VMF : a transformation engine for resolving Web service heterogeneities within the VRESCo runtime

Abstract

Das Hauptziel einer service-orientierten Architektur (SOA) ist es, das Prinzip von "publish-find-bind" zu ermöglichen, wobei Web Services die wichtigste Implementierung darstellen. Allerdings reichen die gewöhnlichen Web Service Technologien nicht aus, wenn es darum geht, die Anforderungen von adaptiven, service-orientierten Applikationen zu erfüllen. Hauptsächlich benutzt der Service-Requestor das WSDL um Stubs zu generieren, die dann für einen Aufruf genutzt werden. Um die Flexibilität, sowie die lose Kopplung zu erhöhen, sollten Services aber nicht als Methodenaufrufe nach RPC-Art gesehen werden, sondern als austauschbare Komponenten, die gewisse Anforderungen erfüllen.<br />Die VRESCo Laufzeitumgebung behandelt einige dieser Herausforderungen bezüglich Service-oriented Computing (SOC) in der Praxis, unter anderem Service Discovery, QoS-gesteuertes dynamisches (Neu-)Binden und Aufrufen, sowie Service Komposition. Dadurch werden jedoch zusätzliche Informationen benötigt, um die semantische Bedeutung eines Services zu beschreiben. Es existieren zwar bereits Ansätze zur Beschreibung semantischer Kontexte (OWL-S, WSMO), diese sind aber den Anforderungen entsprechend zu umfangreich und komplex. Zudem bringt das dynamische Binden eine weitere Herausforderung mit sich, nämlich dass Services mit derselben Funktionalität unterschiedliche Schnittstellen haben können.<br />Bezüglich dieser Probleme zeigt diese Diplomarbeit folgende Lösungen auf. Zuerst wird ein aussagekräftiges Metadaten Modell beschrieben, welches die Klassifikation von Services ermöglicht, sowie die Unterstützung von Conditions und die Quality of Service Attributes beinhaltet, wobei Ersteres den Kunden von den konkreten Services löst und dadurch die Basis für dynamisches (Neu-)Binden bildet. Zweitens, basierend auf dem Metadaten Modell, wird das VRESCo Mapping Framework (VMF) eingeführt, welches das Problem der Interface Heterogenitäten löst. Es besteht aus einer Bibliothek, die ein umfangreiches Repertoire von nützlichen Datenmanipulationsfuktionen zur Verfügung stellt, mit denen man Mappings zwischen verschiedenen Services mit gleicher Funktionalität definieren kann, und einem Mediator, der in VRESCo integriert wird und zur Laufzeit die Mappings ausführt.<br />Die vorliegende Diplomarbeit zeigt anhand eines Beispiels die Wichtigkeit dieser Themen, gibt einen Einblick in den State of the Art bezüglich relevanter Konzepte und Techniken in SOC und Web Services und verschafft einen Überblick über wichtige, verwandte Arbeiten. Außerdem werden Design und Implementierung des entwickelten Metadaten Modells und des Mapping Frameworks vorgestellt, und es wird gezeigt, wie diese in VRESCo integriert sind. Abschließend wird in einer Evaluation die Laufzeitperformance von VMF veranschaulicht.<br />

A Service-oriented Architecture (SOA) primary aims to cover the principle of "publish-find-bind", whereby Web services are its most important implementation. However, common Web service technologies are insufficient to meet the requirements of adaptive, service-oriented applications. Mostly, the WSDL is taken from the requestor to generate stubs that are used for an invocation. To increase flexibility and loose coupling, services should not be seen as RPC-style method invocations, but as interchangeable components that fulfill certain demands.<br />The VRESCo runtime environment addresses some of the current challenges related to Service-oriented Computing (SOC) in practice, among others service discovery, QoS-aware dynamic (re-)binding and invocation, and service composition. However, for these purposes, additional information is required to describe semantic meanings of services. There exist approaches to semantically enrich a Web service context (OWL-S, WSMO), but they are more comprehensive and complex as needed. Furthermore, dynamic binding raises another challenge, namely services providing the same functionality but offering different interfaces.<br />Regarding these problems, this thesis offers the following solutions.<br />Firstly, an expressive metadata model is introduced including service classification, support of conditions and Quality of Service (QoS) attributes, whereby the former decouples the client from the concrete service and therefore provides the basis for dynamic (re-)binding.<br />Secondly, based on the metadata model, the VRESCo Mapping Framework (VMF) is introduced to handle the problem with interface heterogeneities. It consists of a library including a broad collection of useful data manipulation functions to define mappings between different services with same functionality and a mediator which is integrated into VRESCo and executes these mappings on service invocation.<br />This master's thesis introduces a motivating example to show the significance of these topics, gives a state of the art review of the concepts and technologies in SOC and Web services which are relevant for this thesis and presents related work. Apart from this, the thesis gives a detailed introduction to the design and implementation of the metadata model and the mapping framework, and describes the integration into VRESCo. Finally, an evaluation demonstrates the runtime performance of VMF.<br />