ,, ) та формальними постанов-ками ( PSps  ), методами ( MTmt  ), розв’язання типових задач і засобами автоматизації ( ATs  ). Склад і структура модельного середовища EN (11) у поточний момент t, визначається моделлю )(tSV (3). Крім безпосередньо обумовлених нею моделей )(tAV (4) і )(tEV (5), (6), воно містить вір туальний репозиторій доступних термі- нальних сервісів )(tS , репозиторій про- філів ступеню задовільності варіабельності Інструментальні засоби та середовища програмування 58 (VP ) та репозиторії повторно викорис- товних артефактів АКС: попередніх МВ ( FR ), доменних об’єктів ( DR ), вимог ( RR ). Пропонована структура порівневої моделі варіабельності АКС (2) створює передумови підтримки раціональних вимог TD до операцій (10): 1) обґрунтованості – надання під- став прийняття рішень щодо функцій ( 1D ); 2) узгодженості способів вироблен- ня й реалізації цих рішень на п’яти рівнях і на всіх етапах побудови АКС ( 2D ); 3) масштабовності – незалежності способу вироблення й реалізації зазначе- них рішень від обсягу функціональних можливостей АКС ( 3D ); 4) трасовності – можливості про- стеження зв’язків між проявами варіа- бельності типів k на рівнях l і на всіх етапах процесу побудови АКС ( 4D ). Формування варіабельних вимог до композиції на підставі моделі власти- востей. Оскільки МВ (1) є за означенням деревом, її термінальні властивості (лист- ки) незалежні між собою в тому сенсі, що жодна з них не може бути реалізована за допомогою решти термінальних властиво- стей. На відміну від них, властивості верх- ніх рівнів фактично являють собою поєд- нання обов’язкових і необов’язкових тер- мінальних властивостей, додатково пов’язаних залежностями, що утворені ві- дношеннями IM , EQ , EX різних рівнів моделі властивостей. Таким чином,  FOFMFOFMF , , де )},(!{ * 1,1 * ffCfFfFM  – обов’яз- кові (mandatory) властивості, які мають ре- алізуватися для всіх споживачів за будь- яких умов використання; )},(!{ * 1,0 * ffCfFfFO  – не- обов’язкові (optional) властивості, які реа- лізують потреби тільки окремих категорій споживачів. Запровадимо до розгляду одноміс- ний предикат f із сенсом ”АКС має влас- тивість f ” (однаковість позначень збере- жено для спрощення нотації). Відношення між властивостями в (1) проінтерпретуємо з точки зору логіки висловлювань: IM – імплікація одномісних преди- катів, відповідних його аргументам; EQ – кон’юнкція таких імплікацій; EX – імплікація між предикатом, відповідним першому аргументу, та запе- реченням другого. Тоді МВ можна подати формулою висловлювання предикатів RORMr  ; RO= {FP,   FP  FO} (fo  FP fo  Dep(FM, FP)); RM = (fm FM fm )  )(FMDep , (12) де ),( FPFMDep – кон’юнкція залежнос- тей між обов’язковими і необов’язковими властивостями з FP , утворених відно- шеннями IM , EQ , EX у предикативній формі; )(FMDep – кон’юнкція аналогічних залежностей обов’язкових властивостей. Слід зазначити, що ),( FPFMDep і )(FMDep являють собою композиції еле- ментарних предикатів fo і fm , утворені за допомогою логічних зв’язків  , , , . Користуючись відносною просто- тою і автономністю термінальних власти- востей, кожному елементарному предика- ту fm і fo зіставимо кон’юнкцію вимог до операцій і даних, пов’язаних з домен- ним об’єктом для цієї властивості: m =mсmd (s mсs md)= * mс* md; (13) o = oс  od  (s oсs od) )= * oс  * od. Саме, вимоги до операцій (* с) по- дамо за допомогою мови EaGLe [7], а ви- моги до даних (* d) – за допомогою абст- рактної та анотаційної мереж даних (data- net) [8]. Слід зазначити, що внаслідок елементарного характеру функцій, пода- них листками МВ, виконання умов m, o для кожної з них не залежить від решти. Виконання операції заміни в преди- кативному поданні МВ (12) предикатів fo і fm їх поданнями o і m для автоматизо- ваної композиції (позначимо її ) дозволяє переписати його у вигляді Інструментальні засоби та середовища програмування 59  = ( RM )  ( RO ); (14) ( )(RM = (fm FM mс  md)  (Dep(FM)); ( RO ) = {FP,   FP  FO}(fo  FP (oс  od) ( ),( FPFMDep )). (15) Отримане подання (14), (15) надає необхідні варіабельні вимоги до АКС. У свою чергу, його елементарні складові (s mсs md) та (s oсs od) визначають, у не- обхідній для автоматизованого композу- вання формі [7, 8], елементарні й незалеж- ні між собою вимоги до конкретних ком- понентних сервісів. Простота й незалеж- ність цих вимог сприятимуть полегшенню пошуку необхідних компонентних сервісів у реєстрах та безпосередньому створенню. Технологічна схема побудови адаптивної композиції Внутрішня структура схеми. На підтримку процесу побудови й викорис- тання АКС згідно з моделлю (9)–(11) про- понується трифазна технологічна схема, подана на рис. 2. Згідно з рисунком, схема являє собою технологічну конкретизацію композиції функцій управління варіабель- ністю АКС iF , i=1,…,4 в єдиному інфор- маційному середовищі EN (11). Перша фаза схеми призначена для подання проблеми динамічної побудови АКС згідно з МВ (1), що описує поточні потреби його потенційних споживачів, як спеціальної проблеми автоматичного пла- нування [7–9]. Вона включає вісім послі- довних кроків. Крок 1. Побудова поточної моделі властивостей FM (див. означення 3) як подання формованого АКС у просторі проблеми поточного динамічного сімейст- ва його on-line варіантів. Крок 2. Зіставлення термінальним властивостям (листкам) FM елементарних доменних об’єктів – технічних конструктів подання вимог до ділових процесів на під- тримку властивостей та до елементарних компонентних сервісів їх реалізації. Крок 3. Опис доменних об’єктів ді- аграмами станів [8]. Крок 4. Специфікація вимог зі скла- ду (13) до операцій і даних на підтримку взаємодії доменних об’єктів. Крок 5. Специфікація вимог щодо елементарних компонентних сервісів на підтримку взаємодії доменних об’єктів у вигляді анотованих описів де-факто стан- дартними мовами BPEL, WSDL ),( ** iii wbd  на підставі (13). Крок 6. Автоматизований пошук (у реєстрі UDDI, інших реєстрах, серед про- позицій постачальників) сервісів is , ( wb, )- описи яких (безпосередні або формовані на підставі подань у UDDI [14]) не супере- чать ii wb ** , ), сформованим на Кроці 5. Крок 7. Упорядкування отриманих множин { is } за відповідністю описам id і нефункціональними характеристиками (QoS) згідно з сучасними методами [2]; Крок 8. Автоматизована верифіка- ція перших елементів впорядкованих мно- жин на відповідність вимогам до них, ви- робленим на Кроках 4, 5 за допомогою ві- дкритих середовищ верифікації (Spin, NuSmv [15]). Описи id верифікованих сервісів і узгоджена з ними відповідна їм (часткова) варіабельна ціль композиції  (14), (15) являють собою вхідні умови для другої фази. Отже, перша фаза підтримує функ- цію планування варіабельності АКС ( 1F ) для забезпечення його адаптивності, опра- цьовуючи виклики перших трьох етапів її життєвого циклу, зафіксованих на початку роботи (див. рис. 1). Впродовж другої фази за допомо- гою вдосконалених технік перевірки моде- лей [7–9], автоматично формулюється й вирішується проблема автоматизованого композування сервісів з описами { id } згі- дно з варіабельними вимогами . Як пока- зано на рис. 2, друга фаза охоплює чотири кроки: 1) побудова для компонентного сервісу з описом id системи з переходом між станами [9] СТС iS ( id ); Інструментальні засоби та середовища програмування 60 Фаза 1. Формування умов для проблеми автоматичного композування сервісів Специ- фікації сервісів: WSDL + абстракт- ний WS- BPEL Wi Wn W1 Фаза 2. Автоматичне композування вибраних сервісів згідно з  =(CF) Ù (DF) 2.2 Т Р А Н С Л Я Т О Р W S -B P E L в С Т С Sn S1 S|| Sc СТС Паралельна СТС- домен планування С(SC,S||) задо- вольняє  Т Р А Н С Л Я Т О Р С Т С у W S -B P E L Wc Композитний адаптовний сервіс: викону- ваний WS_BPEL 2.1 2.4 Конт- ролер рішен- ня Модель властивостей Карта впливів ... В и м о ги д о ко м п о н е н тн и х с е р в іс ів Вилучення термінальних властивостей Декомпозиція очікувань споживачів Дані Операції ... Реєстр UDDI VS1 VSn... Доступні on-line сервіси Репозиторій описів вимог Репозиторій моделей властивостей Спеціфікація вимог i у форматі автоматичного композування Композиція вимог згідно з моделлю властивостей Варіабельні вимоги -ціль планування Специфікації: WSDL+ абстрактний WS_BPEL, VxBPEL, Adaptive BPEL, WSVL ... Пошук сервісів, відповідних вимогам Wc Перевірка: Wc задовольняє компонувача? Використання і опублікування Wc Еволюція Wi Так Ні SPIN Верифікація Wc на відповід- ність  Недосягнуті/ зайві вимоги * Прийняття змістовних рішень: SPIN Вери- фікація Wi на відповід- ність i Еволюція Wc Завершення композиції через ресурсні обмеження Оновлення набору Wi Уточнення вимог  Уточнення моделі властивостей Фаза 3. Дослідження та вдосконалення адаптивної композиції F1 Реєстри сервісів F2 F3, F4 Т Р А Н С Л Я Т О Р у п р о с то р і п е р е ко н а н ь З А С ІБ п о ш у ку ко н тр о л е р а СИНТЕЗ Образ Bel(S||) 2.3 Мова EaGLE Мова мереж даних Рис. 2. Технологічна схема процесу побудови АКС 2) визначення СТС S, яка є парале- льним добутком СТС iS ( id ), та її образу на рівні переконань Bel(S); 3) дослідження структури виконан- ня в СТС Bel(S) для ідентифікації одного піддерева виконання, асоційованого з кон- тролером рішення проблеми. 4) вилучення контролера cS з дере- ва виконання і зіставлення йому опису процесу (програми) виконуваною мовою WS-BPEL cW . Таким чином, підтримується функ- ція реалізації варіабельності АКС ( 2F ) та опрацьовуються виклики композування Web-сервісів на четвертому етапі його життєвого циклу згідно з рис. 1. Нарешті, на третій фазі постачаль- ник здійснює дослідження поведінки і по- казників QoS та необхідне вдосконалення отриманого композитного сервісу cW . За- довільний сервіс надається передбаченим споживачам і може публікуватися в зага- льнодоступних реєстрах (UDDI тощо) че- рез стандартизований опис d( cW ), стаючи об’єктом адаптації часу виконання. Для АКС, поведінка якої визнана незадовільною, оцінюється ступінь задові- льності варіабельності за моделлю EV (5), (6) і перевіряється відповідність бажаним вимогам *(), уточненим на підставі tiNA , за допомогою середовища SPIN. Із враху- ванням виявлених недосягнутих вимог і tiNA приймається підмножина типових рішень: 1) відмова від композиції через ре- сурсні обмеження; 2) еволюція cW як атомарного сер- вісу згідно з підходом M. Папазоглу; 3) узгоджена еволюція моделі влас- тивостей FM(t) і набору компонентних Інструментальні засоби та середовища програмування 61 сервісів з описами id та повторення ком- позування. Повторне використання адаптив- ного композитного сервісу. Запропонова- ні моделі АКС (7) та процесу її побудови й використання (9)–(11) полегшує: 1) адаптацію АКС під час виконан- ня, тобто автоматичного вироблення й ре- алізації дій з дотримання вимог спожива- чів у разі їх порушення; 2) налаштування on-line варіантів композитного сервісу за моделлю його множинної оренди (SIMT) [11]; 3) ітеративне композування компо- зитного сервісу і/або його on-line варіантів з іншими “зовнішніми ” сервісами із ство- ренням їх поповнюваної мережі. Висновки 1. Обґрунтовано актуальність побу- дови адаптивної композиції Web-сервісів, орієнтованої на (одночасне) використання у трьох типових ситуаціях: споживання всіх її функцій самим компонувальником; налаштування окремих функцій орендато- рами; необмеженого ітеративного долу- чення нових функцій зовнішніми спожива- чами з формуванням мережі сервісів. 2. Запропоновано гібридні моделі адаптивної композиції Web-сервісів та процесу її побудови для цих ситуацій. Во- ни ґрунтуються на інтеграції підходів до розгляду композиції як динамічного сімей- ства її оn-line варіантів та як результату динамічної контекстно залежної покроко- вої адаптації, редукованої до проблеми ав- томатичного планування для досягнення поточних цілей адаптації. 3. Розроблена модель композиції являє собою її подання, як динамічного сімейства, у просторах проблеми (моделлю властивостей) та рішень (системою вимог до ділових процесів підтримки елементар- них властивостей і термінальних сервісів їх реалізації), поєднані спеціалізованою порівневою моделлю варіабельності ком- позиції. Процес її побудови й використан- ня подано композицією функцій управлін- ня варіабельністю цього сімейства. 4. Запропоновано технологічну схему процесу ітеративної побудови варіа- бельного композитного сервісу згідно з заданими вимогами. Схема доповнює фазу автоматичного композування компонент- них сервісів початковою фазою автомати- зованого формування варіабельних вимог до композиції та завершальною фазою прийняття рішень щодо доцільності й спо- собів її еволюції та адаптації. 5. Виконана інтеграція дозволяє по- єднати переваги використаних підходів, релевантні для цільових ситуацій викорис- тання композиції. 6. Запропоновані гібридні моделі адаптивної композиції Web-сервісів та процесу її побудови й (одночасного) вико- ристання в типових ситуаціях споживання її функцій складають підґрунтя подальших досліджень автора:  доопрацювання створених моде- лей для сервісів семантичного вебу;  дослідження можливостей опису цілей адаптації за допомогою дескриптив- ної логіки;  розвитку динамічної моделі вла- стивостей нефункціональними вимогами до композиції та її компонентів. 1. Андон П., Дерецький В. Проблеми побудо- ви сервіс-орієнтованих прикладних інфор- маційних систем в semantic web середови- щі на основі агентного підходу // Пробле- ми програмування. – 2006. – N 2–3. – С. 493–502. 2. Bouguettaya A., Sheng Q., Daniel F. Web Services Foundations Springer Science & Business Media, 4 сент. 2013 – 758 p. 3. Zeginis C., Plexousakis D. Web Service Adaptation: State of the art and Research Challenges. Technical Report 410 ICS- FORTH, October 2010. – 66 p. 4. Kazhamiakin R. et al. Baseline of Adaptation and Monitoring Principles, Techniques, and Methodologies across Functional SBA Layers. Deliverable PO-JRA-1.2.3. V.1 – 35 p. 5. Bucchiarone A. et al. Domain Objects for Dynamic and Incremental Service Composition // Villari M.et al. (Eds.) Proc. ESOCC 2014, Manchester, UK – LNCS 8745, 2014. – P. 62–80. 6. Bucchiarone A. et al. Domain Objects for Continuous Context-Aware Adaptation of http://www.google.com.ua/search?hl=ru&tbo=p&tbm=bks&q=inauthor:%22Athman+Bouguettaya%22 http://www.google.com.ua/search?hl=ru&tbo=p&tbm=bks&q=inauthor:%22Quan+Z.+Sheng%22 http://www.google.com.ua/search?hl=ru&tbo=p&tbm=bks&q=inauthor:%22Florian+Daniel%22 https://www.google.com.ua/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=5&ved=0CD4QFjAE&url=http%3A%2F%2Flink.springer.com%2Fchapter%2F10.1007%252F978-3-662-44879-3_5&ei=JijJVMj5CYv3asHcgJAB&usg=AFQjCNEfR9pCowLvI3S2DscuOfDUQRBsaQ https://www.google.com.ua/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=5&ved=0CD4QFjAE&url=http%3A%2F%2Flink.springer.com%2Fchapter%2F10.1007%252F978-3-662-44879-3_5&ei=JijJVMj5CYv3asHcgJAB&usg=AFQjCNEfR9pCowLvI3S2DscuOfDUQRBsaQ Інструментальні засоби та середовища програмування 62 Service-based Systems // Proc. IEEE 20th International Conference on Web Services. – 2013. – P. 571–578. 7. Bertoli P. et al. Control Flow Requirements for Automated Service Composition // 2009 IEEE International Conference on Web Services. – P. 17–23. 8. Kazhamiakin R. et al. Data-Flow Requi- rements for Dynamic Service Composition // Proc. IEEE 20th International Conference on Web Sevices. – 2013. – P. 243–250. 9. Bertoli P., Pistore M., Traverso P. Automated composition of Web services via planning in asynchronous domains  Artificial Intelligence. – 2010. – N 174. – P. 316–361. 10. Alférez G.H., Pelechano V. Facing uncertainty in Web service compositions // Int. J. of Services Computing. – April–June 2014. – Vol. 2, N 2. – P. 1–16. 11. Kapuruge M., Han J., Colman A. Service orchestration as organization: Building multi- tenant service applications in the Cloud. – 2014 – 363 p. 12. Adzic G. Impact Mapping: Making a big impact with software products and projects.  Provoking Thoughts Limited, 2012.  72 p. 13. Slabospitskaya O., Kolesnyk A. The Model for Enhanced Variability Management Process in Software Product Line // In.: Mayr H.C., Kop C., Liddle S., Ginige A. Information Systems: Methods, Models and Applications. Revised selected papers of 4-th International United Information Systems Conference (UNISCON 2012).Yalta, Ukraine, June 2012. – P. 162–171. 14. UDDI version 3.0.2 – UDDI spec technical committee draft. Technical Report.  OASIS, 2004. 15. Карпов Ю.Г. MODEL СHECKING. Вери- фикация параллельных и распределенных программных систем. – БХВ-Петербург; 2010.  560 с. Одержано 15.03.2015 Про автора: Слабоспицька Ольга Олександрівна, кандидат фізико-математичних наук, старший науковий співробітник. Місце роботи автора: Інститут програмних систем НАН України, 03187, Київ-187, Проспект Академіка Глушкова, 40. Тел.: (044) 526 4579. Е-mail: ols.07@mail.ru http://researchbank.swinburne.edu.au/vital/access/manager/Repository?exact=sm_creator%3A%22Kapuruge%2C+Malinda%22 http://researchbank.swinburne.edu.au/vital/access/manager/Repository?exact=sm_creator%3A%22Han%2C+Jun%22 http://researchbank.swinburne.edu.au/vital/access/manager/Repository?exact=sm_creator%3A%22Colman%2C+Alan%22 mailto:ols.07@mail.ru

Схожі ресурси