PDF de programación - Tecnologías semánticas aplicadas a la definición de QoS

Curso de doctorado Web Semántica: Tecnologías

semánticas aplicadas a la definición de QoS

Rodrigo García*

Universidad de Oviedo

[email protected]

Resumen El concepto de calidad de servicio o QoS aparece ligado en
sus orígenes a los primeros sistemas que utilizaban una infraestructura de
red para sus comunicaciones. Dentro de dicho concepto están englobadas
las consideraciones relativas a la capacidad de un servicio o sistema para
ofrecer un alto rendimiento, disponibilidad, fiabilidad o predictibilidad.
En el entorno Web, los criterios de QoS cobran mayor relevancia en las
interacciones que se producen en las Arquitecturas Orientadas a Servicios
(SOA). En estas arquitecturas la tecnología que se ha impuesto son los
Servicios Web. En este trabajo se analizan los diferentes estudios que
utilizan tecnologías semánticas aplicadas a los Servicios Web para definir
criterios no funcionales relativos a la calidad de servicio.

Key words: QoS, calidad de servicio, Servicios Web, Web Services,
semántica, ontologías

1.

Introducción

El negocio de un proveedor recae en que los clientes confíen en los servicios
que él provee. Existen muchos elementos que contribuyen a la confianza en este
contexto, uno de los cuales es la disponibilidad de información relativa a Ca-
lidad de Servicio (QoS). En general, dentro de este trabajo el término QoS se
usará para denotar todos aquellos aspectos no funcionales de un servicio que
puedan ser utilizados por un cliente para juzgar su calidad. Esto extiende otras
definiciones más restrictivas de QoS, como la interpretación común de la calidad
de servicio entendida sólo como el rendimiento de la red, etc.

Los datos relativos a la QoS son particularmente importantes en las arqui-
tecturas basadas en servicios (SOA) porque dichos servicios son generalmente de
tipo caja negra, exponiéndose tan sólo a través de sus interfaces, habitualmente
descritos mediante WSDL. Además, en una situación en la que los servicios se
ofrezcan en un entorno de tipo marketplace, la calidad será evaluada frente al
coste, convirtiendo la valoración de la calidad del servicio en un asunto clave.

Los Servicios Web utilizados en este tipo de arquitecturas están débilmente
acoplados y permiten ser anunciados, localizados y utilizados utilizando estánda-

* Este artículo ha sido preparado para su presentación en el curso de doctorado Web

Semántica dentro del programa Sistemas y servicios informáticos para internet.

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res como SOAP, WSDL y UDDI. Sin embargo, dichos estándares utilizan descrip-
ciones estáticas de los interfaces de los servicios. Como resultado, los mecanismos
de invocación pueden retornar resultados con baja precisión o calidad. Además,
no se provee de ningún medio para seleccionar entre servicios funcionalmente
equivalentes. La clave para solventar estas limitaciones consiste en incorporar
tecnologías semánticas sobre los Servicios Web. Mediante la utilización de on-
tologías se puede formalizar cada atributo de un Servicio Web permitiendo el
razonamiento y mejorando las tareas de descubrimiento, composición e invoca-
ción.

Actualmente existen varios trabajos que tratan la parte funcional de los Ser-
vicios mediante tecnologías semánticas, lo que permite seleccionar entre servicios
funcionalmente equivalentes. Este trabajo se centrará en los diferentes estudios
que utilizan semántica para definir la parte no funcional de los Servicios relati-
va a la calidad de servicio y cómo se mejoran a otros sistemas que definen las
características de QoS desde un punto de vista estático.

2. Contexto

2.1. Servicios Web y SOA

Según el W3C Web Services Architecture Working Group [1], un Servicio

Web se define como:

” . . . un sistema software diseñado para permitir la interacción interoperable
entre máquinas conectadas a través de una red. Tiene un interfaz descrito en
un formato procesable por una máquina (específicamente WSDL). Otros siste-
mas interactúan con el Servicio Web de la forma prescrita en su descripción
mediante la utilización de mensajes SOAP, típicamente a través de HTTP con
una serialización XML en conjunción con otros estándares Web.”

Esta definición puede desglosarse en:

“(Un Servicio Web es) un sistema software . . . ”. Cualquier sistema software
puede ser un Servicio Web. Los Servicios Web son tecnológica, lenguaje y
plataforma-independientes. El sistema software podría ser un JavaBean, una
clase de .NET, una transacción CICS, etc. Virtualmente cualquier sistema
se puede convertir en un Servicio Web.
“ . . . diseñado para permitir la interacción interoperable entre máquinas co-
nectadas a través de una red.”. Un Servicio Web está diseñado para ser usado
a través de una red y es invocado utilizando un protocolo de red bien defi-
nido. Un Servicio necesita ser un componente software de grano grueso que
implemente un servicio auto-contenido.
“Tiene un interfaz descrito en un formato procesable por una máquina (es-
pecíficamente WSDL).”. El objetivo de un Servicio Web es el de ser usado en
una aplicación distribuida que podría ser provista por una entidad externa.
Todas las responsabilidades deberían recaer únicamente en la información
publicada por UDDI y en el WSDL.

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“Otros sistemas interactúan con el Servicio Web de la forma prescrita en su
descripción mediante la utilización de mensajes SOAP, típicamente a través
de HTTP con una serialización XML en conjunción con otros estándares
Web.”. El enlazado WSDL define los protocolos de Internet utilizados para
invocar el Servicio Web, normalmente SOAP especificando HTTP como el
protocolo de transporte.

En resumen, un Servicio Web cumple con una serie de objetivos principales;
independencia del lenguaje y de la plataforma, interoperabilidad, acoplamiento
débil, comunicación a través de Internet, modularidad y reusabilidad de servicios
y fácil escalabilidad. Muchas de estas características se deben principalmente a
que el interfaz de un Servicio Web está formalizado en su documento de des-
cripción o WSDL. Dicho documento describe de forma sintáctica cuáles son las
operaciones expuestas por el servicio y qué formato han de tener los datos que
se intercambien. Sin embargo, dentro del WSDL no existe ninguna indicación
acerca de las características funcionales o no funcionales del Servicio.

Las características anteriormente citadas son las que han hecho de los Ser-
vicios Web la tecnología usada principalmente en sistemas Business to Busi-
ness (B2B) y arquitecturas orientadas a servicios (SOA). Estas arquitecturas
se orientan hacia el uso y creación de procesos de negocio expuestos en forma
de servicios. Estos servicios pueden ser distribuidos, combinados y reutilizados
para crear aplicaciones. Los servicios pueden comunicarse entre si o ser coordina-
dos para establecer nuevas funcionalidades, permitiendo la creación de sistemas
modulares más flexibles.

2.2. Calidad de Servicio

El concepto de calidad de servicio o QoS aparece ligado en sus orígenes a los
primeros sistemas que utilizaban una infraestructura de red para sus comunica-
ciones. En general, dentro de la literatura relativa a calidad de servicio se suelen
definir una serie de aspectos fundamentales relativos a la QoS:

Rendimiento: el rendimiento de un servicio representa cómo de rápido se
puede completar una solicitud. Esto puede medirse en términos de producti-
vidad, tiempo de respuesta, latencia, tiempo de ejecución, tiempo de transac-
ción, etc.
Fiabilidad: la fiabilidad en este contexto representa la capacidad de un ser-
vicio Web de llevar a cabo sus funciones en un intervalo de tiempo definido.
La fiabilidad es la medida global del servicio para mantener su calidad de
servicio.
Escalabilidad: la escalabilidad representa la capacidad para incrementar la
capacidad de cómputo de los sistemas del proveedor de los servicios y la capa-
cidad del sistema para procesar más solicitudes, operaciones o transacciones
en un intervalo de tiempo.
Capacidad: es el límite en el número de peticiones concurrentes que deben
de ser provistas con un rendimiento garantizado.

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Robustez: la robustez representa el grado para el cual un servicio funcio-
na correctamente incluso en presencia de entradas inválidas, incompletas o
conflictivas.
Manejo de excepciones: como no es posible que el diseñador del servicio
especifique todas las posibles salidas y alternativas, las excepciones en caso
de error deben de ser manejadas correctamente.
Precisión: la precisión en este caso se define como la tasa de error generada
por el servicio Web.
Integridad: la integridad debe de ser proporcionada de forma que un sistema
o componente pueda prevenir del acceso o modificación de programas o datos
sin autorización.
Accesibilidad: los servicios Web deben de ser proporcionados con una alta
accesibilidad. La accesibilidad aquí representa si el servicio es capaz de servir
las solicitudes de un cliente.
Disponibilidad: la disponibilidad es la probabilidad de que el sistema esté fun-
cionando y se relaciona con la fiabilidad y el concepto de tiempo para reparar
(TTR - Time To Repair).
Interoperabilidad: los servicios Web deben de ser interoperables entre los
diferentes entornos de desarrollo usados para implementarlos.
Seguridad: la seguridad en servicios Web significa proveer de autenticación,
autorización, confidencialidad, trazabilidad/auditabilidad, cifrado de datos,
y no repudio.

Todas estas características engloban el conjunto de requisitos no funcionales
de un servicio y pueden ser tomadas en consideración a la hora de establecer si
se utiliza un servicio, su coste, etc. Muchas veces entre los participantes en el
uso de servicios se llegan a establecer contratos de acuerdo de nivel de servicio
(SLA - Service Level Agr