Uma abordagem baseada em planejamento não-determinístico e SAT para a composição resiliente e automática de web services

Abstract

Web services têm sido cada vez mais adotados por organizações na implantação de processos de negócio e integração de sistemas heterogêneos.Todavia, os Web services estão vulneráveis a uma série de problemas de execução (serviços indisponíveis, resultados insatisfatórios,descumprimento de parâmetros de qualidade, violações de SLA,falhas de comunicação, dentre outros) que podem fazer com que os seus comportamentos sejam diferentes do esperado, impedindo-os de cumprirem com sucesso as tarefas para as quais foram designados. Neste sentido, é importante levar em consideração que o comportamento dos Web services é intrinsecamente não-determinístico, muitas vezes inesperado e inadequado. Vários trabalhos têm sido propostos para se obter, de modo eficiente, composições de Web services. Entretanto,com algumas exceções, a maioria ignora os problemas de execução que podem ocorrer em tempo de execução e afetar as composições. Neste contexto, este trabalho apresenta uma abordagem para a obtenção decomposições resilientes de Web services, isto é, composições capazes de contornar problemas de execução para satisfazer os objetivos do usuário.A abordagem proposta combina planejamento não-determinístico e SAT (satisfazibilidade booleana) para se obter k planos alternativos(composições alternativas de Web services) que solucionam uma dada requisição, onde um plano é visto como uma sequência de ações, e as ações correspondem a invocações de operações de Web services. Os planos obtidos são fundidos em uma estratégia de contingência na forma de uma árvore de decisão binária (composição de Web services resiliente resultante). A estratégia de contingência permite a motores de execução de processos acompanhar o progresso da execução da composição e lidar com problemas que ocorrem em ambientes dinâmicos e não-determinísticos mediante a rápida seleção, com custo mínimo, de uma composição alternativa e compatível com aquela que falhou. Resultados de experimentos com a abordagem proposta mostraram que é possível obter estratégias de contingências em tempos relativamente baixos e com uma quantidade grande e satisfatória de planos. Em torno de um minuto foi possível construir árvores binárias com uma média de 6723 planos, e em torno de cinco minutos árvores binárias foram construídas com uma média de 15148 planos.<br>

Abstract : Web services have been increasingly adopted by organizations to implement their business processes and to integrate heterogeneous systems. However, Web services are vulnerable to a wide number of execution problems (e.g., unavailable services, unappropriated results, noncompliance of quality parameters, service level agreement violations, communication failures, among others) which can make them behave differently from the expected and prevent them to comply with their tasks successfully. In this regard, it is important to take into account that the behavior of Web services is intrinsically nondeterministic, often unexpected and inappropriate. Several works have been proposed to efficiently obtain Web service compositions. However, with few exceptions, most of them disregard contingencies which may happen at runtime and affect the compositions. In this context, this paper presents an approach for obtaining resilient compositions of Web services, i.e, compositions that are able to circumvent problems which may occur in the execution environments in order to meet the user goals. This approach combines nondeterministic planning and SAT (boolean satisfiability) to obtain k plans (alternative compositions of Web services) that address a given user request, where a plan is a sequence of actions, and an action corresponds to an invocation of aWeb services operation. The obtained plans are merged into a contingency strategy in the form of a binary decision tree (i.e., the resulting resilient composition of Web services). The contingency strategy enables process execution engines to keep track of the composition execution progress and deal with problems which happen in dynamic and nondeterministic environments by quickly selecting, with minimum cost, a suitable alternative composition to continue the execution towards the satisfaction of the user s goals. Experimental results using this approach have showed that it is possible to obtain contingency strategies in relatively low times and with a large and satisfactory amount of plans. In about one minute it was possible to build binary trees with an average of 6723 plans, and in about five minutes binary trees were built with an average of 15148 plans.