ads:
UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIA DA
COMPUTAÇÃO
Gustavo Fortes Tondello
ESPECIFICAÇÃO SEMÂNTICA DE QoS:
A ONTOLOGIA QoS-MO
Dissertação submetida à Universidade Federal de Santa Catarina como parte dos
requisitos para obtenção do grau de Mestre em Ciência da Computação.
Prof. Frank Augusto Siqueira, Dr.
Orientador
Florianópolis, agosto de 2008
ads:
Livros Grátis
http://www.livrosgratis.com.br
Milhares de livros grátis para download.
ii
ESPECIFICAÇÃO SEMÂNTICA DE QoS:
A ONTOLOGIA QoS-MO
Gustavo Fortes Tondello
Esta dissertação foi julgada adequada para a obtenção do título de Mestre em Ciência da
Computação, Área de Concentração Sistemas de Computação e aprovada em sua forma
final pelo Programa de Pós-Graduação em Ciência da Computação.
____________________________
Prof. Frank Augusto Siqueira, Dr. (coordenador do PPGCC)
Banca Examinadora
____________________________
Prof. Frank Augusto Siqueira, Dr. (orientador)
____________________________
Prof. Carlos Barros Montez, Dr.
____________________________
Prof. Renato Fileto, Dr.
____________________________
Prof. Roberto Willrich, Dr.
ads:
iii
“Há um estímulo grandioso que move a vida humana.
Esse estímulo é seu fim, é sua meta, é o todo;
esse estímulo é o que a incita continuamente
à busca do saber, do conhecimento.”
(Carlos Bernardo González Pecotche – RAUMSOL)
iv
SUMÁRIO
LISTA DE FIGURAS ................................................................................................... VII
LISTA DE TABELAS ................................................................................................... IX
RESUMO ......................................................................................................................... X
ABSTRACT ................................................................................................................... XI
1. INTRODUÇÃO ...................................................................................................... 1
1.1. OBJETIVOS DO TRABALHO ................................................................................. 2
1.2. METODOLOGIA .................................................................................................. 3
1.3. RESULTADOS ESPERADOS .................................................................................. 3
1.4. ESTRUTURA DA DISSERTAÇÃO .......................................................................... 3
2. WEB SERVICES SEMÂNTICOS ........................................................................ 5
2.1. WEB SERVICES .................................................................................................. 5
2.1.1. Invocação: SOAP ....................................................................................................... 7
2.1.2. Descrição, Publicação e Descoberta: WSDL e UDDI ............................................... 7
2.2. WEB SEMÂNTICA ............................................................................................... 9
2.2.1. Troca de dados: XML e RDF ................................................................................... 11
2.2.2. Ontologias ................................................................................................................ 11
2.2.3. A linguagem de ontologias OWL .............................................................................. 12
2.2.4. Lógicas de Descrição e Inferência ........................................................................... 13
2.2.5. A linguagem de consulta SPARQL ........................................................................... 15
2.2.6. Troca de regras: RIF ................................................................................................ 16
2.3. WEB SERVICES SEMÂNTICOS ........................................................................... 16
2.3.1. A Abordagem WSMO ............................................................................................... 17
2.3.2. A Ontologia OWL-S .................................................................................................. 18
3. QUALIDADE DE SERVIÇO .............................................................................. 20
3.1. DEFINIÇÕES ..................................................................................................... 20
3.1.1. Especificação de QoS ............................................................................................... 20
v
3.1.2. Mapeamento de QoS ................................................................................................. 21
3.1.3. Negociação e garantia de QoS ................................................................................. 21
3.1.4. Acordos de Nível de Serviço ..................................................................................... 22
3.2. METAMODELO DE QOS DA OMG .................................................................... 23
3.2.1. O pacote QoS Characteristics .................................................................................. 24
3.2.2. O pacote QoS Constraints ........................................................................................ 26
3.2.3. O pacote QoS Levels ................................................................................................ 27
3.3. APLICAÇÕES DE QOS EM WEB SERVICES SEMÂNTICOS ................................... 28
3.3.1. A abordagem DAML-QoS ........................................................................................ 28
3.3.2. A abordagem QoSOnt ............................................................................................... 31
3.3.3. A abordagem OWL-Q ............................................................................................... 33
3.3.4. Ferramentas de busca de Web Services Semânticos com QoS ................................. 34
3.3.5. Limitações das abordagens existentes ...................................................................... 34
4. A ONTOLOGIA QOS-MO................................................................................... 36
4.1. O MODELO QOS CHARACTERISTICS ................................................................. 38
4.1.1. QoSCharacteristic ........................................................................................ 38
4.1.2. QoSDimension .................................................................................................... 39
4.1.3. QoSCharacteristicDimension (subclasse de QoSDimension) ............ 40
4.1.4. QoSContext e subclasses .................................................................................... 40
4.1.5. QoSUnit ................................................................................................................ 41
4.1.6. QoSValue ............................................................................................................. 41
4.1.7. QoSDimensionMapping ................................................................................... 42
4.1.8. Exemplo de definição de Características de QoS..................................................... 45
4.2. O MODELO QOS CONSTRAINTS ......................................................................... 47
4.2.1. QoSConstraint.................................................................................................. 47
4.2.2. QoSContract (subclasse de QoSConstraint) ............................................. 48
4.2.3. QoSSingleConstraint (subclasse de QoSConstraint) .......................... 48
4.2.4. QoSOffered (subclasse de QoSSingleConstraint) ................................. 49
4.2.5. QoSRequired (subclasse de QoSSingleConstraint) ............................... 50
4.2.6. QoSCompoundConstraint (subclasse de QoSConstraint) ..................... 50
4.2.7. Exemplo de definição de Restrições de QoS............................................................. 51
4.3. O MODELO QOS LEVELS ................................................................................... 52
4.3.1. QoSLevel e subclasses ......................................................................................... 53
vi
4.3.2. QoSTransition.................................................................................................. 53
4.3.3. Exemplo de definição de Níveis de QoS ................................................................... 54
4.4. EXTENSÃO DA OWL-S .................................................................................... 55
4.4.1. Exemplo de extensão de um perfil OWL-S ............................................................... 56
5. O MECANISMO DE BUSCA .............................................................................. 58
5.1. A API DE BUSCA ............................................................................................. 58
5.1.1. Leitura da Ontologia ................................................................................................ 60
5.1.2. Descoberta de Características ................................................................................. 62
5.1.3. Execução de Consultas ............................................................................................. 64
5.1.4. Geração das consultas SPARQL .............................................................................. 66
5.1.5. Recuperação de Componentes.................................................................................. 68
5.2. A INTERFACE WEB DE BUSCA .......................................................................... 70
6. ANÁLISE DA ONTOLOGIA QOS-MO ............................................................. 72
6.1. AVALIAÇÃO DA ONTOLOGIA ........................................................................... 72
6.1.1. Expressividade .......................................................................................................... 72
6.1.2. Mecanismo de descoberta ........................................................................................ 73
6.1.3. Comparação com outras ontologias......................................................................... 74
6.2. DESEMPENHO DO MECANISMO DE BUSCA ........................................................ 75
6.2.1. Testes de tempo de resposta e uso de memória ........................................................ 75
6.2.2. Testes de execução concorrente ............................................................................... 77
7. CONCLUSÕES ..................................................................................................... 79
7.1. RESULTADOS ALCANÇADOS ............................................................................. 79
7.2. PERSPECTIVAS FUTURAS .................................................................................. 81
BIBLIOGRAFIA .......................................................................................................... 83
vii
LISTA DE FIGURAS
Figura 1: Arquitetura da Web Semântica (BERNERS-LEE, 2006) ............................... 10
Figura 2: Evolução da Web (FENSEL et al., 2007) ....................................................... 17
Figura 3: Exemplo de um Web Service definido em OWL-S ........................................ 19
Figura 4: Modelo de características de QoS da OMG (2006) ........................................ 25
Figura 5: Modelo de valores de QoS da OMG (2006) ................................................... 25
Figura 6: Modelo de contextos de QoS da OMG (2006) ............................................... 26
Figura 7: Modelo de restrições de QoS da OMG (2006) ............................................... 27
Figura 8: Modelo de níveis de QoS da OMG (2006) ..................................................... 28
Figura 9: Exemplo de perfil de QoS definido em DAML-QoS (ZHOU et al., 2004) .... 30
Figura 10: Exemplo de ligação QoSOnt/OWL-S (DOBSON et al., 2005) .................... 32
Figura 11: Hierarquia de ontologias para especificação de QoS de Web Services ........ 37
Figura 12: Hierarquia dos modelos da ontologia QoS-MO ............................................ 37
Figura 13: Elementos do modelo QoS Characteristics ................................................... 38
Figura 14: Exemplo de um Mapeamento de Dimensões ................................................ 44
Figura 15: Exemplo de definição de um perfil de QoS .................................................. 46
Figura 16: Elementos do modelo QoS Constraints ........................................................ 47
Figura 17: Exemplo de definição de restrições de QoS.................................................. 51
Figura 18: Elementos do modelo QoS Levels ................................................................. 52
Figura 19: Exemplo de definição de níveis de QoS ....................................................... 55
Figura 20: Elementos do modelo para extensão da OWL-S .......................................... 56
Figura 21: Exemplo completo da especificação de QoS do Web Service BravoAir ..... 57
Figura 22: Esquema de utilização da API de Busca QoS-MO ....................................... 60
Figura 23: Seqüência de utilização da API de busca ...................................................... 60
Figura 24: Interface de descoberta de características da API de busca .......................... 63
Figura 25: Interface de execução de consultas da API de busca .................................... 65
Figura 26: Interface de recuperação de componentes da API de busca ......................... 69
Figura 27: Interface Web para a especificação de Consultas de QoS ............................ 71
Figura 28: Página Web com os resultados de Consulta baseada em requisitos de QoS. 71
ix
LISTA DE TABELAS
Tabela 1: Comparação das abordagens existentes de especificação semântica de QoS 35
Tabela 2: Propriedades da classe QoSCharacteristic .......................................... 39
Tabela 3: Propriedades da classe QoSDimension ...................................................... 40
Tabela 4: Propriedades da classe QoSCharacteristicDimension ..................... 40
Tabela 5: Propriedades da classe QoSSingleContext ............................................. 41
Tabela 6: Propriedades da classe QoSCompoundContext ........................................ 41
Tabela 7: Propriedades da classe QoSUnit .................................................................. 41
Tabela 8: Propriedades da classe QoSValue ................................................................ 42
Tabela 9: Propriedades da classe QoSDimensionMapping ..................................... 43
Tabela 10: Propriedades da classe QoSContract ....................................................... 48
Tabela 11: Propriedades da classe QoSSingleConstraint ................................... 49
Tabela 12: Propriedades da classe QoSCompoundConstraint ............................... 51
Tabela 13: Propriedades da classe QoSSingleLevel ............................................... 53
Tabela 14: Propriedades da classe QoSCompoundLevel ........................................... 53
Tabela 15: Propriedades da classe QoSTransition .................................................. 54
Tabela 16: Inferências de relações necessárias para o mecanismo de busca .................. 61
Tabela 17: Métodos da interface de descoberta de características ................................. 64
Tabela 18: Métodos da interface de execução de consultas ........................................... 65
Tabela 19: Métodos da interface de recuperação de componentes ................................ 70
Tabela 20: Comparação entre as ontologias de especificação semântica de QoS .......... 74
Tabela 21: Resultado dos testes de desempenho e alocação de memória ...................... 76
Tabela 22: Resultado dos testes de desempenho com consultas concorrentes ............... 77
x
RESUMO
Este trabalho apresenta a ontologia QoS-MO que permite a especificação de ca-
racterísticas e requisitos de QoS para Web Services Semânticos ou Componentes de
Software e pode ser facilmente utilizada para estender a OWL-S ou outras ontologias de
descrição funcional de Componentes.
As especificações de QoS modeladas a partir da ontologia QoS-MO podem ser u-
tilizadas no projeto, desenvolvimento, publicação e descoberta de Web Services ou
Componentes de Software.
Um mecanismo de busca semântica de Web Services ou Componentes de Softwa-
re foi especificado, voltado para a descoberta de Componentes que atendam a um con-
junto definido de restrições de QoS, utilizando a ontologia QoS-MO e a linguagem de
consulta SPARQL. Um protótipo deste mecanismo foi desenvolvido, contando tanto
com uma interface de programação como uma interface Web.
Os testes realizados demonstraram que o mecanismo proposto é viável e apresenta
um desempenho aceitável e que a ontologia definida é capaz de expressar características
de QoS complexas.
A comparação com mecanismos de descoberta de Web Services de propostas si-
milares demonstrou que a abordagem QoS-MO é mais simples e eficiente, pois não de-
pende de nenhum algoritmo complexo para sua execução, apenas de um mecanismo de
inferência simples e da linguagem SPARQL.
xi
ABSTRACT
This work presents the QoS-MO ontology for the specification of QoS attributes
and requisites of Semantic Web Services or Software Components. The QoS-MO on-
tology can be easily used to extend OWL-S or any other Software Components func-
tional description ontology.
The QoS descriptions modeled with QoS-MO can be used in design, develop-
ment, publication and discovery of Web Services or Software Components.
A semantic search mechanism for Web Services or Software Components has
been specified with the goal to find Components that fulfill a set of defined QoS re-
quirements. The QoS-MO ontology was used to build this mechanism, along with the
SPARQL query language. A prototype of this mechanism has been created, with both a
programming interface and a Web-based interface.
Tests were conducted and they have demonstrated that the proposed mechanism is
viable and has an acceptable performance. They have also shown that the proposed on-
tology is capable of expressing complex QoS attributes.
The comparison of the QoS-MO approach with similar ones has shown that QoS-
MO is simpler and more efficient, since it does not depend on any complex algorithm to
find Web Services that match the QoS requirements: it only needs a simple inference
engine and the SPARQL language.
1
1. INTRODUÇÃO
A Web Semântica é definida por BERNERS-LEE et al. (2001) como “uma exten-
são da Web atual, na qual é dado um significado bem definido para a informação, pos-
sibilitando que os computadores e as pessoas trabalhem em cooperação”.
Um Web Service é um componente de software projetado especificamente para
suportar a interação entre sistemas que executam em diferentes máquinas em uma rede,
que pode ser desde uma Rede Local até a própria Internet (W3C, 2004c).
A união das características dinâmicas dos Web Services com as tecnologias de es-
pecificação semântica da Web Semântica resulta nos Web Services Semânticos, que
estendem a especificação dos Web Services com um conjunto preciso de informações
semânticas. Devido à especificação semântica, a criação de mecanismos automáticos de
publicação, descoberta, composição e execução de Web Services Semânticos fica mais
fácil.
Existem diversas linguagens e padrões definidos para a especificação de Web
Services Semânticos, dentre os quais se destacam as ontologias OWL-S (OWL-S, 2004)
e WSMO (ESSI WSMO, 2006).
A especificação de um Web Service Semântico deve conter, além da descrição da
funcionalidade que o Serviço fornece, a indicação da qualidade do serviço oferecido. A
especificação de Qualidade de Serviço (QoS) de um Web Service indica quais são as
características não funcionais do Serviço, expressas geralmente através de medidas
quantificáveis, e que permitem que um cliente encontre um Serviço que, além de reali-
zar a função desejada, seja capaz de fazer isto garantindo um certo nível de qualidade.
Já existem na literatura várias propostas de padrões para a especificação de Quali-
dade de Serviço de Web Services Semânticos. No entanto, cada uma das propostas a-
presentadas resolve uma parte do problema, não havendo sido criado ainda um padrão
que seja capaz de expressar os diversos aspectos da Qualidade de Serviço dos Web Ser-
vices de forma completa.
2
O presente trabalho apresenta a ontologia QoS-MO (Quality of Service Modeling
Ontology – Ontologia de Modelagem de Qualidade de Serviço), criada para permitir a
especificação completa de Qualidade de Serviço de Web Services Semânticos. Os di-
versos modelos de especificação de QoS existentes foram estudados com o propósito de
trazer as melhores características de cada um para o cenário da Web Semântica e sanar
as limitações existentes em propostas similares.
1.1. Objetivos do trabalho
O objetivo deste trabalho é o desenvolvimento da ontologia QoS-MO para a espe-
cificação de Qualidade de Serviço de Web Services Semânticos. A ontologia proposta
será capaz de especificar todos os aspectos envolvidos na Qualidade de Serviço de um
Web Service Semântico e permitirá que a descoberta automática de Serviços considere
os requisitos de Qualidade de Serviço além dos requisitos funcionais desejados.
A necessidade para a criação da ontologia QoS-MO surge da observação de que
os padrões existentes para definição de QoS de Web Services Semânticos em geral pos-
suem fraquezas que impossibilitam a especificação completa de QoS com todas as ques-
tões envolvidas. Podemos citar como exemplos a possibilidade de especificar mapea-
mentos entre características de QoS semelhantes, porém especificadas de forma diferen-
te, ou a incorporação de uma especificação de QoS como parte de outra, entre outras
características que serão apresentadas ao longo do trabalho.
Após a especificação das características de QoS, é necessário fornecer também
um padrão que possibilite a descoberta de Serviços que atendam a requisitos de QoS
estabelecidos. Para cumprir com este objetivo, procuramos reutilizar ao máximo os pa-
drões já existentes para a criação de um mecanismo de busca. Por isto, este trabalho irá
abordar esta questão através da especificação de um mecanismo de busca capaz de con-
verter os requisitos de QoS em uma consulta na linguagem SPARQL – padrão da W3C
para realização de consultas sobre bases de conhecimentos representadas em RDF – e
listar os Web Services que atendem aos requisitos a partir da execução desta consulta
em uma Ontologia baseada em QoS-MO.
Foram desenvolvidas uma API (interface de programação) e uma ferramenta Web
de busca de Web Services, para validar o uso da ontologia QoS-MO e do mecanismo de
descoberta de Web Services utilizando consultas em linguagem SPARQL.
3
1.2. Metodologia
As seguintes atividades foram desenvolvidas ao longo do trabalho:
Estudo da bibliografia e dos padrões existentes para especificação de QoS;
Criação e definição da ontologia QoS-MO;
Implementação de uma API de um mecanismo de busca de Web Services Se-
mânticos a partir de suas características de QoS;
Implementação de um protótipo de uma ferramenta Web para pesquisa baseada
em QoS de Web Services Semânticos, utilizando a API desenvolvida;
Comparação da expressividade das especificações de QoS feitas com a ontolo-
gia QoS-MO com a possibilidade de especificação de QoS em outras ontologi-
as semelhantes;
Análise de desempenho da API de busca.
1.3. Resultados Esperados
Espera-se que a ontologia QoS-MO possa contribuir para o estudo a respeito da
definição de um padrão de especificação de QoS para Web Services Semânticos, auxili-
ando na abertura de espaço para a criação de uma proposta de padrão internacionalmen-
te aceito para este fim, como hoje já ocorre com o OWL-S para a especificação funcio-
nal dos Web Services Semânticos.
1.4. Estrutura da Dissertação
Esta dissertação está organizada da seguinte forma.
Os capítulos 2 e 3 apresentam uma análise do contexto no qual está inserido este
trabalho. O capítulo 2 mostra o contexto de pesquisa atual na área de Web Services Se-
mânticos. O capítulo 3 mostra o contexto de pesquisa na área de Qualidade de Serviço,
assim como os trabalhos já realizados sobre a aplicação de modelos de QoS em Web
Services Semânticos.
No capítulo 4 a ontologia QoS-MO é descrita e detalhada. Também são apresen-
tados alguns exemplos de especificação de QoS utilizando a ontologia QoS-MO.
No capítulo 5 é descrita a API do mecanismo de busca sobre a ontologia QoS-MO
e o protótipo de uma ferramenta Web de busca de Web Services Semânticos, construído
4
para verificar e validar as idéias apresentadas, assim como testar a viabilidade e o de-
sempenho do mecanismo projetado.
O capítulo 6 analisa a contribuição científica proposta pela ontologia QoS-MO,
comparando-a com outras ontologias já existentes para o mesmo fim, e apresentando os
resultados dos testes de desempenho da API de busca.
No último capítulo são apresentadas as conclusões e as perspectivas de trabalhos
futuros.
5
2. WEB SERVICES SEMÂNTICOS
Neste capítulo, iniciaremos a apresentação do contexto no qual se insere este tra-
balho. Inicialmente será apresentada uma visão geral da tecnologia de Web Services;
em seguida, será apresentado o conceito de Web Semântica, seus objetivos e as tecnolo-
gias empregadas para sua construção; por fim, será descrita a tecnologia de Web Servi-
ces Semânticos, na qual se baseia o presente trabalho.
2.1. Web Services
Na década de 90, a integração entre aplicações distribuídas era realizada utilizan-
do-se padrões como CORBA (OMG, 1995), Java RMI (DWONING, 1998) e DCOM
(BROWN, 1996). No entanto, estes padrões eram bastante limitados. Por exemplo, RMI
era limitado a aplicações desenvolvidas em Java e DCOM era limitado a aplicações em
plataformas da Microsoft. Estas limitações dificultavam muito a integração de aplica-
ções desenvolvidas em plataformas diferentes, já que, dependendo do caso, uma aplica-
ção em uma plataforma não conversava com uma de uma plataforma diferente.
(PENNINGTON et al., 2007)
Para facilitar a integração de aplicações no ambiente da Web, foi desenvolvido na
década de 2000 o conceito de Arquitetura Orientada a Serviços (SOA, do inglês Servi-
ce-Oriented Architecture). Uma Arquitetura Orientada a Serviços é “um conjunto de
componentes que podem ser invocados e cujas descrições de interface podem ser publi-
cadas e descobertas. Os componentes são disponibilizados como serviços independentes
que são acessados de forma padronizada.” (PENNINGTON et al., 2007)
Uma Arquitetura Orientada a Serviços precisa ter os seguintes atributos
(PENNINGTON et al., 2007):
Escalabilidade: considerando a Web toda, a arquitetura pode ser utilizada den-
tro de uma organização, entre organizações ou envolvendo o mundo todo.
Baixo acoplamento: as partes envolvidas na arquitetura podem enviar mensa-
gens de forma independente do receptor. Isto evita que uma mudança em um
serviço tenha grande impacto em outros.
6
Interoperabilidade: as partes precisam se comunicar, independentemente da
máquina ou plataforma na qual se encontram.
Descoberta: um serviço deve ser capaz de escolher outro para se comunicar a
partir de uma lista de serviços disponíveis, em um processo dinâmico.
Abstração: a arquitetura deve ocultar detalhes tecnológicos, permitindo que os
desenvolvedores se concentrem na lógica de negócio.
Padronização: os protocolos de comunicação devem ser padronizados para
permitir a máxima interoperabilidade.
A tecnologia de Web Services é uma das principais tecnologias empregadas para
o desenvolvimento de uma arquitetura SOA. CURBERA et al. (2001) definem Web
Service como “uma aplicação em rede que pode interagir utilizando protocolos Web
aplicação-para-aplicação sobre interfaces bem definidas e que é descrita utilizando uma
linguagem padrão de descrição funcional”.
Um Web Service é um componente de software que pode ser invocado pela Web
através de mensagens no formato XML (eXtensible Markup Language – linguagem de
marcação extensível) (W3C, 2003a) seguindo, por exemplo, o padrão SOAP (Simple
Object Access Protocol – protocolo simples de acesso a objetos) (W3C, 2003b).
Para que possa ser encontrado, um Web Service precisa ser descrito e publicado.
A descrição é feita através do padrão WSDL (Web Services Description Language –
linguagem de descrição de Web Services) (W3C, 2007b) e a publicação é feita em um
registro chamado UDDI (Universal Description Discovery & Integration – descrição,
descoberta e integração universal) (OASIS, 2004).
A tecnologia XML (eXtensible Markup Language – linguagem de marcação ex-
tensível) (W3C, 2003a) permite criar marcações personalizadas para as informações em
um documento. A linguagem XML é usada como base para todas as linguagens utiliza-
das pelos Web Services, incluindo SOAP e WSDL.
Existem inúmeras formas de utilizar as informações em um documento XML, po-
rém quem for utilizar a informação precisa saber o que cada marcação significa, pois a
linguagem XML ocupa-se da estrutura do documento, não do seu significado.
7
2.1.1. Invocação: SOAP
O padrão SOAP (W3C, 2003b) define os formatos de mensagens XML que ser-
vem como protocolo de comunicação para a interação entre aplicações escritas em dife-
rentes linguagens e que executam em diferentes plataformas.
A especificação do SOAP define um padrão de mensagem como a que segue.
<?xml version = ”1.0”?>
<soap:Envelope
xmlns:soap =
”http://www.w3.org/2001/12/soap-envelope”
soap:encodingStyle =
”http://www.w3.org/2001/12/soap-encoding”>
<soap:Header>
...
</soap:Header>
<soap:Body>
...
</soap:Body>
</soap:Envelope>
O envelope define o namespace
1
e o tipo de codificação utilizados; o cabeçalho
(Header) é opcional e define informações adicionais sobre a mensagem; o corpo (Body)
contém os dados da mensagem.
2.1.2. Descrição, Publicação e Descoberta: WSDL e UDDI
WSDL (W3C, 2007b) é a principal linguagem para a descrição de Web Services.
Ela permite a definição da interface do serviço, para que ele possa ser invocado sem
necessitar de conhecimentos sobre os detalhes de implementação do mesmo.
A descrição da interface de um Web Service inclui a assinatura de todas as opera-
ções oferecidas, definindo o nome da operação, as entradas, as saídas e as exceções.
Além da interface, o documento WSDL descreve o serviço e as integrações possíveis.
1
Namespaces XML são utilizados para garantir a unicidade de elementos e atributos nomeados em um
documento XML. Eles são definidos pela recomendação W3C Namespaces in XML. (Fonte:
http://en.wikipedia.org/wiki/XML_Namespace)
8
Segue um exemplo parcial de uma descrição em WSDL (Semantic Web Services
Challenge, 2006 apud PENNINGTON et al., 2007):
<wsdl:definitions targetNamespace=”mooncompany”
xmlns:wsdl=”http://schemas.xmlsoap.org/wsdl/”
xmlns:wsdlsoap=”http://schemas.xmlsoap.org/wsdl/soap/”
xmlns:xsd=”http://www.w3.org/2001/XMLSchema”>
<wsdl:message name=”SearchCustomerResponseMessage”>
<wsdl:part element=”impl:SearchCustomerResponse”
name=”SearchCustomerResponse”/>
</wsdl:message>
<wsdl:portType name=”SearchCustomer”>
<wsdl:operation name=”search”>
<wsdl:input message=”impl:SearchCustomerRequestMessage”/>
<wsdl:output
message=”impl:SearchCustomerResponseMessage”/>
</wsdl:operation>
</wsdl:portType>
<wsdl:binding name=”CRMServiceSoapBinding”
type=”impl: SearchCustomer “>
<wsdlsoap:binding style=”document”
transport=”http://schemas.xmlsoap.org/soap/http”/>
<wsdl:operation name=”search”>
<wsdlsoap:operation soapAction=”search”/>
</wsdl:operation>
</wsdl:binding>
<wsdl:service name=”CRMService”>
<wsdl:port binding=”impl:CRMServiceSoapBinding”
name=”CRMService”>
<wsdlsoap:address
location=”http://138.232.65.158/moon/services/CRMService”/>
</wsdl:port>
</wsdl:service>
</wsdl:definitions>
Este exemplo define um serviço cujo nome é CRMService e que é acessado pelo
URL http://138.232.65.158/moon/services/CRMService. Ele possui uma
9
porta também nomeada CRMService, que é especificada pela ligação
CRMServiceSoapBinding. Esta ligação, definida pelo tipo de porta
SearchCustomer, possui uma operação chamada search e utiliza o protocolo de
transporte de documento SOAP/HTTP. A operação search é definida com uma men-
sagem de entrada SearchCustomerRequestMessage e uma mensagem de saída
SearchCustomerResponseMessage.
O UDDI (OASIS, 2004) define um Web Service padrão para a descoberta de des-
crições WSDL de outros Web Services. Um registro UDDI publica a descrição dos ser-
viços para que um cliente possa localizar o serviço que irá invocar. O padrão UDDI é
escalável, permitindo a descoberta eficiente de serviços relevantes em registros conten-
do milhares de Web Services.
2.2. Web Semântica
A quantidade de informações e serviços disponíveis na Web atual é cada vez mai-
or. Os padrões utilizados para disponibilização destas informações e serviços foram
todos criados com base em definições sintáticas, organizando as informações de forma a
possibilitar que um computador as encontre. No entanto, o trabalho de interpretar e
compreender, ou seja, extrair a semântica das informações, ainda necessita ser feito pelo
ser humano.
A idéia por trás da Web Semântica, definida por BERNERS-LEE et al. (2001), é
descrever e gerenciar toda a informação e os serviços disponíveis na Web de forma se-
mântica, isto é, através de uma descrição completa da semântica da informação codifi-
cada em um formato que possa ser processado pelos computadores.
A evolução das tecnologias da Web Semântica abre campo para o desenvolvimen-
to de um grande número de novas aplicações inteligentes.
DAVIES et al. (2006) apresentam alguns exemplos de aplicações que poderão ser
construídas a partir da Web Semântica. O primeiro passo será organizar e encontrar in-
formações baseadas no seu significado, ao invés de considerar apenas textos literais.
Assim, por exemplo, uma pesquisa pelo termo “Jaguar”, dependendo do contexto se-
mântico em que for feita, pode se concentrar apenas em resultados sobre veículos ou
apenas sobre felinos.
10
Outra aplicação da Web Semântica apresentada por DAVIES et al. (2006) é a me-
lhoria da forma de apresentação das informações. Por exemplo, as informações retorna-
das pela pesquisa por “Jaguar” poderiam ser agrupadas relacionando quais se referem a
veículos, quais a felinos e quais a outros assuntos; a mescla das informações de todos os
documentos relevantes com remoção de redundância e sumarização; e a apresentação de
relações entre as principais entidades dos documentos encontrados de forma visual.
BERNERS-LEE et al. (2001) apresentam um exemplo de aplicação da Web Se-
mântica ainda mais ousado. Em seu exemplo, agentes inteligentes conectados entre si
através da Web Semântica são capazes de agendar, automaticamente, uma série de con-
sultas para tratamento médico de uma pessoa, consultando as informações semânticas
contidas no agente do médico – informações sobre o tratamento necessário –, nos agen-
tes das clínicas – tratamentos disponíveis, horários – e nos agentes dos filhos da pessoa
– agenda de horários disponíveis. Em poucos minutos, a tarefa estaria concluída pelos
agentes inteligentes com uma quantidade mínima de intervenção humana necessária.
As tecnologias básicas para o desenvolvimento da Web Semântica, segundo
BERNERS-LEE et al. (2001), são o XML e o RDF, apoiados por URI e Unicode. O
documento original de 2001 apresentou uma visão dos padrões que formam parte da
Web Semântica, porém BERNES-LEE apresentou em sua Palestra no AAAI2006 uma
visão revisada destes padrões (BERNES-LEE, 2006), que é mostrada na Figura 1.
Figura 1: Arquitetura da Web Semântica (BERNERS-LEE, 2006)
11
2.2.1. Troca de dados: XML e RDF
A tecnologia RDF (Resource Description Framework – estrutura de descrição de
recursos) (W3C, 2004a) é o padrão recomendado pela W3C para representar conheci-
mento, incluindo ontologias e anotações semânticas. A RDF codifica a informação em
triplas que permitem a descrição de características ou propriedades de recursos identifi-
cados por URIs (Uniform Resource Identifier – identificador uniforme de recurso). Ca-
da tripla descreve uma propriedade e é formada por sujeito, predicado e objeto (recurso,
propriedade e valor da propriedade). BERNERS-LEE et al. (2001) mencionam que “es-
ta estrutura é uma forma natural para descrever a vasta maioria dos dados processados
pelas máquinas”.
As triplas RDF podem ser representadas com diversas sintaxes, sendo uma das
mais comuns a utilização de documentos XML.
O uso de URIs para a identificação dos recursos em RDF garante que cada recur-
so seja um conceito que pode ser encontrado por qualquer um na Web, não somente
uma palavra que pode ter diversos significados, como geralmente ocorre quando a in-
formação é expressa em linguagem natural.
2.2.2. Ontologias
Além de RDF, é necessária a existência de alguma forma de garantir que diferen-
tes agentes utilizem o mesmo identificador para se referir a um conceito. A solução é a
criação de ontologias.
O termo ontologia surgiu na Filosofia, onde se refere a teorias a respeito da natu-
reza da existência das coisas, e uma disciplina que estuda estas teorias.
O termo foi adotado pelos pesquisadores de Inteligência Artificial e Web, passan-
do a significar “um documento ou arquivo que formalmente define as relações entre
termos” (BERNERS-LEE et al., 2001). Outra definição comumente aceita é “uma espe-
cificação formal e explícita de uma conceitualização em um domínio de interesse”
(GRUBER, 1993), ou ainda, “uma descrição dos conceitos e relacionamentos que po-
dem existir para um agente ou uma comunidade de agentes” (GRUBER, 1993).
Ontologias vêm sendo utilizadas na Computação com o propósito de permitir o
compartilhamento e o reuso de conhecimento. Quando existe uma ontologia que descre-
ve o conhecimento de um determinado domínio, agentes de software podem ser escritos
12
seguindo o que GRUBER (1993) chamou de um comprometimento ontológico, ou seja,
um comprometimento em utilizar o vocabulário definido pela ontologia. Desta forma,
diferentes agentes comprometidos com a mesma ontologia conseguem comunicar-se, já
que seu vocabulário é entendido por todos, mesmo que os dados que cada agente tenha
disponível não sejam os mesmos.
Uma ontologia é composta por conceitos ou classes, relações, instâncias e axio-
mas. Uma definição formal de uma ontologia é uma tupla (C, R, I, A) onde C é um con-
junto de conceitos, R é um conjunto de relações, I é um conjunto de instâncias e A é um
conjunto de axiomas (STAAB & STUDER, 2004 apud DAVIES et al., 2006).
Diversas linguagens foram criadas para a especificação de ontologias. A família
de linguagens mais conhecida atualmente surgiu com as linguagens OIL (Ontology In-
terchange Layer – camada de troca de ontologias) (FENSEL et al., 2001) e DAML
(DARPA Agent Markup Language – linguagem de marcação de agentes do DARPA)
(DAML, 2003). Estas duas linguagens foram posteriormente combinadas, dando origem
à linguagem DAML+OIL (CONNOLY et al., 2001) que, por sua vez, foi substituída
pela linguagem OWL (Web Ontology Language – linguagem de ontologia da Web)
(W3C, 2004b).
2.2.3. A linguagem de ontologias OWL
A OWL (W3C, 2004b) é uma linguagem para descrição de ontologias, projetada
para ser compatível com a World Wide Web e com a Web Semântica em particular.
OWL é uma extensão de vocabulário de RDF/RDF-S para expressar de maneira
padronizada construções e restrições mais sofisticadas em ontologias que as expressas
somente com RDF/RDF-S. Esta linguagem oferece ainda as seguintes capacidades:
habilidade de ser distribuída;
escalabilidade para a Web;
compatibilidade com padrões de acessibilidade e internacionalização;
aberta e extensível.
OWL permite a definição de Classes e Propriedades, assim como o relacionamen-
to entre classes (por exemplo, disjunção, união e intersecção), cardinalidades, relações
de igualdade, classes enumeradas e tipos e características das propriedades.
13
A definição de uma classe em OWL corresponde à definição dos requisitos para
que um indivíduo seja uma instância desta classe. Estes requisitos são descritos em ter-
mos das propriedades da classe e de restrições sobre a classe e suas propriedades. OWL
define uma classe básica, chamada Thing, da qual derivam todas as demais classes.
As propriedades definem as características e os relacionamentos entre os indiví-
duos. Toda propriedade tem um domínio (domain), que indica quais classes têm a pro-
priedade em sua definição, e um alcance (range), que indica que tipos de valores a pro-
priedade pode assumir. Existem dois tipos de propriedade: as propriedades de tipos de
dados, que têm como alcance um determinado tipo de dados da linguagem (os tipos
básicos da OWL são boolean, float, int, string, date, dateTime e time); e as propriedades
de objetos, que têm como alcance classes e instâncias de classes definidas em OWL.
Existem três sublinguagens de OWL, que crescem em expressividade, podendo
ser utilizadas segundo as necessidades da aplicação: OWL Lite, OWL DL e OWL Full.
OWL Lite é a mais simples, suportando apenas hierarquias de classificação e
restrições simples. Ela pode ser considerada um subconjunto da OWL DL.
OWL DL suporta o máximo de expressividade possível, mantendo a completu-
de computacional e a decidibilidade. Esta sublinguagem contém todas as cons-
truções de OWL, porém existem restrições para o seu uso. A OWL DL é parti-
cularmente interessante, pois sua expressividade corresponde à das lógicas de
descrição (BAADER et al., 2003), que formam a base formal da OWL.
OWL Full permite a expressividade máxima, sem nenhuma restrição sintática,
porém não há nenhuma garantia computacional. É improvável que possa ser
desenvolvido um software que suporte inferência para todos os recursos de
OWL Full.
2.2.4. Lógicas de Descrição e Inferência
As lógicas de descrição (BAADER et al., 2003) são linguagens para representação
de conhecimento. MCGUINESS et al. (2002) definem que linguagens para representa-
ção de conhecimento são especificadas quando tanto sua sintaxe quanto sua semântica
são descritas: a sintaxe descreve as construções válidas e a semântica descreve o signifi-
cado de cada construção.
14
A linguagem OWL DL suporta as abordagens de lógica baseada em quadros (fra-
mes) e baseada em objetos, por isso as primitivas de modelagem são classes (ou qua-
dros), propriedades e indivíduos. A existência de um indivíduo em uma descrição é uma
afirmação da existência de algo no mundo real. As propriedades de um indivíduo espe-
cificam suas características. As classes são utilizadas para agrupar os indivíduos com
características semelhantes, por exemplo, todos os indivíduos que são pessoas ou todos
os indivíduos que têm cor vermelha. A definição de uma classe é a especificação de
quais condições um indivíduo deve satisfazer para ser considerado membro da classe.
Inferência é o processo de descobrir novos conhecimentos a partir de conhecimen-
tos existentes, com o objetivo de formar um modelo conciso do mundo real (BRUSEE
& POKRAEV, 2007). A utilização de mecanismos de inferência permite obter um mo-
delo completo a partir de uma ontologia, sem a necessidade de especificar cada uma das
triplas para representar todo o conhecimento disponível, já que a especificação de ape-
nas algumas triplas permite que as demais sejam inferidas.
As definições de classes, propriedades e indivíduos das lógicas de descrição per-
mitem realizar inferência em cada um destes três níveis. A diferença entre estes níveis
de inferência é a seguinte (BRUSEE & POKRAEV, 2007):
Inferência em nível de propriedades implica inferir novas triplas a partir das
existentes. Por exemplo, a existência de propriedades transitivas permite criar
um grafo de triplas a partir das propriedades transitivas especificadas.
Inferência em nível de classes implica em descobrir se uma classe B é uma
subclasse de A. Isto é feito avaliando-se se as condições para ser um membro
de B contém as condições para ser um membro de A. Também é possível iden-
tificar duas classes equivalentes, se os conjuntos para ser um membro de cada
uma delas forem equivalentes. Utilizando este tipo de inferência, é possível
construir a hierarquia de classes completa de uma ontologia.
Inferência em nível de indivíduos implica em descobrir se um indivíduo pode
existir em um modelo (verificação de consistência) e também de quais classes
um indivíduo é membro (realização). Fazendo isto para apenas uma classe e
descobrindo todos os indivíduos membros da classe, pode-se fazer a recupera-
ção de indivíduos da classe, permitindo que o modelo lógico seja utilizado co-
15
mo um banco de dados. Isto pode ser feito através de linguagens de consulta,
como a SPARQL.
2.2.5. A linguagem de consulta SPARQL
A linguagem SPARQL (W3C, 2007a) é uma linguagem que permite executar
consultas sobre conjuntos de dados expressos em RDF. Ela tem a capacidade de especi-
ficar consultas na forma de grafos com componentes obrigatórios e opcionais, assim
como conjunções e disjunções entre os componentes. O resultado de uma consulta
SPARQL pode ser um conjunto de resultados ou um grafo RDF.
Geralmente, uma consulta SPARQL é baseada em um conjunto de padrões de tri-
plas. Um padrão de tripla é semelhante a uma tripla em RDF, porém o sujeito, o predi-
cado ou o objeto podem ser variáveis. A consulta é composta por duas partes: uma cláu-
sula SELECT, que define quais são as variáveis que irão aparecer nos resultados, e uma
cláusula WHERE, que define o padrão básico de grafo, com o conjunto de triplas padrão.
O mecanismo de execução de SPARQL irá encontrar o subconjunto de triplas no RDF
que satisfaçam à condição expressada pelo padrão básico de grafo, que pode conter tri-
plas obrigatórias, triplas opcionais e restrição quanto aos valores literais das triplas.
Um exemplo de uma consulta SPARQL simples, de (W3C, 2007a):
Dados:
<http://example.org/book/book1>
<http://purl.org/dc/elements/1.1/title> "SPARQL Tutorial" .
Consulta:
SELECT ?title
WHERE
{
<http://example.org/book/book1>
<http://purl.org/dc/elements/1.1/title>
?title .
}
Resultado: um conjunto de resultados, contendo, no caso, somente o valor
“SPARQL Tutorial”, o título do recurso <http://example.org/book/book1>.
16
2.2.6. Troca de regras: RIF
A linguagem OWL já tem se estabelecido como um padrão para representação de
conhecimento na Web Semântica. No entanto, se identificou a necessidade de estender a
OWL com a possibilidade da especificação de regras lógicas mais amplas, para suportar
uma variedade maior de aplicações (HITZLER et al., 2005). Uma das iniciativas para
combinar ontologias OWL com regras lógicas é a linguagem SWRL – Semantic Web
Rule Language (Linguagem de Regras da Web Semântica) (HORROCKS et al., 2004).
A partir de 2005, foi estabelecido pela W3C um grupo de trabalho para a criação
de um padrão para especificação e troca de regras entre diferentes agentes, o RIF – Rule
Interchange Format (Formato de Troca de Regras) (W3C, 2005).
2.3. Web Services Semânticos
Os Web Services, como peças de funcionalidade que provêem serviços acessíveis
pela Web, criaram um novo nível de funcionalidade na Web em direção à completa in-
tegração de componentes de software distribuídos através de padrões Web (DAVIES et
al., 2006).
No entanto, a tecnologia atual de Web Services, em especial os padrões WSDL e
UDDI, apesar de suportar a interoperabilidade entre sistemas de diferentes plataformas e
escritos em diferentes linguagens, opera apenas no nível sintático, não sendo capaz de
eliminar a necessidade de interação humana para encontrar e selecionar os Web Servi-
ces desejados e determinar como combiná-los corretamente.
A tecnologia de Web Services Semânticos combina a característica dinâmica que
os Web Services acrescentaram à Web com a característica semântica que vem sendo
desenvolvida pela Web Semântica. A descrição semântica de Web Services permite a
automatização de tarefas como descoberta, composição e execução de Web Services
(MCILRAITH et al., 2001). A Figura 2 ilustra isto (FENSEL et al., 2007).
Para fornecer um framework completo para Web Services Semânticos, diversas
iniciativas têm surgido nos últimos anos. A seguir, apresentaremos duas das mais im-
portantes abordagens existentes: a abordagem WSMO (WSMO, 2008) e a ontologia
OWL-S (OWL-S, 2004).
17
Figura 2: Evolução da Web (FENSEL et al., 2007)
2.3.1. A Abordagem WSMO
A WSMO (WSMO, 2008) é uma grande iniciativa para o estudo de modelos con-
ceituais, representações formais e ambientes de execução para Web Services semânti-
cos. Os três elementos que compõem a abordagem WSMO são: a ontologia WSMO
(Web Service Modeling Ontology – Ontologia de Modelagem de Web Services) – um
modelo conceitual para Web Services semânticos –, a linguagem WSML (Web Service
Modeling Language – Linguagem de Modelagem de Web Services) – que provê uma
sintaxe e semântica formal para a WSMO – e o ambiente WSMX (Web Service Mode-
ling Execution Environment – Ambiente de Execução de Modelagem de Web Services).
A WSMO (ESSI WSMO, 2006) provê a especificação ontológica dos Web Servi-
ces Semânticos. Os elementos da WSMO são definidos em uma linguagem de meta-
meta-modelo baseada no MOF – Meta Object Facility (OMG, 2002).
A WSMO define os seguintes elementos:
Ontologias: para a definição da semântica da terminologia utilizada pelos de-
mais componentes da WSMO. As ontologias são especificadas por conceitos,
relações, funções, instâncias e axiomas. Além disso, uma ontologia pode im-
portar outras.
Web Services: a definição dos Web Services é feita através de capacidades, ou
seja, as funcionalidades oferecidas pelo serviço, e interfaces, isto é, como inte-
ragir com o serviço (coreografia) e como o serviço se comporta na composição
com outros serviços para obter sua funcionalidade completa.
18
Objetivos: especificam o que o cliente busca quando procura um serviço. Um
objetivo é especificado por capacidades requeridas e interfaces requeridas.
Mediadores: o serviço de mediação em WSMO é utilizado para resolver pro-
blemas de heterogeneidade entre elementos que devem operar em conjunto.
Um mediador especifica os elementos de origem e destino e qual é o serviço
que irá implementar a mediação.
As definições de Web Services, Objetivos e Mediadores podem importar ontolo-
gias que especificam a terminologia utilizada. Todos os elementos contêm propriedades
não funcionais, baseadas no Conjunto de Metadados Dublin Core (DC) (WEIBEL et al.,
1998), para a definição de informações genéricas.
A WSML (DE BRUIJN, 2005) é a linguagem para a descrição dos elementos do
modelo conceitual WSMO. A linguagem WSML foi desenvolvida desde suas bases, não
sendo baseada nos padrões atuais da Web Semântica (ROMAN et al., 2006).
A abordagem WSMO ainda inclui o WSMX (CIMPIAN et al., 2005), que é o am-
biente de execução que permite a descoberta, seleção, mediação e invocação de Web
Services Semânticos, além de ser a implementação de referência da WSMO).
2.3.2. A Ontologia OWL-S
OWL-S (OWL-S, 2004) é uma ontologia OWL de alto nível que permite a descri-
ção das propriedades e capacidades de um Web Service de forma que possa ser proces-
sada por um computador. Desta forma, ela permite a automatização de tarefas como
descoberta, execução, interoperabilidade, composição e monitoramento de Web Servi-
ces Semânticos.
A ontologia OWL-S consiste em três sub-ontologias relacionadas: conhecidas
como Profile, Process Model e Grouding.
Em OWL-S, um serviço é descrito por uma instância da classe Service, um con-
ceito de alto nível que serve como ponto inicial para a definição de um Web Service. A
peça chave da descrição de um Serviço é o seu perfil, descrito por uma instância da
classe ServiceProfile (sub-ontologia Profile). A OWL-S não especifica como um
serviço deve ser descrito, o que pode ser definido através da criação de subclasses de
ServiceProfile. A descrição padrão, feita através da classe Profile, compreende a
19
descrição da organização que provê o serviço, a funcionalidade que o serviço executa e
as características do serviço. As funcionalidades do serviço são descritas pelas entradas,
saídas, pré-condições e efeitos de cada funcionalidade.
O perfil de um serviço OWL-S é descrito através de funcionalidades atômicas,
enquanto o modelo do serviço (classe ServiceModel, da sub-ontologia Process Mo-
del) descreve o estado do serviço como um processo complexo de interação. O modelo
pode ser descrito através de uma instância da classe Process, que especifica como um
cliente pode interagir com o serviço. A descrição do processo é feita através de constru-
ções de workflow, como seqüências, condições, execuções paralelas, repetições, etc.
Finalmente, a especificação de um serviço OWL-S contém também o grounding
(classe ServiceGrounding, da sub-ontologia Grounding), que é o mapeamento da
especificação abstrata do serviço para sua especificação concreta, ou seja, a definição
dos detalhes necessários para que o serviço possa ser invocado. O grouding permite
mapear uma especificação em OWL-S para uma especificação em WSDL.
A Figura 3 mostra um exemplo dos indivíduos definidos em uma ontologia para a
definição em OWL-S do Web Service BravoAir (OWL-S, 2004).
Figura 3: Exemplo de um Web Service definido em OWL-S
20
3. QUALIDADE DE SERVIÇO
Neste capítulo, seguimos apresentando o contexto no qual se insere este trabalho,
através da definição de Qualidade de Serviço e os principais desafios da área. Em se-
guida, analisaremos a aplicação de especificações de Qualidade de Serviço no contexto
de Web Services Semânticos e os trabalhos já realizados neste aspecto, estabelecendo as
necessidades que ainda existem na área e que justificam o desenvolvimento do presente
trabalho.
3.1. Definições
O termo Qualidade de Serviço (QoS, do inglês Quality of Service) é definido pela
ISO como “um conjunto de qualidades relacionadas ao comportamento colaborativo de
um ou mais objetos” (ISO, 1998). VOGEL et al. (1995) utilizam uma definição um
pouco mais detalhada: “Qualidade de Serviço representa o conjunto de características
quantitativas e qualitativas de um sistema multimídia distribuído necessárias para supor-
tar as funcionalidades requeridas por uma aplicação”.
No contexto de Web Services, requisitos de QoS são utilizados pela W3C (2003c)
para se referir ao aspecto qualitativo de um Web Service, o que pode incluir desempe-
nho, confiabilidade, escalabilidade, capacidade, robustez, tratamento de exceções, preci-
são, integridade, acessibilidade, disponibilidade, interoperabilidade, segurança e requisi-
tos relacionados a rede. (W3C, 2003c) De forma semelhante, MENASCÉ (2002) define
QoS como uma combinação de diversas qualidades ou propriedades de um serviço, co-
mo disponibilidade, segurança, tempo de resposta e throughput (capacidade de fluxo).
Para nosso trabalho, definiremos QoS como um conjunto de características ou
propriedades de um determinado Componente de Software ou Web Service que são
necessárias para que este consiga fornecer os seus serviços dentro dos parâmetros de
qualidade aceitáveis para o seu cliente.
3.1.1. Especificação de QoS
A qualidade oferecida por um Componente ou Serviço é especificada através de
um conjunto de Características de QoS, que são os aspectos quantificáveis de QoS,
21
como largura de banda, tempo de resposta, etc., e um conjunto de Medidas de QoS, que
são os diferentes valores observados para cada uma das características.
A qualidade desejada por um Cliente precisa ser especificada como um conjunto
de Parâmetros de QoS ou Requisitos de QoS. Os parâmetros podem ser especificados
de várias formas diferentes, mas em geral eles têm a função de impor algumas restrições
aos valores das medidas de cada uma das características de QoS.
Algumas linguagens existentes para especificação de QoS são: QoS Description
Language – QDL (ZINKY et al., 1997), Quality of Service Modeling Language – QML
(FRØLUND & KOISTINEN, 1998), Web Service Level Agreement – WSLA
(LUDWIG et al., 2003) e QoS Specification Language – QSL (SIQUEIRA, 2002). Ape-
sar de fornecerem mecanismos para a especificação de QoS, estas linguagens não pos-
suem a flexibilidade fornecida por uma ontologia para o tratamento do significado se-
mântico das restrições de QoS.
3.1.2. Mapeamento de QoS
Quando diferentes aplicações ou diferentes níveis de abstração enxergam qualida-
de através de diferentes características de QoS, é necessário que exista um mecanismo
de mapeamento que permita converter os valores medidos de uma característica para
outra, para que as estas façam sentido a todos os envolvidos (VOGEL et al., 1995).
Um exemplo de mapeamento necessário entre diferentes aplicações poderia ser
quando uma aplicação especifica seu tempo de resposta em uma única característica que
representa o tempo total decorrido entre o início e o fim da conversação, enquanto outra
aplicação poderia considerar a existência de três diferentes tempos: o tempo que ela
utiliza recebendo a requisição, o tempo gasto no processamento, e o tempo gasto para
gerar e enviar a resposta.
Um exemplo de mapeamento entre níveis diferentes de abstração poderia ser a
conversão de características de resolução de vídeo e profundidade de cor de uma aplica-
ção em um valor de largura de banda necessária para a transmissão de dados (para se-
rem entendidas pelo nível de rede).
3.1.3. Negociação e garantia de QoS
Quando dois Componentes ou Serviços vão interagir em uma composição, é ne-
cessário que seja feita uma comparação das características oferecidas e requisitos dese-
22
jados de QoS de cada elemento envolvido, procurando encontrar um conjunto de parâ-
metros que satisfaça a todos. No início da composição, pode ser definido um Contrato
de QoS especificando os parâmetros acordados entre as partes e que devem ser respeita-
dos ao longo do seu funcionamento.
A existência de um Contrato de QoS implica ainda na existência de algum meca-
nismo que permita realizar algum tipo de reserva e/ou monitoramento dos recursos
computacionais (processador, memória, banda de rede, etc.) necessários para que o ser-
viço possa ser executado dentro dos níveis de QoS estabelecidos (NAHRSTEDT &
STEINMETZ, 1995).
Por isso, além da especificação de características e parâmetros de QoS, também é
necessário que esteja disponível uma Arquitetura de QoS que atue como middleware
capaz de realizar todo o procedimento de negociação de QoS e garantia de operação dos
diversos componentes envolvidos dentro dos contratos definidos.
O processo de negociação e estabelecimento de um Contrato de QoS insere um
overhead (tempo adicional) na utilização de um serviço. Este tempo é justificável no
caso em que um cliente pretenda invocar mais de uma vez um determinado Web Servi-
ce, de forma que o tempo gasto na primeira vez para selecionar o Web Service e estabe-
lecer os parâmetros de operação resulte em um ganho de desempenho nas próximas
vezes, que compense a perda inicial, ou ainda nos casos em que o parâmetro de qualida-
de que está sendo negociado – por exemplo, segurança ou confiabilidade – tenha uma
importância que justifique o tempo gasto.
3.1.4. Acordos de Nível de Serviço
Um Acordo de Nível de Serviço (Service Level Agreement - SLA) é “uma defini-
ção formal da relação que existe entre um provedor de serviço e seu cliente” (VERMA,
2004). De maneira geral, um SLA descreve o que o cliente espera do fornecedor, as
obrigações do cliente e do provedor, as restrições de desempenho, disponibilidade, se-
gurança, etc. do serviço, além dos procedimentos necessários para assegurar a adequa-
ção aos parâmetros acordados no SLA.
Acordos de Nível de Serviço geralmente são utilizados quando uma empresa con-
trata fornecedores externos para realizar tarefas que estão fora de seu escopo de compe-
23
tências principais. Segundo VERMA (2004), os principais componentes de um SLA
são:
A descrição do serviço a ser fornecido;
O nível de desempenho esperado do serviço, especificando sua confiabilidade e
os tempos de resposta;
Os procedimentos para reportar problemas no serviço;
O tempo limite para que o fornecedor resolva o problema identificado;
O processo para monitorar e reportar o nível de desempenho do serviço;
As conseqüências para o fornecedor do serviço, caso ele deixe de atender aos
requisitos acordados;
Cláusulas de exceções e restrições de aplicabilidade do acordo.
SLAs também podem ser utilizados no contexto de Web Services. Neste caso, é
necessário especificar os parâmetros de Qualidade de Serviço que serão garantidos du-
rante a execução do serviço e também deverá existir um ambiente de execução que
permita monitorar os níveis de qualidade e detectar possíveis falhas no cumprimento do
acordo. Como se pode ver, este tipo de acordo engloba os Contratos de QoS, menciona-
dos na seção anterior. Porém um SLA vai além de um simples Contrato de QoS, pois,
além de especificar os níveis de QoS, o SLA especifica como monitorar e gerenciar o
acordo e como penalizar as partes que deixarem de cumpri-lo.
Um exemplo de framework para definição de acordos de nível de serviço para
Web Services é o WSLA Framework (KELLER & LUDWIG, 2003).
3.2. Metamodelo de QoS da OMG
O metamodelo do framework de QoS da OMG (2006) define uma linguagem abs-
trata para uma linguagem de modelagem que suporta a modelagem de conceitos de
QoS. Ele foi desenvolvido como um metamodelo para a definição do Profile de QoS
para UML. Este metamodelo é largamente aceito em sua área de pesquisa devido à sua
adequação para a modelagem dos conceitos de QoS e é também adotado como a refe-
rência básica para a definição da ontologia QoS-MO.
O metamodelo de QoS da OMG define três pacotes. O pacote QoS Characteris-
tics contém os elementos de modelagem para a descrição de características de QoS, di-
24
mensões de QoS (diferentes formas de quantificar uma característica) e contextos de
QoS (restrições de qualidade que combinam diversas características de QoS). O pacote
QoS Constraints inclui os elementos de modelagem para a descrição de contratos e res-
trições de QoS. O pacote QoS Levels inclui os elementos de modelagem para a especifi-
cação de níveis e transições de QoS. A seguir serão descritos cada um destes pacotes.
3.2.1. O pacote QoS Characteristics
Os conceitos envolvidos neste pacote são:
QoS Characteristic: representam as características quantificáveis de um ele-
mento de software, como latência, capacidade de fluxo (throughput), capacida-
de, escalabilidade, disponibilidade, confiabilidade, segurança, confidencialida-
de, integridade, probabilidade de erros, precisão e carga. Podem ser estendi-
das/especializadas através da relação Sub-Parent.
QoS Dimension: são as dimensões para quantificação das características. Cada
característica pode ter mais de uma forma de medi-la. Na especificação de uma
dimensão, é importante definir sua ordenação (crescente ou decrescente), atra-
vés da propriedade direction, sua unidade de medida, através da proprieda-
de Unit, e sua qualificação estatística (por exemplo, máximo, mínimo, média,
etc.), através da propriedade statisticalQualifier, para que o significa-
do do valor da dimensão pode ser totalmente compreendido e comparado com
outros.
QoS Category: fornece uma forma de agrupar as características em categorias
pré-definidas.
QoS Value: utilizada quando o valor de uma característica pode ser definido em
tempo de projeto, instancia uma QoS Characteristic e fixa os valores de suas
definições (QoS Dimension Slot).
QoS Dimension Slot: representa o valor primitivo de uma dimensão ou uma re-
ferência a outro valor.
QoS Context: um contexto de QoS representa uma restrição de QoS composto
por uma ou mais características de QoS. Uma característica de QoS é um con-
texto de QoS composto somente por ela própria, porém é possível definir con-
textos compostos por outros contextos ou características de QoS.
25
A Figura 4 mostra as metaclasses do modelo de características de QoS, a Figura 5
mostra as metaclasses do modelo de valores de QoS e a Figura 6 mostra as metaclasses
do modelo de contextos de QoS (OMG, 2006).
Figura 4: Modelo de características de QoS da OMG (2006)
Figura 5: Modelo de valores de QoS da OMG (2006)
26
Figura 6: Modelo de contextos de QoS da OMG (2006)
3.2.2. O pacote QoS Constraints
Os conceitos envolvidos neste pacote são:
QoS Constraint: metaclasse abstrata, utilizada para limitar os valores permiti-
dos de uma ou mais QoS Characteristics. Esta metaclasse é utilizada em con-
junto com QoS Context, que define as características envolvidas na restrição,
enquanto QoS Constraint define os valores limite das restrições. Restrições de
QoS podem ser do tipo QoS Required, QoS Offered ou QoS Contract.
QoS Required: quando um cliente define uma restrição deste tipo, o fornecedor
deve prover serviços que atendam aos requisitos do cliente; quanto é o forne-
cedor que define esta restrição, significa que o cliente deve atender a alguns re-
quisitos para ter a qualidade oferecida, por exemplo, a freqüência máxima de
invocação do serviço por parte do cliente pode ser limitada.
QoS Offered: estabelece os valores limites que o elemento de sofware suporta.
A existência de uma restrição deste tipo significa que a qualidade oferecida de-
ve ser garantida durante o funcionamento do software. Quando o fornecedor
define uma restrição deste tipo, é ele quem deve garantir a qualidade no fun-
cionamento do serviço, quando é o cliente que define a restrição, é ele quem
deve garantir a qualidade na invocação do serviço.
QoS Contract: representa os valores de qualidade finais, negociados e acorda-
dos entre o cliente e o fornecedor para a invocação de um serviço.
27
QoS Compound Constraint: para a representação de restrições globais que po-
dem ser decompostas em sub-restrições.
A Figura 7 mostra as metaclasses do modelo de restrições de QoS (OMG, 2006).
Figura 7: Modelo de restrições de QoS da OMG (2006)
3.2.3. O pacote QoS Levels
Os conceitos envolvidos neste pacote são:
QoS Level: representa os diferentes modos de QoS que um subsistema suporta.
Um nível de QoS descreve, através da propriedade AllowedSpaces, as con-
dições para que o elemento de software possa trabalhar naquele nível e também
os níveis de qualidade que são garantidos no nível. Quando os espaços requeri-
dos não estão sendo mais respeitados, o software precisa começar a operar em
outro nível, com garantias de qualidade diferentes. Para que a troca entre níveis
ocorra, é necessário que exista uma transição de um nível para outro.
QoS Transition: modela as transições permitidas entre os diferentes níveis de
um elemento de software e as ações de adaptação que devem ser realizadas
quando ocorre a transição.
QoS Compound Level: inclui a definição de todos os níveis que definem o
comportamento de qualidade de um elemento de software.
A Figura 8 mostra as metaclasses do modelo de níveis de QoS (OMG, 2006).
28
Figura 8: Modelo de níveis de QoS da OMG (2006)
3.3. Aplicações de QoS em Web Services Semânticos
A seguir, apresentaremos os principais trabalhos existentes no sentido de definir
modelos para a especificação de QoS de Web Services Semânticos e descoberta de Web
Services que satisfaçam a conjuntos definidos de requisitos de QoS, destacando também
as limitações de cada abordagem.
3.3.1. A abordagem DAML-QoS
ZHOU et al. (2004) propõem um modelo para especificação de parâmetros e per-
fis de QoS, chamado DAML-QoS, e um algoritmo de inferência baseado em lógica des-
critiva para encontrar serviços Web que satisfaçam os critérios de busca especificados
pelo usuário.
A ontologia DAML-QoS possui três camadas: a camada QoS Profile (Perfil de
QoS), projetada para possibilitar a seleção de Web Services, a camada QoS Property
Definition (definição de propriedades de QoS), para a elaboração das restrições de do-
mínio e alcance das propriedades, e a camada Metrics (métricas) para a definição e a
medição das métricas.
A camada QoS Profile define a classe básica QoSProfile, com três subclasses:
ProviderQoS, que é a ontologia publicada pelo fornecedor do serviço mostrando a
29
qualidade garantida; InquiryQoS, especificada pelo cliente do serviço com os parâme-
tros requisitados; e TemplateQoS, que pode ser utilizada para criar uma base de um
perfil de QoS para ser posteriormente estendido.
As propriedades de QoS, definidas na camada QoS Property Definition, são divi-
didas em cinco tipos distintos: QoSCore, que é o tipo básico, utilizado quando uma
propriedade serve tanto para entrada quanto para saída; QoSInput e QoSOutput, que
são utilizados quando uma propriedade se aplica de forma diferente na entrada ou na
saída do serviço; QoSPrecondition, que especifica as condições externas necessárias
para que o serviço possa ser executado; e QoSEffect, que são os resultados causados
pela execução do serviço. O alcance das propriedades de QoS é definido através das
classes da camada Metrics.
As métricas de QoS, definidas na camada Metrics, são especificadas pela classe
Metric, dividida nas subclasses AtomicMetric e ComplexMetric.
A associação entre um perfil de QoS e uma propriedade de QoS é feita no nível de
classes e a definição do valor da métrica de QoS para a propriedade é feita através da
cardinalidade desta associação. Isto é feito para facilitar a construção do algoritmo de
busca, que utiliza um mecanismo de inferência para identificar a correspondência entre
um perfil de QoS de serviço (ProviderQoS) e um de cliente (InquiryQoS).
O algoritmo de busca foi construído sobre um mecanismo de inferência em nível
de classes (sistema RACER) e é capaz de identificar perfis equivalentes (fornecedor
entrega exatamente o que o cliente deseja), ou perfis que englobam ou que possuem
uma intersecção com outro. Todos os perfis de QoS que possuem intersecção com o
perfil que se está buscando são retornados na consulta, classificados da seguinte forma:
Subsume: o perfil buscado é um super-conceito do perfil encontrado, ou seja, o
perfil encontrado possui todas as propriedades do perfil buscado, além de ou-
tras;
Exact: o perfil encontrado e o perfil buscado são equivalentes;
PlugIn: o perfil buscado é um sub-conceito do perfil encontrado, ou seja, o per-
fil encontrado possui apenas algumas das propriedades do perfil buscado;
30
Intersection: o perfil encontrado e o perfil buscado têm algumas propriedades
em comum;
Disjoint: são os demais perfis, os que não têm nenhuma intersecção com o per-
fil buscado, ou seja, o perfil encontrado não tem nenhuma das propriedades do
perfil buscado.
Nesta classificação, considera-se, em ordem, que os na categoria Subsume são os
que atendem da melhor forma ao que se busca, e assim por diante, sendo os da categoria
Disjoint os que absolutamente não atendem ao que se busca.
A Figura 9 mostra a definição de um perfil de QoS utilizando a ontologia DAML-
QoS (ZHOU et al., 2004). Este perfil define que o tempo de resposta do serviço não
pode ser maior que 20 segundos e o custo não pode ser maior que 1 dólar. O tempo de
resposta é definido através da propriedade ResponseTimeMSMetric com uma cardi-
nalidade de 2000 (milissegundos) e o custo é definido pela propriedade
CostUSCentMetric com a cardinalidade de 100 (centavos de dólar).
Figura 9: Exemplo de perfil de QoS definido em DAML-QoS (ZHOU et al., 2004)
A principal limitação da DAML-QoS consiste no fato de que a utilização de res-
trições de cardinalidade entre um perfil e as suas métricas de QoS para definir os valo-
31
res das características de QoS os limita a números inteiros não-negativos. Por causa
disto, é preciso escolher com muito cuidado a unidade de medida das propriedades.
3.3.2. A abordagem QoSOnt
DOBSON et al. (2005) definem um modelo para especificação de QoS para servi-
ços Web semânticos e uma solução para descoberta de serviços baseada em UDDI e
XML. O modelo é proposto em três camadas: Base QoS, Attribute e Usage Domain.
A camada Base QoS (QoS base) define um conjunto mínimo de conceitos de QoS
genéricos. A classe básica é QoSAttribute, que representa um atributo de QoS que
pode ser mensurável ou não. Por isso existem duas subclasses de QoSAttribute:
MeasurableAttribute e UnmeasurableAttribute. Todo atributo mensurável
precisa estar ligado a uma métrica (classe Metric) que especifica como medir ou calcu-
lar o seu valor. As métricas possuem unidades, que são também especificadas na cama-
da Base QoS. Por exemplo, a ontologia de unidades de tempo define todas as unidades
de medida de tempo disponíveis e as conversões entre elas.
A camada Attribute (atributos) é usada para definir as propriedades de QoS que os
serviços podem ter. Os autores apresentam no artigo taxonomias de atributos de confia-
bilidade e desempenho. Esta camada da QoSOnt pode ser estendida ou substituída para
incluir a definição de outros domínios de atributos de QoS. A definição concreta de uma
propriedade de serviços é obtida criando-se uma nova classe que será simultaneamente
subclasse de alguma classe da camada Base QoS e de alguma classe definida nesta ca-
mada de atributos.
A camada Usage Domain (domínio de uso) é utilizada para conectar os atributos
de QoS especificados com perfis de serviço descritos em qualquer formato, como, por
exemplo, OWL-S.
A Figura 10 mostra um exemplo de definição de um atributo de QoS em QoSOnt
e a ligação deste com um perfil de Serviço em OWL-S. A classe servicePOSFOD de-
fine um atributo e é simultaneamente subclasse de ServiceQoSAttribute (da cama-
da base) e ProbabilityOfSpecificFailureOnDemand (da camada de atributos). O
indivíduo ephemerisPOSFOD é uma instância da classe servicePOSFOD e é conecta-
do como um parâmetro do serviço ephemerisService.
32
Figura 10: Exemplo de ligação QoSOnt/OWL-S (DOBSON et al., 2005)
O modelo proposto não provê meios para especificar um perfil de QoS de um
Web Service com base em um conjunto de características de QoS, pois é preciso conec-
tar cada atributo específico com o serviço. Também não é possível estender ou reutilizar
uma especificação existente.
A descoberta de Web Services que atendam a determinados requisitos de QoS é
feita através de um algoritmo que opera sobre UDDI. Primeiro, são recuperadas as des-
crições de Web Services que atendam aos requisitos funcionais desejados. As condições
de QoS requeridas são definidas como expressões lógicas em formato XML. A partir
disto, o algoritmo executa a expressão lógica sobre a descrição em QoSOnt de cada um
dos Web Services listados e retorna aqueles cujo resultado da expressão seja verdadeiro.
Pode-se notar que o algoritmo de descoberta não se utiliza de recursos específicos da
ontologia ou de mecanismos de inferência: a ontologia é utilizada apenas como fonte de
dados, porém a descoberta é feita através de execução de uma expressão lógica sobre os
dados do perfil de cada serviço disponível.
33
3.3.3. A abordagem OWL-Q
KRITIKOS & PLEXOUSAKIS (2006) definiram a ontologia OWL-Q, que esten-
de a OWL-S de modo a permitir a descrição de métricas e restrições de QoS e provê um
algoritmo de matching semântico para descoberta de serviços. Utilizando essa ontologia
é possível definir especificações de QoS completas, incluindo a possibilidade de especi-
ficar regras de conversão de unidades e métricas compostas.
A OWL-Q é dividida em várias Facets (partes), sendo que cada uma se concentra
em uma parte da especificação de QoS e pode ser desenvolvida e estendida independen-
temente das demais. Um documento descrevendo um perfil de QoS completo deve fazer
referências a todas as Facets da OWL-Q.
A Connection Facet (parte de conexão) conecta a OWL-Q com OWL-S e define
os conceitos básicos para especificação de QoS. A conexão com OWL-S é feita através
da classe QoSAttribute, que define um atributo de QoS e qual a métrica utilizada
para medi-lo. Os atributos podem ser estáticos ou dinâmicos, assim como as métricas. A
classe QoSAttribute é subclasse da classe ServiceParameter da OWL-S e refe-
rencia um ServiceElement da OWL-S, desta forma, atributos de QoS são definidos
como parâmetros do perfil OWL-S do serviço para facilitar a conexão entre os modelos.
Na Basic Facet (parte básica), a especificação de QoS é feita através da classe
QoSSpec, que tem as subclasses QoSOffer, para especificar as características garanti-
das pelo Web Service, e QoSDemand, para especificar as exigências do serviço. Um
ServiceProfile é associado com múltiplos QoSOffer ou um QoSRequest. Um
QoSRequest é dividido em um QoSDemand e um QoSSelection, que é uma lista de
métricas e fatores de seleção.
A QoS Metric Facet (parte de métricas de QoS) descreve os elementos necessá-
rios para a especificação do modelo de métricas. Esta parte possui uma classe básica
QoSMetric, que pode ser estendida para se criar as definições das diferentes métricas
de QoS que serão utilizadas.
As Function, Measurement Directive e Schedule Facets (partes de funções, direti-
vas de medidas e agendamento) definem os conceitos para especificação de fórmulas e
diretivas de medição de métricas, além da freqüência para computar uma métrica.
34
A Unit Facet (parte de unidades) descreve formalmente as unidades de medida,
seus nomes, abreviações, sinônimos, sistemas e fatores de conversão.
A QoSValueType Facet (parte de tipos de valores de QoS) descreve os tipos de
valores que uma métrica pode assumir, por exemplo: escalar, união, lista de valores, etc.
Para o processo de seleção, foi desenvolvido um algoritmo semântico que é capaz
de identificar métricas equivalentes, mesmo se elas estiverem especificadas em ontolo-
gias separadas ou tiverem nomes diferentes. A identificação de equivalência é feita
comparando as unidades, medidas e tipos de cada uma das métricas. Depois disto, as
ofertas e demandas de QoS são transformadas em um CSP (Constraint Satisfaction
Problem – problema de satisfação de restrições) (VAN HENTENRYCK &
SARASWAT, 1996), considerando a informação de quais métricas são equivalentes. O
CSP é resolvido por um mecanismo específico e os resultados são interpretados para
apresentar os Web Services selecionados.
3.3.4. Ferramentas de busca de Web Services Semânticos com QoS
VU et al. (2006) propõem um framework para descoberta de Web Services se-
mânticos considerando suas características de QoS. Eles utilizam o modelo WSMO para
especificação de QoS e definem um mecanismo de classificação para indexar caracterís-
ticas de QoS e um algoritmo de descoberta de serviços.
A seleção de Web Services é feita através de um algoritmo que compara as restri-
ções funcionais e não-funcionais especificadas pelo cliente com as descrições do Web
Service para selecionar aqueles que atendem aos requisitos. Depois, é aplicado o algo-
ritmo de classificação para ordenar os Web Services encontrados, identificando qual
deles consegue atender melhor aos requisitos. Bastante ênfase é dada à otimização da
consulta, apresentando técnicas para organizar e paralelizar as operações de consulta.
Os autores também apresentam uma abordagem baseada em P2P para a criação de
um ambiente distribuído de publicação e descoberta de Web Services, adequado para
ambientes de grande escala.
3.3.5. Limitações das abordagens existentes
Em nossa análise, a ontologia QoSOnt não possui a habilidade para especificar
restrições complexas de QoS como mapeamento de dimensões ou perfis complexos de
QoS. A ontologia DAML-QoS conta com esta característica, mas falha na especificação
35
dos valores das métricas de QoS, que ficam limitados a inteiros não-negativos em fun-
ção da utilização de cardinalidades de associações para sua definição.
A ontologia OWL-Q é capaz de realizar a especificação completa dos perfis e re-
quisitos de QoS. Entretanto, sua abordagem, assim como o framework proposto por VU
et al., dependem de complexos algoritmos semânticos para encontrar especificações de
QoS que preencham determinados requisitos, não utilizando, portanto, os padrões já
estabelecidos mundialmente.
Podemos perceber, portanto, a inexistência de uma abordagem que seja capaz de
permitir a descoberta de Web Services que atendam a requisitos específicos de QoS
através de consultas simples às ontologias e utilizando os padrões já estabelecidos.
A Tabela 1 mostra a comparação entre as ontologias existentes para especificação
semântica de QoS de Web Services Semânticos.
Tabela 1: Comparação das abordagens existentes de especificação semântica de QoS
DAML-QoS
QoSOnt
OWL-Q
Associação de um perfil de QoS com
um perfil de Web Service
Sim
Sim
Sim
Definição de um perfil de QoS como
um conjunto de características de QoS
Sim
Não
Sim
Reuso e extensão de perfis de QoS
Sim
Não
Sim
Conversão entre unidades de medida
Sim
Sim
Sim
Dimensões compostas
Sim
Não
Sim
Mapeamento de dimensões
Não
Não
Sim
Flexibilidade na definição de valores
Não
Sim
Sim
Definição semântica de QoS oferecida
e QoS requisitada
Sim
Não
Sim
Descoberta de QoS
Inferência
DL
UDDI +
XML +
Lógica
Algoritmo
semântico
+ CSP
36
4. A ONTOLOGIA QoS-MO
A QoS-MO (Quality of Service Modeling Ontology – Ontologia de Modelagem de
Qualidade de Serviço) é uma ontologia descrita na linguagem OWL DL para a modela-
gem de características e restrições de QoS, que pode ser utilizada para a descrição de
QoS de Web Services Semânticos ou Componentes de Software.
A QoS-MO define os conceitos relacionados ao domínio de QoS, porém a descri-
ção individual de QoS de cada Componente não fica na QoS-MO. Assim como ocorre
com OWL-S, é necessário importar a QoS-MO, estender as suas classes conforme a
necessidade e definir os indivíduos (instâncias) que representam as características e res-
trições de QoS para criar a descrição de QoS de um Web Service ou Componente.
A ontologia QoS-MO foi criada primariamente para ser utilizada em conjunto
com a ontologia OWL-S para a descrição funcional do Web Service. No entanto, QoS-
MO é independente da linguagem de especificação funcional do Web Service ou Com-
ponente e pode ser utilizada com qualquer outra ontologia além da OWL-S, para des-
crever as características de QoS de qualquer tipo de Componente de Software.
Nossa opção pelo uso da OWL-S como padrão de ontologia para a descrição fun-
cional de Web Services, ao invés de outros padrões disponíveis como, por exemplo,
WSMO, deve-se ao fato de que a OWL-S já é um padrão reconhecido mundialmente,
inclusive pela W3C, com grande possibilidade de aplicação prática.
O padrão de utilização da QoS-MO é a criação de uma ontologia para a especifi-
cação de QoS do Web Service através de QoS-MO, além da ontologia criada para a des-
crição funcional do Web Service através de OWL-S. No entanto, para situações mais
simples, também é possível realizar a descrição funcional e não-funcional em uma só
ontologia.
A Figura 11 ilustra a hierarquia de ontologias utilizadas para a especificação de
QoS de um Web Service, utilizando ontologias separadas para a especificação funcional
e não-funcional na Figura 11 (a) e utilizando apenas uma ontologia para ambas as des-
crições na Figura 11 (b).
37
Figura 11: Hierarquia de ontologias para especificação de QoS de Web Services
A ontologia QoS-MO teve como referência básica para sua definição o Frame-
work para QoS da OMG (2006). Esta abordagem apresenta duas vantagens principais. A
primeira é a adoção de um padrão bem maduro e que atende a todos os requisitos para
uma especificação de QoS adequada. A segunda é que a QoS-MO terá uma correspon-
dência muito próxima com o Profile UML de QoS da OMG, facilitando a tarefa de con-
versão automática de uma descrição baseada em QoS-MO para uma descrição baseada
no Profile UML de QoS e vice-versa.
A ontologia QoS-MO contém três modelos que correspondem aos três submeta-
modelos do meta-modelo de QoS da OMG (2006): o modelo QoS Characteristics, que
especifica as classes necessárias para descrição de características não funcionais de Web
Services ou Componentes de Software, o modelo QoS Constraints, que especifica as
classes necessárias para definição de restrições e contratos de QoS, e o modelo QoS
Levels que especifica as classes necessárias para descrever os modos e transições de
QoS. A Figura 12 mostra a hierarquia destes modelos da QoS-MO.
Figura 12: Hierarquia dos modelos da ontologia QoS-MO
38
A seguir, apresentaremos em detalhes cada uma das classes definidas nos três
modelos da ontologia QoS-MO.
Como, ao falarmos em Componentes de Software, estamos incluindo também os
Web Services, que são um tipo especial de Componente de Software, a partir deste
momento, passaremos a nos referir apenas a Componentes de Software, ficando suben-
tendido que a ontologia QoS-MO também pode ser utilizada para especificação de Web
Services, sendo este, inclusive, seu principal objetivo.
4.1. O modelo QoS Characteristics
O modelo QoS Characteristics (Características de QoS) contém as classes para a
especificação das características não funcionais dos Componentes de Software.
A Figura 13 mostra os elementos do modelo QoS Characteristics e as relações
entre eles.
Figura 13: Elementos do modelo QoS Characteristics
4.1.1. QoSCharacteristic
A classe principal deste modelo é a classe QoSCharacteristic. Uma instância
desta classe corresponde a uma característica não funcional e mensurável de um serviço.
Sendo assim, cada subclasse de QoSCharacteristic define um tipo de característica
não funcional que pode ser aplicado a cada serviço.
Exemplos de características não funcionais de serviços geralmente adotadas são:
39
latência, throughput (capacidade de fluxo), disponibilidade, confiabilidade, precisão e
segurança. As características não funcionais de um serviço também podem corresponder
a características específicas do domínio em questão.
A classe QoSCharacteristic pode utilizar mecanismos de reutilização, exten-
são e especialização.
O mecanismo de extensão/especialização é realizado através da criação de sub-
classes de uma classe derivada de QoSCharacteristic , o que permite a definição de
novos tipos de características não funcionais que aproveitam a estrutura do tipo de ca-
racterística estendido e acrescentam novas funcionalidades à característica.
O mecanismo de reutilização é realizado através da inclusão de uma determinada
característica como uma dimensão de outra. Isto é feito com a criação de dimensões que
se referem a outras características, através da classe QoSDimension.
A Tabela 2 lista as propriedades da classe QoSCharacteristic.
Tabela 2: Propriedades da classe QoSCharacteristic
Propriedade
Tipo
Descrição
isInvariant
boolean
Indica se os valores das dimensões da caracte-
rística podem ser atualizados dinamicamente.
4.1.2. QoSDimension
Uma característica pode ter várias formas diferentes de medição, ou podem ser
necessárias diversas medidas para quantificar adequadamente uma característica. As
dimensões para a mensuração das características são modeladas usando a classe
QoSDimension.
Exemplos de dimensões para a característica latência são: latência mínima, latên-
cia máxima e jitter (flutuação) (OMG, 2006).
A classe QoSDimension não tem um relacionamento pré-definido com a classe
QoSCharacteristic. Ao invés disto, cada subclasse de QoSCharacteristic, re-
presentando uma característica não funcional, deve definir as suas dimensões através de
novas propriedades de objeto cujo alcance seja uma subclasse de QoSDimension. Isto
fará com que as dimensões sejam propriedades da característica.
40
Esta estratégia é a mesma utilizada pelo Perfil UML da OMG.
A Tabela 3 lista as propriedades da classe QoSDimension.
Tabela 3: Propriedades da classe QoSDimension
Propriedade
Tipo
Descrição
direction
Enumeração:
Increasing
Decreasing
Indica se os valores são ordenados de
forma crescente ou decrescente.
Unit
QoSUnit
Especifica a unidade de medida.
statisticalQualifier
Enumeração:
Maximum
Minimum
Range
Mean
Average
Variance
Identifica o tipo de qualificador estatísti-
co (por exemplo, média, mediana, desvio
padrão, etc.) quando a dimensão repre-
sentar um valor estatístico.
4.1.3. QoSCharacteristicDimension (subclasse de QoSDimension)
Já foi dito que uma QoSCharacteristic pode ter outra QoSCharacteristic
como dimensão para possibilitar o reuso de características.
Para que isto seja possível, uma subclasse de QoSDimension pode ser definida
como uma referência a uma subclasse de QoSCharacteristic. Este tipo de dimensão
é criado a partir da classe QoSCharacteristicDimension, que é uma subclasse de
QoSDimension com uma propriedade adicional para definir a característica na qual se
baseia a dimensão definida.
A Tabela 4 lista as propriedades da classe QoSCharacteristicDimension.
Tabela 4: Propriedades da classe QoSCharacteristicDimension
Propriedade
Tipo
Descrição
DimensionType
QoSCharacteristic
Identifica a característica a qual a di-
mensão faz referência.
4.1.4. QoSContext e subclasses
A classe QoSContext permite a definição de expressões de QoS que combinem
múltiplas características. Um contexto simples, definido pela subclasse
QoSSingleContext, referencia uma ou mais Características de QoS. Um contexto
41
composto, definido pela subclasse QoSCompoundContext, permite que um contexto
seja composto por outros QoSContext.
A Tabela 5 lista as propriedades da classe QoSSingleContext.
A Tabela 6 lista as propriedades da classe QoSCompoundContext.
Tabela 5: Propriedades da classe QoSSingleContext
Propriedade
Tipo
Descrição
BasedOn
QoSCharacteristic
Identifica a característica ou as caracte-
rísticas que compõem o contexto de
QoS definido.
Tabela 6: Propriedades da classe QoSCompoundContext
Propriedade
Tipo
Descrição
SubContexts
QoSContext
Identifica os subcontextos de QoS que com-
põem o contexto definido.
4.1.5. QoSUnit
A classe QoSUnit é utilizada para a definição da Unidade de Medida de uma di-
mensão. A Tabela 7 lista as propriedades da classe QoSUnit.
Tabela 7: Propriedades da classe QoSUnit
Propriedade
Tipo
Descrição
name
String
Nome da unidade de medida.
abbreviation
String
Representação abreviada da unidade de medida.
4.1.6. QoSValue
A classe QoSDimension poderia ter uma propriedade value para permitir a de-
finição dos valores das dimensões quando forem criadas as instâncias. No entanto, é
mais interessante definir o valor da dimensão separadamente da definição da dimensão,
já que algumas dimensões podem ter valores dinâmicos.
Para conseguir isto, foi definida uma classe simples chamada QoSValue que con-
tém apenas a propriedade value. Desta forma, um indivíduo da classe QoSDimension
que precise definir um valor deve ser simultaneamente indivíduo da classe QoSValue.
A Tabela 8 lista as propriedades da classe QoSValue.
42
Tabela 8: Propriedades da classe QoSValue
Propriedade
Tipo
Descrição
value
(qualquer)
Valor medido ou definido para a dimensão.
4.1.7. QoSDimensionMapping
Como é possível definir várias formas diferentes de medir uma mesma caracterís-
tica, através da definição de diferentes dimensões, pode ocorrer muitas vezes que a es-
pecificação da qualidade necessária seja feita em dimensões diferentes da especificação
da qualidade garantida pelo serviço.
Por exemplo, um determinado Web Service pode definir seus parâmetros de qua-
lidade para a característica tempo de resposta do serviço que fornece através de três di-
mensões: tempo médio de processamento da requisição (para interpretar os dados rece-
bidos), tempo médio de execução (para realizar o serviço solicitado) e tempo médio de
envio da resposta (para gerar e disponibilizar para envio os dados de resposta). No en-
tanto, um cliente pode definir como requisito que o serviço que irá invocar deve ter
simplesmente um determinado tempo médio de resposta (tempo desde o início do rece-
bimento da requisição até a disponibilização da resposta para envio). Se não houver uma
forma de mapear o valor da dimensão definida pelo cliente com os valores das dimen-
sões definidas pelo fornecedor, será impossível combinar estes serviços.
Na QoS-MO, scripts de mapeamento entre dimensões podem ser definidos através
da classe QoSDimensionMapping. Todo mapeamento precisa ter a identificação das
dimensões envolvidas, através da identificação das dimensões que originam o mapea-
mento e das dimensões que são o destino do mapeamento. Esta identificação é realizada
pelas propriedades sourceDimension e targetDimension da classe
QoSDimensionMapping, respectivamente.
O uso da classe QoSDimensionMapping permite que mecanismos automáticos
de busca ou de negociação de parâmetros de QoS identifiquem uma dimensão mesmo
que o seu valor não tenha sido explicitamente definido para uma característica, desde
que exista um script de mapeamento entre esta dimensão e outras dimensões da mesma
característica ou até de características diferentes.
43
A fórmula utilizada para o cálculo do valor convertido das dimensões envolvidas
no mapeamento é definida através da propriedade expression da classe
QoSDimensionMapping. Os scripts de mapeamento são definidos utilizando expres-
sões lógicas e aritméticas e expressões condicionais (if/else). Todas as operações são
escritas utilizando a mesma sintaxe aceita por C, C++ e Java.
A Tabela 9 lista as propriedades da classe QoSDimensionMapping.
Tabela 9: Propriedades da classe QoSDimensionMapping
Propriedade
Tipo
Descrição
sourceDimension
QoSDimension
A dimensão ou as dimensões de origem
do mapeamento.
targetDimension
QoSDimension
A dimensão de destino do mapeamento.
Expression
String
A expressão que define um script de ma-
peamento, permitindo calcular o valor
para a dimensão destino a partir dos va-
lores das dimensões de origem.
No exemplo de mapeamento de tempo de resposta apresentado anteriormente, su-
ponhamos que dimensões definidas pelo Web Service fornecedor fossem representadas
pelas classes AverageRequestTime, AverageExecutionTime e
AverageReplyTime, e a dimensão definida pelo Web Service cliente fosse represen-
tada pela classe AverageResponseTime.
A Figura 14 mostra as classes que estariam envolvidas em um mapeamento das
dimensões deste exemplo. Para realizá-lo, deve ser criada uma subclasse da classe
QoSDimensionMapping. Nesta subclasse, é definida uma restrição para a propriedade
sourceDimension definindo que ela aceita indivíduos do conjunto das classes
Average_RequestTime_Dimension, Average_ExecutionTime_Dimension e
Average_ReplyTime_Dimension e uma restrição para a propriedade
targetDimension definindo que ela aceita indivíduos da classe
Average_ResponseTime_Dimension.
A propriedade expression também teria uma restrição que definiria o script pa-
ra calcular o valor da dimensão destino:
Average_ResponseTime_Dimension = Average_RequestTime_Dimension +
Average_ExecutionTime_Dimension + Average_ReplyTime_Dimension;
44
Figura 14: Exemplo de um Mapeamento de Dimensões
Após a criação das classes de mapeamento de dimensões na ontologia, a aplicação
dos mapeamentos às características existentes na ontologia – ou seja, a descoberta das
dimensões que podem ser inferidas a partir das existentes e o cálculo do valor das di-
mensões inferidas – deve ser feita de forma automática.
Nosso projeto prevê que, no momento da inclusão de características descritivas de
um novo Componente, automaticamente podem ser criadas as instâncias das dimensões
que podem ser descobertas através de mapeamento.
O motivo para que a realização desta descoberta de características mapeadas seja
na inclusão de características, e não no momento da pesquisa somente, é que esta opera-
ção envolve a execução de scripts de cálculo, não podendo ser resolvida apenas com
inferência ou consultas SPARQL. Como a inclusão de cada característica ocorre apenas
uma vez, mas a pesquisa por esta característica ocorrerá várias vezes, é mais interessan-
45
te já realizar o mapeamento das características na inclusão, criando na ontologia instân-
cias de QoSDimension que correspondam às características mapeadas com os valores
já pré-calculados.
Para realizar todo este trabalho de mapeamento de dimensões, uma ferramenta de
suporte ao cadastramento de Componentes deverá ser desenvolvida. No capítulo 7 serão
apresentadas maiores informações sobre trabalhos futuros.
4.1.8. Exemplo de definição de Características de QoS
A Figura 15 mostra um exemplo de definição de características de QoS e de um
perfil de QoS para o Web Service BravoAir, encontrado nos documentos de exemplo da
OWL-S (OWL-S, 2004).
BravoAir é um serviço fictício de venda de passagens aéreas, que foi descrito uti-
lizando as ontologias OWL-S para exemplificar o seu uso. As ontologias do exemplo
BravoAir definem um serviço chamado BravoAir_ReservationAgent, descrito
pelo perfil Profile_BravoAir_ReservationAgent.
Segundo a descrição do perfil, encontrada na ontologia, o serviço “provê reserva
de vôos baseado na especificação de uma requisição de vôo. Esta tipicamente envolve
um aeroporto de partida, um aeroporto de destino, uma data de partida e, se uma passa-
gem de retorno é necessária, uma data de retorno. Se o vôo com as especificações dese-
jadas estiver disponível, um itinerário e um número de reserva serão retornados.”
Em nosso exemplo, as características disponíveis na ontologia são representadas
pelas classes AvailabilityCharacteristic, que tem uma dimensão –
MeanAvailability – e ResponseTimeCharacteristic, que tem duas dimensões
– MaxResponseTime e AverageResponseTime. Como já foi dito, a relação entre as
classes das características e as das dimensões é feita através da criação de propriedades
das classes das características que têm como alcance cada uma das dimensões.
O serviço BravoAir possui um contexto de QoS representado pela instância
BravoAirQoS (instância de QoSSingleContext) que contém duas características,
representadas pelas instâncias BravoAir_ResponseTime (instância de
ResponseTimeCharacteristic) e BravoAir_Availability (instância de
AvailabilityCharacteristic).
46
A característica BravoAir_ResponseTime teve informada a dimensão
MaxResponseTime através da instância BravoAir_MaxResponseTime, com valor
de no máximo 5 segundos de tempo de resposta, e a característica
BravoAir_Availability teve informada a dimensão MeanAvailability através
da instância BravoAir_MeanAvailability, com valor de 99% de disponibilidade.
Figura 15: Exemplo de definição de um perfil de QoS
47
4.2. O modelo QoS Constraints
As classes do modelo QoS Characteristics são capazes de identificar e definir
precisamente quais são as características não funcionais que podem ser especificadas
para cada Componente de Software e fazer relações e mapeamentos entre elas. O pró-
ximo passo é definir conjuntos de restrições de QoS que denotem as capacidades apre-
sentadas por um Componente em particular. Isto é feito através das classes do modelo
QoS Constraints (Restrições de QoS).
A Figura 16 mostra os elementos do modelo QoS Constraints e as relações entre
eles.
Figura 16: Elementos do modelo QoS Constraints
Existem três tipos de restrições de QoS: qualidade oferecida (QoS Offered), quali-
dade requisitada (QoS Required) e contrato de QoS (QoS Contract). As restrições ofere-
cidas e requisitadas ganham um significado diferente, dependendo se são especificadas
para um fornecedor de um serviço ou para um solicitador de um serviço.
4.2.1. QoSConstraint
A classe QoSConstraint é a superclasse para todas as restrições de QoS. Ela
não possui propriedades e não deve ser instanciada diretamente, servindo apenas para
agrupar todas as subclasses de restrições de QoS.
48
4.2.2. QoSContract (subclasse de QoSConstraint)
Contratos de QoS são representados por instâncias da classe QoSContract. Um
contrato de QoS representa o nível de qualidade que efetivamente é acordado por dois
serviços em uma composição e que será efetivamente garantido em tempo de execução.
Quando uma composição entre Web Services ou Componentes é feita estatica-
mente e todas as características envolvidas possuem valores estáticos, é possível definir
também estaticamente o contrato de QoS envolvido. Quando algumas das características
envolvidas têm seu valor definido apenas dinamicamente ou quando seu valor depende
dos recursos disponíveis, o valor final do contrato de QoS só poderá ser obtido durante
a execução. Mesmo em um caso como este, é possível identificar estaticamente quais
são as características envolvidas no contrato e quais são os valores limite para as carac-
terísticas, baseando-se nas restrições oferecidas e requisitadas pelos serviços.
A definição de Contratos de QoS vai além da simples especificação de qualidade
oferecida pelo serviço, permitindo o estabelecimento de acordos de nível de serviço
(SLA) entre as partes envolvidas, através da definição das garantias que cada parte ofe-
recerá na composição.
Apesar de ser possível considerar que a definição de SLAs extrapola a especifica-
ção de qualidade de serviço, que é o objetivo principal da QoS-MO, este recurso tam-
bém está incluído na ontologia para torná-la mais completa, oferecendo maiores possibi-
lidades de aplicação.
A Tabela 10 lista as propriedades da classe QoSContract.
Tabela 10: Propriedades da classe QoSContract
Propriedade
Tipo
Descrição
Offering
Agreement
QoSOffered
Os parâmetros de qualidade de serviço que
serão garantidos pelas partes envolvidas no
Contrato.
Requirement
Agreement
QoSRequired
Os parâmetros de qualidade de serviço que
foram requisitados pelas partes envolvidas no
Contrato.
4.2.3. QoSSingleConstraint (subclasse de QoSConstraint)
As restrições de QoS oferecidas ou requisitadas especificam as características de
49
qualidade referenciando os contextos (QoSContext) que forneçam as expressões de
QoS e valores que serão associados à restrição.
A classe QoSSingleConstraint é utilizada para agrupar estes dois tipos de res-
trições que, apesar de terem semântica diferente, possuem as mesmas propriedades.
A Tabela 11 lista as propriedades da classe QoSSingleConstraint.
Tabela 11: Propriedades da classe QoSSingleConstraint
Propriedade
Tipo
Descrição
Context
QoSContext
O Contexto ou os Contextos de QoS
que definem os parâmetros de QoS
que fazem parte da restrição.
constraint
Qualification
Enumeração:
Guarantee
BestEffort
ThesholdBestEffort
CompulsoryBestEffort
None
Os parâmetros de qualidade de servi-
ço que foram requisitados pelas par-
tes envolvidas no Contrato.
4.2.4. QoSOffered (subclasse de QoSSingleConstraint)
As restrições de qualidade de serviço oferecida são representadas por instâncias da
classe QoSOffered.
Quando um fornecedor de um serviço estabelece uma restrição deste tipo, ele de-
fine qual é a qualidade que será garantida durante a execução do serviço invocado pelo
cliente. Esta é a definição de qualidade de serviço em seu sentido mais simples e a base
para o funcionamento dos mecanismos de qualidade de serviço.
Quando um cliente de um serviço estabelece uma restrição deste tipo, ele define
quais são as garantias que serão mantidas quando estiver invocando o serviço. O cliente
pode garantir, por exemplo, que não tentará enviar mais requisições simultâneas do que
o fornecedor do serviço é capaz de processar. Este tipo de restrição não está incluído no
que seria considerado propriamente uma definição de QoS, mas pode ser utilizado para
a especificação de acordos SLA através dos Contratos de QoS, como já mencionado.
A classe QoSOffered não acrescenta nenhuma propriedade à classe
QoSSingleConstraint.
50
4.2.5. QoSRequired (subclasse de QoSSingleConstraint)
As restrições de qualidade de serviço requisitada são representadas por instâncias
da classe QoSRequired.
Quando um cliente de um serviço estabelece uma restrição deste tipo, ele define
que o fornecedor deve garantir um determinado nível de qualidade no fornecimento do
serviço para que este possa ser utilizado pelo cliente sem problemas. Esta definição é
utilizada em conjunto com a definição da qualidade oferecida pelo serviço para verificar
se o serviço atende às necessidades do cliente.
Quando um fornecedor de um serviço estabelece uma restrição deste tipo, ele de-
fine qual é a qualidade que o cliente deve garantir na invocação do serviço para obter a
qualidade esperada. Em outras palavras, o cumprimento, por parte do cliente, dos requi-
sitos especificados na restrição QoSRequired do fornecedor do serviço é uma pré-
condição para que o fornecedor seja capaz de garantir a qualidade especificada na sua
definição QoSOffered. Por exemplo, o fornecedor pode especificar qual é o número
máximo de requisições simultâneas que ele pode receber do cliente para poder garantir
os níveis de qualidade oferecidos. Este tipo de restrição pode ser utilizado em conjunto
com a definição de qualidade oferecida pelo cliente e, assim como aquela, não está in-
cluído no que seria considerado propriamente uma definição de QoS, mas pode ser uti-
lizado para a especificação de acordos SLA através dos Contratos de QoS.
Uma restrição de qualidade requisitada também pode ser definida por um meca-
nismo de busca de Componentes a partir dos requisitos definidos pelo usuário para a
realização das buscas. A restrição QoSRequired criada pode, então, ser comparada
com as restrições QoSOffered dos serviços que estão sendo pesquisados para eliminar
aqueles que não são capazes de cumprir com a qualidade desejada, ou classificá-los se-
gundo um critério que seja capaz de definir qual atende melhor os critérios desejados.
A classe QoSRequired não acrescenta nenhuma propriedade à classe
QoSSingleConstraint.
4.2.6. QoSCompoundConstraint (subclasse de QoSConstraint)
Uma restrição de QoS também pode ser composta em diversas subrestrições. Nes-
te caso, a classe QoSCompoundConstraint é utilizada para definir a restrição global
51
que conterá as demais subrestrições. A Tabela 12 lista as propriedades da classe
QoSCompoundConstraint.
Tabela 12: Propriedades da classe QoSCompoundConstraint
Propriedade
Tipo
Descrição
SubConstraints
QoSConstraint
Identifica as restrições de QoS que compõem
a restrição definida.
4.2.7. Exemplo de definição de Restrições de QoS
A Figura 17 exemplifica a definição de restrições de QoS do serviço BravoAir.
Figura 17: Exemplo de definição de restrições de QoS
52
Uma restrição de QoS oferecida é definida pela instância BravoAir_Offered
(instância de QoSOffered). Esta restrição define o contexto
BravoAir_ResponseTime e a qualificação Guarantee, ou seja, ela define que o
serviço BravoAir garante o tempo de resposta especificado através das dimensões da
característica BravoAir_ResponseTime, por exemplo, um tempo de no máximo 5
segundos (conforme ilustrado na Figura 15).
Também é definida uma restrição de QoS requisitada pela instância
BravoAir_Required (instância de QoSRequired). Esta restrição define o contexto
BravoAir_Required_Throughput, indicando que a qualidade de serviço garantida
só é alcançada se for respeitado o nível de fluxo de entrada de dados especificado pelas
dimensões da característica BravoAir_Required_Throughput. Por exemplo, pode-
ria ser definido um máximo de 100 requisições por segundo para que seja garantido o
tempo de resposta especificado.
4.3. O modelo QoS Levels
Em alguns casos, os níveis de qualidade de serviço suportados por um Componen-
te de Software podem depender de variáveis do ambiente de execução ou dos recursos
disponíveis. O modelo QoS Levels (Níveis de QoS) é utilizado para especificar os dife-
rentes níveis de QoS que um Componente suporta.
A Figura 18 mostra os elementos do modelo QoS Levels e as relações entre eles.
Figura 18: Elementos do modelo QoS Levels
53
4.3.1. QoSLevel e subclasses
Cada nível suportado por um Componente é representado por uma instância da
classe QoSLevel.
Um nível simples é composto por várias restrições de QoS e representado por uma
instância da classe QoSSingleLevel. As restrições do tipo QoSRequired do nível
identificam quais são as condições necessárias para que o serviço possa ser executado
naquele nível, enquanto as restrições do tipo QoSOffered identificam as restrições de
qualidade que serão garantidas naquele nível.
Também é possível representar um nível composto por vários subníveis, através
da classe QoSCompoundLevel.
A Tabela 13 lista as propriedades da classe QoSSingleLevel.
A Tabela 14 lista as propriedades da classe QoSCompoundLevel.
Tabela 13: Propriedades da classe QoSSingleLevel
Propriedade
Tipo
Descrição
AllowedSpaces
QoSContext
Identifica os parâmetros de QoS que são
garantidos ou requisitados quando o serviço
está operando no nível especificado.
Tabela 14: Propriedades da classe QoSCompoundLevel
Propriedade
Tipo
Descrição
LevelsIncluded
QoSLevel
Identifica os subníveis de QoS que com-
põem o nível definido.
4.3.2. QoSTransition
Quando um Componente não é mais capaz de operar em um nível determinado é
necessário haver uma transição para outro nível. Um exemplo deste tipo de ocorrência
poderia ser um Web Service que começou a receber mais requisições do que anterior-
mente e, desta forma, terá que aumentar o seu tempo máximo de resposta.
As transições entre níveis de um serviço são representadas pela classe
QoSTransition. Quando uma transição ocorrer, provavelmente os serviços envolvi-
dos nas composições terão que renegociar seus parâmetros de QoS e criar novos
54
QoSContract para representar os novos níveis acordados, revendo dinamicamente
seus SLAs.
Uma subclasse de QoSTransition pode especificar todas as ações que sejam
necessárias para adaptar o serviço ao novo nível.
A Tabela 15 lista as propriedades da classe QoSTransition.
Tabela 15: Propriedades da classe QoSTransition
Propriedade
Tipo
Descrição
SourceLevel
QoSLevel
Identifica o nível de QoS a partir do qual o-
corre a transição de nível.
DestinationLevel
QoSLevel
Identifica o nível de QoS para o qual o servi-
ço irá após a transição.
AdaptationActions
String
Especificação das ações de adaptação neces-
sárias para completar a transição. Esta especi-
ficação dependerá de um ambiente de execu-
ção que possa entender e executar as ações
definidas.
4.3.3. Exemplo de definição de Níveis de QoS
A Figura 19 mostra um exemplo de definição de níveis de QoS para os serviço
BravoAir.
Dois níveis de QoS são definidos. O nível BravoAir_NormalLevel está associ-
ado com as restrições de QoS BravoAir_Offered e BravoAir_Required que defi-
nem, através das características BravoAir_Required_Throughput e
BravoAir_ResponseTime, que o serviço garante um tempo de resposta máximo de 5
segundos, desde que o fluxo de entrada de requisições seja no máximo 100 instruções
por segundo.
Já o nível QoS_CriticalLevel está associado com as restrições de QoS
BravoAir_CriticalOffered e BravoAir_CriticalRequired que definem, a-
través das características BravoAir_Critical_ResponseTime e
BravoAir_Critical_Throughput que o serviço faz o melhor esforço para tentar
manter o tempo de resposta máximo de 10 segundos caso o fluxo de entrada de requisi-
ções seja no máximo 1.000 instruções por segundo.
55
Figura 19: Exemplo de definição de níveis de QoS
4.4. Extensão da OWL-S
A ontologia QoS-MO pode ser utilizada para estender a ontologia OWL-S com
restrições de QoS.
As restrições de QoS especificadas com QoS-MO podem se referir a um serviço
OWL-S como um todo ou apenas a um processo específico de um serviço. Sendo assim,
uma restrição de QoS (indivíduos da classe QoSConstraint) poderão ser associados a
serviços (indivíduos da classe Profile da OWL-S) ou a processos (indivíduos da clas-
se Process da OWL-S).
56
As ofertas e requisições de QoS sempre fazem referência a um serviço ou proces-
so, portanto, indivíduos das classes QoSOffered e QoSRequired sempre serão asso-
ciados a apenas uma instância de Profile ou Process. Já o contrato de QoS é sempre
definido entre dois serviços, portanto, uma instância de QoSContract será associada
com duas instâncias de Profile ou duas instâncias de Process (de serviços diferen-
tes). A associação entre as restrições de QoS e os perfis ou modelos de Serviço são fei-
tas pela classe QoSProfile da QoS-MO.
A Figura 20 mostra os elementos da QoS-MO e da OWL-S envolvidos na exten-
são da OWL-S.
Figura 20: Elementos do modelo para extensão da OWL-S
4.4.1. Exemplo de extensão de um perfil OWL-S
A Figura 21 mostra um exemplo de definição de perfil de QoS associada com a
definição OWL-S do Web Service BravoAir, representado pelo indivíduo
Profile_BravoAir_ReservationAgent.
A ontologia exemplo do OWL-S que define o serviço de Agente de Reservas Bra-
voAir especifica os serviços em uma hierarquia que os classifica. Assim, o perfil de
serviço Profile_BravoAir_ReservationAgent é uma instância da hierarquia
AirlineTicketing, que, por sua vez, é um subtipo da hierarquia E_Commerce.
Aqui, é definida a restrição de QoS oferecida pelo serviço, através do indivíduo
BravoAir_Offered (instância de QoSOffered), composto por um contexto de QoS
representado pelo indivíduo BravoAirQoS (instância de QoSCompoundContext). A
conexão do perfil de QoS do serviço com o perfil funcional do Serviço é feito através do
indivíduo BravoAir_QoSProfile (instância de QoSProfile).
57
Figura 21: Exemplo completo da especificação de QoS do Web Service BravoAir
58
5. O MECANISMO DE BUSCA
A especificação semântica de QoS utilizando a ontologia QoS-MO pode ser utili-
zada para encontrar automaticamente Componentes de Software que atendam a um de-
terminado conjunto de requisitos de QoS. Os requisitos procurados podem ser especifi-
cados por um usuário, através de uma ferramenta de busca manual de Componentes, ou
podem ser obtidos através da especificação de requisitos de QoS exigidos por determi-
nado Componente e processados por ferramentas automáticas de negociação de QoS.
Para tornar possível este tipo de busca sobre a ontologia QoS-MO, mantendo, ao
mesmo tempo, uma implementação simples e eficiente, construímos um mecanismo de
busca que demonstra que é possível realizar isto através da geração de consultas utili-
zando a linguagem SPARQL (W3C, 2007).
Nosso mecanismo combina eficazmente os recursos de inferência OWL, para ava-
liar a transitividade das relações de composição e especialização entre características,
contextos, restrições e níveis de QoS, e os recursos da linguagem SPARQL para encon-
trar as restrições e perfis de QoS que atendem aos requisitos especificados.
O mecanismo de busca consiste em uma API (Application Programming Interface
– Interface de Programação de Aplicações), que permite identificar as características de
QoS disponíveis na ontologia que descreve os Serviços ou Componentes disponíveis –
baseada na ontologia QoS-MO –, executar consultas para localizar Serviços ou Compo-
nentes que obedeçam a um conjunto de requisitos de QoS e retornar uma lista dos Com-
ponentes de Software correspondentes.
5.1. A API de Busca
A API de busca foi desenvolvida na linguagem Java, utilizando as APIs Jena e
ARQ (JENA, 2008). Sendo assim, pode ser utilizada diretamente por qualquer aplicação
também desenvolvida em Java. Além disto, foi previsto o desenvolvimento de uma in-
terface que expõe a API através de um Web Service, fazendo com que ela possa ser
utilizada também por aplicações desenvolvidas em qualquer outra linguagem que supor-
te a utilização de Web Services.
59
A API é subdividida em três grupos funcionais e possui ainda uma interface cen-
tral que implementa uma Fábrica para a criação dos elementos acessados pelo cliente de
cada um dos três grupos funcionais.
O primeiro grupo, que denominamos Descoberta de Características, é composto
por mecanismos que efetuam a leitura da árvore de características de QoS disponíveis
na ontologia de descrição de serviços e as retorna ao cliente. Com isso, é possível cons-
truir um suporte para negociação automática de QoS, que possa identificar dinamica-
mente as características disponíveis no sistema. Tais mecanismos também tornam pos-
sível a construção de uma interface gráfica para que o usuário possa escolher, dentre as
características de QoS, quais ele deseja que estejam presentes nos Web Services ou
Componentes que irá utilizar. Essa funcionalidade é demonstrada na interface Web de
busca, que será descrita na seção 5.2.
O segundo grupo funcional, denominado Execução de Consultas, permite que o
cliente especifique uma consulta e a execute. A execução de consultas é realizada por
um componente que converte os requisitos de QoS especificados pelo cliente em uma
consulta SPARQL e executa a consulta resultante sobre a ontologia que contém a des-
crição da qualidade de serviço suportada pelos Web Services ou Componentes disponí-
veis.
O terceiro e último grupo, denominado Recuperação de Componentes, é forma-
do por um componente que recupera todos os Componentes de Software que satisfazem
a consulta e os retorna, na forma de uma lista, ao cliente. Esta funcionalidade prevê a
possibilidade de definição de múltiplas formas de recuperação de componentes, depen-
dendo da ontologia utilizada para descrevê-los. Uma implementação padrão para recu-
perar descrições de serviços em OWL-S é fornecida e outras implementações específi-
cas podem ainda ser desenvolvidas.
A Figura 22 apresenta o esquema de utilização da API de Busca sobre QoS-MO: a
API, invocada por um cliente, lê os dados solicitados em uma ontologia com informa-
ções de QoS baseada na ontologia QoS-MO e retorna os dados solicitados ao cliente. A
Figura 23 mostra, de forma simplificada, as seqüências de interação entre o Cliente, a
interface da API e os seus grupos funcionais.
60
Figura 22: Esquema de utilização da API de Busca QoS-MO
Figura 23: Seqüência de utilização da API de busca
A seguir, apresentaremos os detalhes de construção do método de leitura da onto-
logia utilizado pela API e de cada um dos grupos funcionais da API.
5.1.1. Leitura da Ontologia
A leitura e interpretação da Ontologia de descrição de QoS dos Componentes é
feita através da criação de um modelo OWL em memória da API Jena.
No momento da leitura da Ontologia, é necessário utilizar um mecanismo de infe-
rência para avaliar a transitividade das hierarquias e das composições entre as classes, já
61
que a consulta SPARQL não é capaz de realizar nenhuma inferência. A realização de
todo o processo de inferência na carga da ontologia simplifica posteriormente o proces-
so da consulta, já que a expressão SPARQL pode simplesmente encontrar os indivíduos
que atendem aos critérios especificados, que já estarão previamente classificados atra-
vés das asserções e inferências presentes no modelo ontológico.
Para habilitar a realização das consultas necessárias sobre as ontologias especifi-
cadas a partir da QoS-MO, existe a necessidade de avaliar a transitividade das seguintes
relações:
Tabela 16: Inferências de relações necessárias para o mecanismo de busca
Relação inferida
Utilização
Hierarquia de subclasses de
QoSCharacteristic
Esta regra de inferência irá identificar, para cada indivíduo de
característica de QoS presente na ontologia, todas as superclas-
ses de tipos de características existentes. Isto permitirá que as
consultas possam especificar um tipo de característica e encon-
trar qualquer perfil de QoS que inclua qualquer característica
que seja subclasse da especificada na consulta.
Composição de Contextos
(QoSCompoundContext
SubContexts QoSContext)
Esta regra irá identificar, para cada Contexto de QoS compos-
to, quais são todas as características de QoS presentes, não
importando quantos níveis de composição existirem (um con-
texto pode ser composto por outros contextos compostos e
assim por diante). Isto permitirá que a consulta encontre perfis
de QoS cuja restrição de QoS que define a característica con-
sultada esteja em um contexto composto.
Composição de Restrições
(QoSCompoundConstraint
SubConstraints
QoSConstraint)
Esta regra irá identificar, para cada Restrição de QoS compos-
ta, quais são todas as sub-restrições presentes, de forma seme-
lhante à composição de contextos. Isto permitirá que a consulta
encontre perfis de QoS cuja característica desejada se encontre
em uma restrição composta.
Composição de Níveis
(QoSCompoundLevel
LevesIncluded QoSLevel)
Esta regra irá identificar, para cada nível de QoS composto,
quais são todos os sub-níveis presentes, de forma semelhante
às composições de contextos e restrições. Isto permitirá que a
consulta encontre perfis de QoS cuja restrição que define a
característica desejada está definida em um nível composto.
A API Jena implementa um mecanismo de inferência sobre RDFS e três meca-
nismos de inferência sobre OWL, sendo que cada um vai crescendo em complexidade e
capacidade e é capaz de inferir tudo que o anterior consegue, acrescentando ainda mais
regras ao mecanismo de inferência.
Para nosso mecanismo de busca, há apenas dois tipos de construções que preci-
sam ser inferidos para garantir que as relações listadas na Tabela 16 sejam avaliadas: a
62
construção rdfs:subClassOf, para a definição de hierarquias de classes, e a constru-
ção owl:TransitiveProperty, para a avaliação da transitividade das propriedades
que definem as composições entre as classes da Ontologia.
Para conseguir o resultado desejado, utilizamos o mecanismo de inferência OWL
mais básico da API Jena, denominado Micro OWL, que é o mecanismo de inferência
OWL mais rápido da API e que é capaz de realizar as inferências necessárias para nosso
mecanismo de busca. O mecanismo de inferência Micro OWL suporta as seguintes
construções (JENA, 2008):
rdf:type,
rdfs:subClassOf,
rdfs:subPropertyOf,
rdfs:domain,
rdfs:range,
owl:intersectionOf,
owl:unionOf (parcial),
owl:equivalentClass,
owl:Thing,
owl:equivalentProperty,
owl:inverseOf,
owl:FunctionalProperty,
owl:InverseFunctionalProperty,
owl:SymmetricProperty,
owl:TransitiveProperty,
owl:hasValue.
5.1.2. Descoberta de Características
A descoberta de características é um componente simples da API que gera uma
árvore contendo a hierarquia das características de QoS disponíveis na ontologia de do-
mínio.
Geralmente, a descoberta de características é utilizada para a geração de toda a ár-
vore de características existente na ontologia. Além disto, também é possível obter uma
sub-árvore de características de QoS de uma determinada categoria ou uma sub-árvore
de características que são sub-tipos de alguma outra.
Outra função que também faz parte da descoberta de características é a listagem
das dimensões das características. As listagens de dimensões também são importantes
para que o cliente da API possa montar o requisito de QoS utilizado para a consulta. A
63
API pode listar todas as dimensões existentes na ontologia, ou pode listar as dimensões
específicas de uma característica particular ou de um conjunto de características defini-
das por uma superclasse comum.
A implementação da API de descoberta de características utiliza a API Jena para
obter a definição das classes QoSCharacteristic da ontologia de domínio, que são
mapeadas para objetos da classe QoSCharacteristicClass do modelo da API. De-
pois disto ela vai, recursivamente, obtendo as subclasses de cada uma delas e inserindo
características filhas. A lista resultante é então retornada ao cliente.
Figura 24: Interface de descoberta de características da API de busca
A Figura 24 mostra a parte da interface da API referente à função de descoberta
de características. O cliente da API irá acessar esta função através da interface
QoSCharacteristicDiscovery que contém métodos para retornar uma lista de
QoSCharacteristicClass das características que fazem parte da ontologia ou da
sub-árvore selecionada. As características listadas, por sua vez, podem conter caracterís-
ticas filhas através do relacionamento parent-children.
A Tabela 17 lista os métodos definidos na interface de descoberta de característi-
cas (QoSCharacteristicDiscovery).
64
Tabela 17: Métodos da interface de descoberta de características
Método
Retorno
Descrição
listCharacteristics()
List<QoSCharacteristic>
Lista todas as características
existentes na ontologia.
listCharacteristics
(QoSCharacteristicClass)
List<QoSCharacteristic>
Lista a hierarquia de caracte-
rísticas que são filhas da carac-
terística especificada.
listDimensions
(QoSCharacteristicClass)
List<QoSDimension>
Lista as dimensões que estão
vinculadas a todas as caracte-
rísticas do tipo especificado.
listDimensions()
List<QoSDimension>
Lista todas as dimensões exis-
tentes na ontologia.
5.1.3. Execução de Consultas
A execução de consultas é o componente da API que cria e executa as consultas
SPARQL sobre a ontologia de descrição de QoS dos Web Services ou Componentes.
Como a inferência das especializações de características e composições de contextos,
restrições e níveis já foi feita no momento da leitura da Ontologia, consultas SPARQL
simples são capazes de encontrar perfis de QoS que contenham determinadas caracterís-
ticas de QoS conforme definidas na consulta do usuário. Esta abordagem é capaz de
realizar as buscas desejadas sem a necessidade de desenvolvimento de um novo algo-
ritmo complexo.
Para buscar Serviços ou Componentes que atendam a determinados requisitos de
QoS, o cliente primeiro cria um Consulta de QoS, em seguida executa esta consulta para
obter a lista das restrições de QoS que atendem aos requisitos especificados e, finalmen-
te, pode solicitar a listagem dos perfis de QoS que contém as restrições encontradas.
A Figura 25 mostra os elementos da interface de execução de consultas da API. O
cliente acessa este componente da API através da interface QoSQueryExecution e
também da interface QoSQuery, que é utilizada para definir as Consultas de QoS.
As consultas de QoS, definidas através da interface QoSQuery, consistem em
uma lista de requisitos de QoS definidos através de instâncias da classe
QoSRequirement.
Cada requisito de QoS é definido por um conjunto de quatro atributos: uma carac-
terística de QoS (characteristic), uma dimensão (dimension), um operador
65
(operator) e um valor (value), que são interpretados da seguinte forma: buscar um
perfil de QoS que defina uma característica characteristic que contenha uma di-
mensão dimension, cujo valor respeite o valor value considerado o operador
operator. Os operadores disponíveis são: = (igual), < (menor), > (maior), <= (menor
ou igual), >= (maior ou igual), <> (diferente).
Figura 25: Interface de execução de consultas da API de busca
A Tabela 18 lista os métodos definidos na interface de execução de consultas
(QoSQueryExecution).
Tabela 18: Métodos da interface de execução de consultas
Método
Retorno
Descrição
executeQuery(QoSQuery)
List<QoSConstraint>
Executa a consulta especifica-
da, listando todas as restrições
de QoS ofertado que atendam
aos requisitos.
66
listProfiles
(List<QoSConstraint>)
List<QoSProfile>
Executa uma consulta para
listar os perfis de QoS que
contêm as restrições de QoS
especificadas.
executeAndListProfiles
(QoSQuery)
List<QoSProfile>
Combina os dois métodos an-
teriores: executa a consulta
especificada, já listando todos
os perfis de QoS cujas restri-
ções atendam aos requisitos.
5.1.4. Geração das consultas SPARQL
O método executeQuery da interface de execução de consultas, que é o método
que sempre é chamado para a execução de consultas, invoca a implementação do algo-
ritmo que gera a consulta SPARQL correspondente aos requisitos especificados no ob-
jeto QoSQuery e, em seguida, executa a consulta gerada. A consulta é criada a partir do
seguinte modelo:
1
PREFIX rdf: <http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns#>
PREFIX rdfs: <http://www.w3.org/2000/01/rdf-schema#>
PREFIX qos-mo: <http://www.inf.ufsc.br/~fortes/Ontology/QoS-MO#>
2
SELECT DISTINCT ?constraint
WHERE {
3
{
?charact rdf:type <{URI da característica}>.
?charact ?predicate ?dimension.
?predicate rdfs:range <{URI da dimensão}>.
?dimension qos-mo:value ?value.
FILTER (?value {operador} {valor})
}
4
{
?context rdf:type qos-mo:QoSContext.
?context qos-mo:BasedOn ?charact.
}
UNION
{
?context qos-mo:SubContexts ?subcontext.
?subcontext rdf:type qos-mo:QoSContext.
?subcontext qos-mo:BasedOn ?charact.
}
5
{
?constraint rdf:type qos-mo:QoSOffered.
?constraint qos-mo:Context ?context.
}
UNION
{
?constraint qos-mo:SubConstraints ?subconstraint.
?subconstraint rdf:type qos-mo:QoSOffered.
?subconstraint qos-mo:Context ?context.
}
6
}
67
Neste modelo de consulta SPARQL, os campos marcados entre chaves {} são
substituídos, respectivamente, pelo URI da característica especificada na consulta, o
URI da dimensão especificado, o símbolo do operador especificado e o valor especifi-
cado. A consulta é dividida nas seguintes partes:
1
Definição dos prefixos utilizados na consulta.
2
Abertura da consulta e definição do campo projetado.
3
Este grafo encontra as características que atendem ao requisito de pesquisa, ou
seja, que contém a dimensão especificada e o valor dentro da faixa especificada.
4
Estes dois grafos especificam a seleção dos Contextos de QoS que possuem as
características selecionados pela parte 3 da consulta. O primeiro grafo da união
encontra os contextos que referenciam diretamente as características encontradas.
O segundo grafo da união encontra os contextos compostos que possuem sub-
contextos que referenciam as características encontradas.
5
Estes dois grafos especificam a seleção das Restrições de QoS, do tipo QoS ofer-
tado, que possuem os contextos selecionados pela parte 4 da consulta. O primeiro
grafo da união encontra as restrições que referenciam diretamente os contextos
encontrados. O segundo grafo da união encontra as restrições compostas que pos-
suem sub-restrições que referenciam os contextos encontrados.
6
Fechamento da consulta
Quando há mais de um requisito de pesquisa, é preciso repetir a consulta para ca-
da um deles. Há dois tipos de consulta com mais de um requisito:
Atendimento total: neste tipo de consulta, são retornados apenas os perfis de
QoS que atendam totalmente a todos os requisitos de QoS especificados. Neste
caso, é executada uma consulta para cada requisito e, ao final, é retornada a in-
tersecção dos resultados encontrados.
Atendimento parcial: neste tipo de consulta, são retornados todos os perfis de
QoS que atendam a pelo menos um dos requisitos de QoS especificados. Neste
caso, é executada uma consulta para cada requisito e, ao final, é retornada a u-
nião dos resultados encontrados.
O método listProfiles da interface de execução de consultas obtém os perfis
de QoS que incluem cada uma das restrições de QoS retornadas pelo método
executeQuery. Para isto, é gerada e executada a seguinte consulta para cada uma das
restrições:
1
PREFIX rdf: <http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns#>
PREFIX qos-mo: <http://www.inf.ufsc.br/~fortes/Ontology/QoS-MO#>
2
SELECT ?qosprofile
WHERE {
3
{
?qosprofile rdf:type qos-mo:QoSProfile.
?qosprofile qos-mo:Constraints <{URI da restrição}>.
}
68
4
UNION
{
?qosprofile rdf:type qos-mo:QoSProfile.
?qosprofile qos-mo:Levels ?qoslevel.
?qoslevel qos-mo:AllowedSpaces {URI da restrição}>.
}
5
UNION
{
?qosprofile rdf:type qos-mo:QoSProfile.
?qosprofile qos-mo:Levels ?qoslevel.
?qoslevel qos-mo:LevelsIncluded ?sublevel.
?sublevel qos-mo:AllowedSpaces {URI da restrição}>.
}
6
}
Neste modelo de consulta SPARQL, os campos marcados entre chaves {} são
substituídos pelo URI da restrição cujos perfis devem ser buscados. A consulta é dividi-
da nas seguintes partes:
1
Definição dos prefixos utilizados na consulta
2
Abertura da consulta e definição do campo projetado
3
Grafo que seleciona os perfis de QoS que se relacionam diretamente com a restri-
ção de QoS especificada.
4
União de grafo que seleciona os perfis de QoS que possuem níveis de QoS que se
relacionam diretamente com a restrição de QoS especificada.
5
União de grafo que seleciona os perfis de QoS que possuem níveis compostos, e
pelo menos um dos sub-níveis se relaciona com a restrição de QoS especificada.
6
Fechamento da consulta
Cada execução desta consulta gera uma lista dos perfis de QoS correspondentes a
uma das restrições listadas. O algoritmo do método que as executa vai reunindo todos os
perfis de QoS encontrados em uma só lista, para retorná-la ao cliente da API.
5.1.5. Recuperação de Componentes
A recuperação de componentes é utilizada para ler todas as informações disponí-
veis na ontologia sobre um determinado componente, a partir de seu perfil de QoS. Esta
parte da API é utilizada para que seja possível recuperar todas as informações sobre um
componente encontrado pelo mecanismo de execução de consultas.
A recuperação de componentes é invocada através de uma interface básica, porém
sua implementação é dependente da ontologia utilizada para a descrição funcional do
Componente. Uma implementação padrão, para a recuperação de perfis de Web Servi-
ces descritos em OWL-S, está pronta. Novas implementações podem ser escritas facil-
mente, bastando escrever uma classe Java que leia as informações do Componente da
69
ontologia de descrição funcional carregada no modelo OWL Jena, e criar um objeto da
classe Service descrevendo o perfil lido.
A Figura 26 mostra os elementos do modelo de recuperação de componentes da
API. A recuperação é invocada através da interface QoSComponentRetriever que,
utilizando a implementação previamente configurada (ou a implementação de recupera-
ção de Web Services OWL-S por padrão, se não houver nenhuma configuração), lê os
perfis completos de especificação do componente e os retorna em um objeto da classe
Service.
O perfil de QoS também é completamente lido, a partir do URI que fora previa-
mente encontrado pelo mecanismo de execução de consultas, e um objeto da classe
QoSProfile é preenchido com as informações do perfil de QoS incluindo as informa-
ções de níveis e restrições.
Figura 26: Interface de recuperação de componentes da API de busca
70
A Tabela 19 lista os métodos definidos na interface de recuperação de componen-
tes (QoSComponentRetriever).
Tabela 19: Métodos da interface de recuperação de componentes
Método
Retorno
Descrição
listServices
(List<QoSProfile>)
List<Service>
Executa uma consulta para
encontrar todos os perfis fun-
cionam que descrevem os
Componentes que possuem os
perfis de QoS retornados pela
execução de consultas de QoS.
Esta consulta apenas identifica
os perfis funcionais, sem recu-
perar todas as informações do
perfil.
retrieveService
Information(Service)
Service
Recupera a especificação
completa, funcional e não-
funcional, de um Componente
e preenche os objetos corres-
pondentes com as informações
lidas da ontologia.
5.2. A interface Web de busca
Uma interface Web de busca foi desenvolvida para testar e validar o funciona-
mento da API de busca.
Esta pequena aplicação Web é capaz de apresentar as características disponíveis
na ontologia de especificação de QoS para o usuário, utilizando os mecanismos de des-
coberta de características de QoS da API de busca.
Com base nessa informação, o usuário é capaz de especificar uma consulta em-
pregando a interface Web, mostrada na Figura 27.
Após a construção da consulta, que pode conter diversas condições, o botão de
busca (Search) ativa os mecanismos de execução da consulta e de listagem de Serviços
Web providos pela API.
Cada condição de busca criada na interface Web é convertida pela própria aplica-
ção Web em um requisito de QoS, especificado por um objeto da classe
QoSRequirement. A lista de requisitos é, então, utilizada como entrada para os méto-
71
dos do componente de execução de consultas da API para recuperar os perfis de QoS
que atendam aos requisitos especificados pelo usuário.
Figura 27: Interface Web para a especificação de Consultas de QoS
Após a execução da consulta, é mostrada em uma nova página uma lista com os
Web Services que satisfazem os critérios de busca, conforme é mostrado na Figura 28.
Figura 28: Página Web com os resultados de Consulta baseada em requisitos de QoS
72
6. ANÁLISE DA ONTOLOGIA QoS-MO
Na continuação, apresentaremos uma análise da expressividade da ontologia QoS-
MO, avaliando sua capacidade de expressar todos os elementos necessários para uma
completa especificação de QoS e comparando-a com os demais trabalhos relacionados,
assim como a avaliação do mecanismo utilizado para descoberta de Web Services. Em
seguida, apresentaremos os resultados dos testes de desempenho do mecanismo de bus-
ca apresentado no capítulo 5.
6.1. Avaliação da Ontologia
6.1.1. Expressividade
A Ontologia QoS-MO é capaz de expressar todos os elementos e construções que
foram identificados em nossos estudos como sendo necessários para uma especificação
semântica de QoS completa:
Associação de um perfil de QoS com um perfil de Web Service: esta associação
é feita através da associação de restrições de QoS (QoS Constraints), que defi-
nem o perfil de QoS do Web Service, com o perfil funcional do mesmo. Exem-
plos de integração com Web Services descritos em OWL-S foram apresenta-
dos, porém qualquer outra ontologia de descrição funcional de Web Services
ou Componentes de Software poderia ser utilizada integrada à QoS-MO.
Definição de um perfil de QoS como um conjunto de características de QoS:
isto é feito através da definição de contextos de QoS, que são uma composição
de várias características de QoS.
Reuso e extensão de perfis de QoS: o reuso é alcançado nos modelos de contex-
tos de QoS, restrições de QoS e níveis de QoS através de composições: um
contexto de QoS pode ser composto por diversos outros contextos, podendo,
assim, aproveitar as definições já existentes; o mesmo ocorre com restrições e
níveis. A extensão é conseguida através da possibilidade de criar subclasses de
qualquer elemento na ontologia QoS-MO. Por exemplo, a criação de uma sub-
73
classe de uma classe existente que representa uma característica irá gerar uma
nova característica, que estende a existente.
Conversão entre unidades de medida: o modelo de especificação de valores de
dimensões permite a escolha da unidade de medida do valor registrado. As u-
nidades de medida são definidas na ontologia, com a possibilidade de especifi-
car fórmulas de conversão entre unidades diferentes.
Dimensões compostas: uma dimensão pode ser definida através da composição
de outras dimensões ou outras características.
Mapeamento de dimensões: os mapeamentos são especificados na ontologia a-
través de expressões que indicam as fórmulas para converter os valores de u-
mas dimensões para outras dimensões. Uma ferramenta de suporte pode facil-
mente calcular os valores não especificados para uma determinada dimensão,
desde que exista um mapeamento definido e que tenha os valores das dimen-
sões origem do mapeamento definidos.
Flexibilidade na definição de valores: os valores de dimensões das característi-
cas podem ter qualquer tipo de dados aceito na linguagem OWL.
Dimensão semântica de QoS oferecida e QoS requisitada: o uso do modelo de
restrições de QoS, com as restrições do tipo QoS Offered e QoS Required,
permite ao Serviço especificar quais são as restrições de QoS garantidas por ele
e quais são os requisitos que os seus clientes devem atender para que estas ga-
rantias sejam válidas, ao mesmo tempo em que permite aos clientes especifica-
rem que requisitos exigem do serviço fornecido e quais são as garantias de qua-
lidade que eles oferecerão ao invocar o serviço.
6.1.2. Mecanismo de descoberta
A ontologia QoS-MO foi construída de forma a permitir que a descoberta de Web
Services que atendam a requisitos de QoS especificados pelo cliente possa ser realizada
através da simples execução de consultas em linguagem SPARQL. Isto resulta em um
mecanismo de fácil implementação e manutenção, já que não há necessidade de criação
de um algoritmo complexo.
A necessidade de inferência sobre os dados da ontologia é pequena, limitando-se a
estruturas de composição e hierarquia, como explicado na seção 5.1.1. A ontologia foi
construída utilizando a linguagem OWL DL, porém no mecanismo de busca foi utiliza-
74
do apenas um subconjunto das regras de inferência OWL DL, estabelecendo assim um
custo de processamento menor do que se fosse utilizado o conjunto completo de regras.
Isto contribui para melhorar o desempenho do mecanismo proposto. Adicionalmente, a
operação de consulta sobre modelos RDF, executada a partir da consulta SPARQL,
também tem desempenho melhor que a inferência.
O estudo mais aprofundado sobre o desempenho do mecanismo será apresentado
na seção 6.2.
6.1.3. Comparação com outras ontologias
A Tabela 20 sumariza as informações apresentadas, comparando-as com as carac-
terísticas das demais ontologias existentes para especificação de QoS para Web Services
Semânticos.
Tabela 20: Comparação entre as ontologias de especificação semântica de QoS
QoS-MO
DAML-QoS
QoSOnt
OWL-Q
Associação de um perfil de QoS
com um perfil de Web Service
Sim
Sim
Sim
Sim
Definição de um perfil de QoS
como um conjunto de caracterís-
ticas de QoS
Sim
Sim
Não
Sim
Reuso e extensão de perfis de
QoS
Sim
Sim
Não
Sim
Conversão entre unidades de me-
dida
Sim
Sim
Sim
Sim
Dimensões compostas
Sim
Sim
Não
Sim
Mapeamento de dimensões
Sim
Não
Não
Sim
Flexibilidade na definição de va-
lores
Sim
Não
Sim
Sim
Definição semântica de QoS ofe-
recida e QoS requisitada
Sim
Sim
Não
Sim
Descoberta de QoS
Consulta
SPARQL
Inferência
DL
UDDI +
XML +
Lógica
Algoritmo
semântico
+ CSP
A consulta aos dados da ontologia através de consultas SPARQL apresenta uma
menor expressividade do que, por exemplo, a utilização de um conjunto completo de
75
regras de inferência OWL DL. Entretanto, a estrutura proposta para a QoS-MO garante
que todas as consultas necessárias para encontrar Componentes de Software que aten-
dam a determinados requisitos possam ser expressadas em SPARQL. De fato, o protóti-
po do mecanismo de busca implementado executa estas consultas SPARQL para obter
os resultados de pesquisa.
Na definição do mecanismo de busca para a QoS-MO, optamos por utilizar este
esquema, apesar de sua menor expressividade, apostando no maior desempenho que
poderá ser obtido com a realização de simples consultas à ontologia, sem a necessidade
de execução de um mecanismo de inferência para encontrar os Componentes que aten-
dam a requisitos específicos de QoS. Além disso, esta abordagem também tira proveito
da adoção de um padrão W3C, a linguagem SPARQL, ao invés da criação de novos
mecanismos, o que deverá facilitar a adoção da metodologia proposta.
6.2. Desempenho do mecanismo de busca
Alguns testes foram realizados para avaliar o desempenho do mecanismo de bus-
ca, de modo a permitir uma análise da eficiência da estratégia empregada na sua cons-
trução. Para a realização dos testes, foi gerada artificialmente uma Ontologia com des-
crições de QoS de Web Services, variando de 500 a 10.000 Web Services.
Os testes foram efetuados em um computador com processador Intel Core 2 Duo
2,4 GHz e 2 GB de memória RAM, rodando o sistema operacional Fedora 7 e o JRE 6
da SUN. Todos os testes foram efetuados através de consultas locais, eliminando a pos-
sibilidade de interferência de tempos de transmissão de rede e levando em consideração
apenas o tempo de processamento do servidor para realizar a consulta e montar a lista
de resultados.
6.2.1. Testes de tempo de resposta e uso de memória
Os primeiros testes realizados avaliaram o tempo de carregamento da ontologia de
domínio. Os testes mostraram que a carga utilizando o conjunto de inferência Micro
OWL da API Jena é efetuada em um tempo aceitável. Quando uma ontologia com
10.000 componentes é utilizada, o tempo de carga é de pouco mais de 10 segundos.
Como esta operação só é realizada na carga do sistema, este tempo é considerado baixo.
Um segundo teste foi efetuado com o intuito de avaliar o desempenho da busca.
Foi possível verificar nesse teste que, ao aumentarmos o número de componentes regis-
76
trados em uma determinada proporção, o tempo de busca cresce em uma proporção me-
nor. Conforme mostrado na Tabela 21, a busca em uma ontologia com 1.000 compo-
nentes leva aproximadamente 1,6 segundo para ser realizada; se aumentarmos dez vezes
o número de componentes registrados, o tempo de busca passa a ser de aproximadamen-
te 5 segundos, ou seja, menos de quatro vezes mais.
Tabela 21: Resultado dos testes de desempenho e alocação de memória
Quantidade de
Web Services
Tempo de
carga (s)
Tempo de
pesquisa (s)
Uso de
Memória (MB)
500
1,0
0,8
35
750
1,3
1,2
39
1.000
1,7
1,6
45
2.500
2,9
1,8
45
5.000
5,7
3,7
65
7.500
8,0
3,9
96
10.000
10,8
4,9
126
Figura 29: Resultado dos testes de desempenho e alocação de memória
Os resultados dos testes, sumarizados na Figura 29, também mostram a quantida-
de de memória necessária para armazenar a ontologia e os resultados da busca. Também
77
se verificou que o uso de memória cresce a uma proporção menor que o número de
componentes: com 1.000 componentes, o uso foi de 45 MB; aumentando dez vezes o
número de componentes, o uso de memória foi para 126 MB, ou seja, pouco menos de
três vezes mais.
6.2.2. Testes de execução concorrente
Testes adicionais foram realizados para verificar a eficiência do mecanismo de
busca com consultas concorrentes. Para isto, além de variar a quantidade de Web Servi-
ces na ontologia, foram feitos testes que variaram de 50 a 1.000 threads simultâneas de
consulta.
Os resultados, apresentados na Tabela 22 e sumarizados na Figura 30, mostram
que a eficiência da busca diminui conforme vai aumentando o tamanho da Ontologia ou
a quantidade de consultas simultâneas, porém em proporção menor do que o aumento
registrado da carga.
Embora nossa máquina de teste não fosse um servidor preparado para suportar um
grande número de requisições simultâneas, ele foi capaz de manter um bom nível de
consultas por segundo, chegando a um máximo de 77 consultas por segundo para reali-
zar 1.000 consultas a uma Ontologia com 2.500 componentes e a um mínimo de 7 con-
sultas por segundo para realizar 1.000 consultas a uma Ontologia com 10.000 compo-
nentes.
Tabela 22: Resultado dos testes de desempenho com consultas concorrentes
Quantidade de
Web Services
Quantidade de Threads de consulta /
Tempo de pesquisa (s)
50
100
250
500
750
1.000
500
2,1
2,5
2,5
3,8
4,2
5,2
750
4,7
5,0
8,7
14,0
18,9
24,3
1.000
3,2
4,3
7,5
10,7
14,8
19,0
2.500
2,6
3,7
4,
6,9
9,8
11,8
5.000
7,7
11,0
20,6
38,8
54,6
68,8
7.500
4,3
6,0
9,9
15,7
22,7
28,4
10.000
12,3
19,8
37,9
70,7
102,5
141,6
78
Figura 30: Resultado dos testes de desempenho com consultas concorrentes
O programa utilizado para realizar o teste era simples e criou cada uma das 1.000
threads de consulta uma a uma. A implementação de algum mecanismo de pooling de
threads, comumente utilizado em servidores preparados para suportar altas taxas de re-
quisições simultâneas, provavelmente melhoraria ainda mais o desempenho obtido.
Uma observação efetuada é que, à medida que se aumenta a quantidade de Com-
ponentes descritos na Ontologia, o tempo necessário para efetuar as buscar não é sempre
crescente: por vezes o tempo aumenta, outras vezes o tempo diminui ao incluir mais
componentes e depois volta a aumentar. Por exemplo, os resultados para se efetuar con-
sultas a 7.500 componentes foram bem melhores do que para 5.000 componentes.
Este comportamento foi confirmado executando o teste várias vezes, em compu-
tadores diferentes e com variações da consulta SPARQL executada, sempre com o
mesmo resultado. Provavelmente, isto deve ser causado por algum detalhe específico da
implementação do mecanismo de consulta SPARQL da API ARQ.
Um trabalho a ser realizado no futuro é analisar melhor os detalhes deste compor-
tamento do mecanismo de consulta SPARQL da API ARQ e avaliar a possibilidade de
aperfeiçoá-lo para que seja possível obter sempre resultados nos níveis dos melhores
tempos de resposta apresentados pelo mecanismo.
79
7. CONCLUSÕES
A seguir, apresentaremos os resultados obtidos com a realização do presente tra-
balho e, em seguida, as perspectivas para a continuidade do mesmo.
7.1. Resultados alcançados
Este trabalho desenvolveu a ontologia QoS-MO para a descrição detalhada de
QoS de Web Services Semânticos ou Componentes de Software em geral, assim como
um mecanismo de descoberta de Web Services Semânticos baseado em QoS e imple-
mentado através da utilização da linguagem de consulta SPARQL.
A construção da ontologia QoS-MO foi baseada em vários modelos existentes,
especialmente no Framework de QoS da OMG. A QoS-MO pode estender qualquer
ontologia de descrição funcional de Componentes de Software ou Web Services, acres-
centando a capacidade de especificação de Características e Restrições de QoS. Foi de-
senvolvido, ao longo do trabalho, o suporte para extensão da OWL-S, escolhida como
padrão de ontologia para a descrição funcional de Web Services devido ao fato de já ser
um padrão reconhecido mundialmente, inclusive pela W3C, com grande possibilidade
de aplicação prática.
As especificações criadas com QoS-MO podem ser convertidas para um Profile
UML de QoS ou importadas de um Profile UML, permitindo a integração de modelos
de QoS na fase de projeto do ciclo de vida de desenvolvimento de um Componente de
Software.
A ontologia QoS-MO conta com padrões para especificação de Características e
Contextos de QoS, Restrições de QoS e Níveis de QoS. Ao longo do trabalho apresen-
tamos os detalhes de cada um destes modelos e exemplos de sua utilização.
Os modelos propostos, mesmo se mantendo simples, são capazes de especificar
todos os detalhes de características de QoS complexas identificados em nosso estudo,
como composição e mapeamento de dimensões, extensão e reutilização de perfis de
QoS, e diferentes níveis de QoS com as características de QoS garantidas e os requisitos
para operação em cada nível. Comparando com as demais propostas de ontologia para
80
descrição de QoS existentes, a QoS-MO foi uma das duas únicas capazes de alcançar
este nível de expressividade.
Também desenvolvemos um mecanismo semântico de busca com base em requi-
sitos de qualidade de serviço, que pode ser utilizado para a seleção com base em atribu-
tos de QoS de Componentes de Software ou Web Services Semânticos. O mecanismo
foi construído sobre uma API de busca que permite a identificação de características de
QoS em uma ontologia e executa buscas para localização de Componentes ou Web Ser-
vices que satisfaçam determinados requisitos de QoS. A ontologia QoS-MO é emprega-
da para descrever as características e restrições de QoS. Toda a construção da ontologia
teve o cuidado de criar estruturas que permitissem esta abordagem de descoberta.
A abordagem para a descoberta de Serviços adotada neste trabalho é simples e de
fácil implementação e manutenção. As buscas são executadas montando uma consulta
SPARQL com base nos requisitos de QoS especificados pelo cliente e executando-a
sobre a ontologia que descreve os Componentes ou Web Services disponíveis. A onto-
logia de descrição de QoS passa previamente por um processo de inferência para identi-
ficar as estruturas de especialização e composição de especificações.
Uma interface Web de consulta foi desenvolvida para demonstrar a viabilidade da
abordagem proposta e testes foram realizados com o intuito de avaliar o desempenho do
mecanismo de busca. Os resultados dos testes mostram que a abordagem proposta é
viável e foi possível obter tempos de resposta aceitáveis mesmo para ontologias com
milhares de Web Services e executando centenas de consultas simultaneamente.
Enquanto outras propostas existentes demandam a construção de algoritmos com-
plexos ou a utilização de recursos externos para identificar os Web Services que aten-
dem aos requisitos de QoS especificados, a abordagem proposta neste trabalho depende
apenas da capacidade de realização de inferência simples e consultas SPARQL, que são
recursos que têm se tornado disponíveis com cada vez mais facilidade. Apesar de esta
abordagem apresentar menor expressividade do que, por exemplo, a utilização de um
conjunto completo de regras de inferência OWL DL, a estrutura proposta para a QoS-
MO garante que todas as consultas necessárias possam ser expressadas em SPARQL,
além do benefício de estarmos utilizando apenas padrões já estabelecidos mundialmente
para a criação de nosso mecanismo.
81
Durante o desenvolvimento do trabalho, três artigos científicos foram publicados
para apresentar os resultados alcançados, sendo dois em eventos internacionais
(TONDELLO & SIQUEIRA, 2008a e 2008c) e um em evento nacional (TONDELLO
& SIQUEIRA, 2008b).
7.2. Perspectivas futuras
Futuramente, a ferramenta de busca deverá ser submetida a mais testes em ambi-
entes de maior escala, nos quais seja necessário atender a uma grande quantidade de
requisições em paralelo, com o intuito de melhor avaliar e aperfeiçoar o seu desempe-
nho em situações de sobrecarga. Além disso, os resultados dos testes de desempenho
com consultas concorrentes, apresentados no capítulo 6, deverão ser melhores analisa-
dos, visando encontrar explicações para as flutuações observadas e desenvolver os mei-
os para a obtenção sempre do melhor desempenho possível.
Também seria interessante a realização de estudos de desempenho com a Ontolo-
gia de Componentes mantida em um Banco de Dados relacional ao invés de mantida na
memória, recurso suportado pela API Jena – utilizada para construção do mecanismo de
busca – para permitir a escalabilidade da solução proposta.
A comparação entre estudos de desempenho desta e das demais propostas de tra-
balhos relacionados não foi possível, por não se encontrar na literatura dados objetivos
sobre o desempenho de cada uma das demais propostas. A realização de estudos deste
tipo será importante para que se possam avaliar as diferenças na eficiência alcançada
por cada uma das idéias existentes na área.
O mecanismo de busca de Web Services que foi desenvolvido só é capaz de iden-
tificar se os mesmos atendem totalmente ou parcialmente aos requisitos especificados,
não realizando nenhuma classificação adicional dos resultados de pesquisa. A criação de
um mecanismo de classificação dos resultados encontrados, identificando quais Servi-
ços atendem melhor ou com mais folga aos requisitos, seria um trabalho importante, já
que outras abordagens existentes são capazes de realizar isto.
Este trabalho teve como foco a especificação e seleção de Componentes e Servi-
ços com base em seus parâmetros de qualidade de serviço. Entretanto, a consideração
dos parâmetros de QoS só faz sentido quando sabe-se que o Componente atende aos
requisitos funcionais que se necessita. Para que a abordagem desenvolvida possa ser
82
utilizada na prática, ela deverá futuramente ser integrada a algum mecanismo de busca
semântica de Componentes ou Web Services baseado em suas características funcio-
nais.
A ontologia QoS-MO pode ser utilizada em conjunto com qualquer ontologia de
descrição funcional de Componentes de Software ou Web Services, porém somente a
integração com OWL-S foi desenvolvida neste trabalho. Futuramente, poderão ser reali-
zados estudos visando à integração com outras ontologias padrão de especificação exis-
tentes na literatura como, por exemplo, a WSMO.
Para viabilizar a utilização prática da abordagem proposta, será necessário desen-
volver melhor o mecanismo de busca, que no momento é somente um protótipo e não
conta com a robustez e a flexibilidade requeridas para ser utilizado em grande escala.
Também será muito importante o desenvolvimento de um mecanismo e de uma interfa-
ce com o usuário para a publicação de componentes em uma ontologia baseada em
QoS-MO, possibilitando que a publicação de componentes seja realizada sem que seja
necessário conhecer e acessar diretamente a ontologia. O mecanismo de publicação de
componentes também deverá realizar todas as tarefas que são necessárias em tempo de
publicação, como o processamento do mapeamento de dimensões, conforme apresenta-
do no capítulo 4.
Finalmente, a utilização da QoS-MO para a especificação de Web Services em
ambientes reais permitirá identificar se existem aspectos ou exceções não contemplados
na definição da ontologia e possibilitará futuros estudos para a inclusão de novas cons-
truções ou adaptação das existentes para melhorar a expressividade da ontologia.
83
BIBLIOGRAFIA
BAADER, F.; CALVANESE, D.; MCGUINNESS, D.; et al., editores. The Description
Logic Handbook: Theory, Implementation, and Applications. EUA: Cambridge
University Press, 2003.
BERNERS-LEE, Tim; HENDLER, James; LASSILA, Ora. The Semantic Web.
Scientific American, Maio 2001.
BERNERS-LEE, Tim. Artificial Intelligence and the Semantic Web: AAAI2006
Keynote. Julho 2006. http://www.w3.org/2006/Talks/0718-aaai-tbl/Overview.html
BROWN, N.; KINDEL, C. Distributed component object model protocol,
DCOM/1.0. Redmond, EUA: Microsoft Corporation, 1996.
BRUSSEE, Rogier; POKRAEV, Stanislav. Reasoning on the Semantic Web. Em:
CARDOSO, Jorge; editor. Semantic Web Services: Theory, Tools, and
Applications. EUA: Information Science Reference, 2007, pág. 110-133. ISBN
978-1-59904-047-9.
CIMPIAN, E.; MORAN, M.; OREN, E.; et al. Overview and Scope of WSMX.
Technical Report, WSMX Working Draft. Fevereiro 2005.
http://www.wsmo.org/TR/d13/d13.0/v0.2/
CONNOLY, Dan; HARMELEN, Frank van; HORROCKS, Ian; et al. DAML+OIL
Reference Description. Março 2001. http://www.w3.org/TR/daml+oil-reference
CURBERA, Francisco; NAGY, William; WEERAWARANA, Sanjiva. Web Services:
Why and How. Workshop on Object-Oriented Web Services (OOPSLA 2001).
Florida, EUA, 2001.
DAML PROGRAM. About the DAML Language. Fevereiro 2001.
http://www.daml.org/about.html
DAVIES, John; STUDER, Rudi; WARREN, Paul; editores. Semantic Web
Technologies: Trends and Research in Ontology-based Systems. Inglaterra: John
Wiley & Sons, 2006, pág. 1-8. ISBN 0-470-02596-4.
84
DE BRUIJN, Jos; editor. The Web Service Modeling Language WSML. WSMO
Final Draft v0.2. 2005. http://www.wsmo.org/TR/d16/d16.1/v0.2/
DOBSON, Glen; LOCK, Russell; SOMMERVILLE, Ian. QoSOnt: a QoS Ontology for
Service-Centric Systems. 31
st
Euromicro Conference on Software Engineering
and Advanced Applications (Euromicro SEAA „05). Porto, Portugal, 2005.
DWONING, T. Java RMI. Boston, EUA: IDG Books Worldwide, 1998.
ESSI WSMO working group. Web Service Modeling Ontology (WSMO) Final Draft
21. Outubro 2006. http://www.wsmo.org/TR/d2/v1.3/
FENSEL, Dieter; HARMELEN, Frank van; HORROCKS, Ian; et al. OIL: An Ontology
Infrastructure for the Semantic Web. IEEE Intelligent Systems. Março/Abril
2001, Vol. 16, Nº 2.
FENSEL, Dieter; LAUSEN, Holger; POLLERES, Axel; et al. Enabling Semantic Web
Services: The Web Service Modeling Ontology. Alemanha: Springer, 2007. ISBN
3-540-34519-1.
FRØLUND, S.; KOISTINEN, J. QML: A Language for Quality of Service
Specification. 1998. http://www.hpl.hp.com/techreports/98/HPL-98-10.html
GRUBER, Tom R. A translation approach to portable ontologies. Knowledge
Acquisition, 1993, Vol. 5, Nº 2, pág. 199-220.
http://tomgruber.org/writing/ontolingua-kaj-1993.htm
HITZLER, Pascal; ANGELE, Jürgen; MOTIK, Boris; STUDER, Rudi. Bridging the
Paradigm Gap with Rules for OWL. Proceedings of the W3C Workshop on Rule
Languages for Interoperability. http://www.w3.org/2004/12/rules-ws/
HORROCKS, Ian; PATEL-SCHNEIDER, Peter F.; BOLEY, Harold; et al. SWRL: A
Semantic Web Rule Language Combining OWL and RuleML. Maio 2004.
http://www.w3.org/Submission/SWRL/
ISO (INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDIZATION).
Information Technology – Quality of Service – Framework. ISO/IEC 13236,
1998.
JENA – A Semantic Web Framework for Java. 2008. http://jena.sourceforge.net/
85
KELLER, Alexander; LUDWIG, Heiko. The WSLA Framework: Specifying and
Monitoring Service Level Agreements for Web Services. Journal of Network and
Systems Management, 2003, Vol. 11, Nº 1, pág. 57-81.
KRITIKOS, Kyriakos; PLEXOUSAKIS, Dimitris. Semantic QoS Metric Matching. 4
th
European Conference on Web Services (ECOWS „06), Dezembro 2006, pág.
265-274.
LUDWIG, H.; KELLER, A.; DAN, A.; et al. Web Service Level Agreement (WSLA)
Language Specification. 2003. http://www.research.ibm.com/wsla/WSLASpecV1-
20030128.pdf
MCGUINNESS, D.L.; FIKES, R.; HENDLER J.; STEIN, L.A., DAML+OIL: An
Ontology Language for the Semantic Web. IEEE Intelligent Systems, 2002.
MCILRAITH, S.; SON, T.C.; ZENG, H. Semantic Web Services. IEEE Intelligent
Systems: Special Issue on the Semantic Web. 2001, Vol. 16, Nº2, pág. 46-53.
MENASCÉ, Daniel A. QoS issues in Web services. IEEE Internet Computing, 2002,
Vol. 6, Nº 6, pág. 72-75.
NAHRSTEDT, Klara; STEINMETZ, Ralf. Resource Management in Multimedia
Networked Systems. IEEE Computer, Maio 1995, pág. 52-64.
OASIS. UDDI Version 3.0.2. 2004. http://www.uddi.org/pubs/uddi_v3.htm
OMG (OBJECT MANAGEMENT GROUP). CORBA: The Common Object
Request: Architecture and Specification, Release 2.0. Julho 1995.
http://www.omg.org/cgi-bin/apps/doc?formal/99-10-07.pdf
OMG (OBJECT MANAGEMENT GROUP). UML Profile for Modeling QoS and FT
Characteristics and Mechanisms Specification, v1.0. Maio 2006.
OWL-S COALITION. OWL-S 1.1 Release. Novembro 2004.
http://www.daml.org/services/owl-s/1.1/
PENNINGTON, Cary; CARDOSO, Jorge; MILLER, John A.; et al. Introduction to
Web Services. Em: CARDOSO, Jorge; editor. Semantic Web Services: Theory,
Tools, and Applications. EUA: Information Science Reference, 2007, pág. 134-154.
ISBN 978-1-59904-047-9.
86
ROMAN, Dumitru; DE BRUIJN, Jos; MOCAN, Adrian; et al. Semantic Web Services
– Approaches and Perspectives. Em: DAVIES, John; STUDER, Rudi; WARREN,
Paul; editores. Semantic Web Technologies: Trends and Research in Ontology-
based Systems. Inglaterra: John Wiley & Sons, 2006, pág. 191-236. ISBN
0-470-02596-4.
Semantic Web Services Challenge. 2006. http://www.sws-challenge.org/
SIQUEIRA, Frank. Especificação de Requisitos de Qualidade de Serviço em Sistemas
Abertos: A Linguagem QSL. 20º Simpósio Brasileiro de Redes de
Computadores (SBRC„2002). Búzios - RJ, Brasil, 2002.
STAAB, S.; STUDER, R.; editores. International Handbooks on Information Systems:
Handbook on Ontologies. Springer, 2004. ISBN 3-540-40834-7.
TONDELLO, Gustavo F.; SIQUEIRA, Frank. The QoS-MO Ontology for Semantic
QoS Modeling. Proceedings of the 23
rd
Annual ACM Symposium on Applied
Computing (ACM SAC 2008). Fortaleza - CE, Brasil, Março 2008 (a), pág. 2336-
2340.
TONDELLO, Gustavo F.; SIQUEIRA, Frank. Um Mecanismo Semântico de Busca de
Componentes de Software Baseado em Qualidade de Serviço. II Simpósio
Brasileiro de Componentes, Arquiteturas e Reutilização de Software (SBCARS
2008). Porto Alegre - RS, Brasil, Agosto 2008 (b).
TONDELLO, Gustavo F.; SIQUEIRA, Frank. A QoS-based Search Engine for
Semantic Web Services. XXXIV Conferencia Latinoamericana de Informática
(CLEI 2008). Santa Fe, Argentina, Setembro 2008 (c).
VAN HENTENRYCK, P.; SARASWAT, V. Strategic directions in constraint
programming. ACM Computing Surveys, 1996, Vol. 28, Nº 4, pág. 701–726.
VERMA, Dinesh. Service Level Agreements on IP Networks. Proceedings of the
IEEE, Setembro 2004, Vol. 92, Nº 9, pág. 1382-1388.
VOGEL, Andreas; KERHERVÉ, Brigitte; VON BOCHMANN, Gregor; GECSEI, Jan.
Distributed Multimedia and QoS: A Survey. IEEE Multimedia. 1995, Vol. 2, Nº 2.
87
VU, Le-Hung; HAUSWIRTH, Manfred; PORTO, Fabio; ABERER, Karl. A Search
Engine for QoS-enabled Discovery of Semantic Web Services. Special Issue of the
International Journal on Business Process Integration and Management
(IJBPIM), 2006, Vol. 1, Nº 4, pág. 244–255.
W3C (WORLD WIDE WEB CONSORTIUM). Extensible Markup Language
(XML). 2003 (a). http://www.w3.org/XML/
W3C (WORLD WIDE WEB CONSORTIUM). SOAP Version 1.2. 2003 (b).
http://www.w3.org/TR/soap12
W3C (WORLD WIDE WEB CONSORTIUM). QoS for Web Services: Requirements
and Possible Approaches. W3C Working Group Note. 2003 (c).
http://www.w3c.or.kr/kr-office/TR/2003/ws-qos/
W3C (WORLD WIDE WEB CONSORTIUM). Resource Description Framework
(RDF). 2004 (a). http://www.w3.org/RDF/
W3C (WORLD WIDE WEB CONSORTIUM). Web Ontology Language (OWL).
2004 (b). http://www.w3.org/2004/OWL/
W3C (WORLD WIDE WEB CONSORTIUM). Web Services Glossary. 2004 (c).
http://www.w3.org/TR/ws-gloss/
W3C (WORLD WIDE WEB CONSORTIUM). RIF RDF and OWL Compatibility.
2005. http://www.w3.org/2005/rules/wiki/SWC
W3C (WORLD WIDE WEB CONSORTIUM). SPARQL Query Language for RDF.
Candidate Recommendation. 2007 (a). http://www.w3.org/TR/rdf-sparql-query/
W3C (WORLD WIDE WEB CONSORTIUM). Web Services Description Language
(WSDL) Version 2.0. 2007 (b). http://www.w3.org/TR/2007/REC-wsdl20-primer-
20070626/
WEIBEL, S.; KUNZE, J.; LAGOZE, C.; WOLF, M. Dublin core metadata for
resource discovery. RFC 2413, IETF. Setembro 1998.
WSMO Working Group. Web Service Modeling Ontology. 2008.
http://www.wsmo.org/
88
ZHOU, Chen; CHIA, Liang-Tien; LEE, Bu-Sung. DAML-QoS ontology for Web
services. IEEE International Conference on Web Services (ICWS„04). San
Diego, California, EUA, 2004, pág. 472-479.
ZINKY, J.; BAKKEN, D; SCHANTZ, R. Architectural Support for Quality of Service
for CORBA Objects. Theory and Practice of Object Systems. 1997, Vol. 3, Nº 1.
Livros Grátis
( http://www.livrosgratis.com.br )
Milhares de Livros para Download:
Baixar livros de Administração
Baixar livros de Agronomia
Baixar livros de Arquitetura
Baixar livros de Artes
Baixar livros de Astronomia
Baixar livros de Biologia Geral
Baixar livros de Ciência da Computação
Baixar livros de Ciência da Informação
Baixar livros de Ciência Política
Baixar livros de Ciências da Saúde
Baixar livros de Comunicação
Baixar livros do Conselho Nacional de Educação - CNE
Baixar livros de Defesa civil
Baixar livros de Direito
Baixar livros de Direitos humanos
Baixar livros de Economia
Baixar livros de Economia Doméstica
Baixar livros de Educação
Baixar livros de Educação - Trânsito
Baixar livros de Educação Física
Baixar livros de Engenharia Aeroespacial
Baixar livros de Farmácia
Baixar livros de Filosofia
Baixar livros de Física
Baixar livros de Geociências
Baixar livros de Geografia
Baixar livros de História
Baixar livros de Línguas
Baixar livros de Literatura
Baixar livros de Literatura de Cordel
Baixar livros de Literatura Infantil
Baixar livros de Matemática
Baixar livros de Medicina
Baixar livros de Medicina Veterinária
Baixar livros de Meio Ambiente
Baixar livros de Meteorologia
Baixar Monografias e TCC
Baixar livros Multidisciplinar
Baixar livros de Música
Baixar livros de Psicologia
Baixar livros de Química
Baixar livros de Saúde Coletiva
Baixar livros de Serviço Social
Baixar livros de Sociologia
Baixar livros de Teologia
Baixar livros de Trabalho
Baixar livros de Turismo
