A soft approach for QoS-aware service adaptation

In Service-Oriented Computing (SOC), Service Level Agreements (SLAs) are mutual contracts between a provider and consumer of a service that define quality guarantees. Quality of Service (QoS) once de fined in such contracts may change during the life-cycle of Service-Based Applications (SBAs) due to various reasons. Accordingly, Web services need to be able to adapt dynamically to respond to such changes. With this regard, Web service adaptation and evolution are receiving huge interest in the Service-Oriented Architecture (SOA) community due to dynamic and volatile Web service environments. This thesis investigates issues of QoS contract formation between service providers and consumers and how either party can evolve independently from each other without violating the agreed contract. Acceptable changes are defi ned using a compatibility mechanism. The thesis proposes an approach for service adaptation through defi ning a fl exible QoS property description using fuzzy parameters. Partial satisfaction of quality parameters is allowed through the defi nition of linguistic variables. QoS satisfaction degree is measured using membership functions provided for each parameter. Recently, many adaptation strategies have been proposed in the literature. However, there is no overall consensus in selecting the best strategy and often adaptation requirements are not taken into account. An essential issue to be addressed is how to e fficiently select an adaptation strategy when there are different alternative strategies. Moreover, formulating QoS parameters and their relationship with adaptation behaviour of a SBA is a di fficult and challenging issue. The thesis proposes a Fuzzy Inference System (FIS) for measuring an overall QoS and selecting adaptation strategies using fuzzy rules. The overall QoS is inferred by QoS parameters, while selection of adaptation strategies is inferred by the overall QoS and other adaptation requirements such as importance of QoS and cost of service substitution. Penalties are assigned according to the degree of QoS violation for compensation purposes. Experimental results show the effectiveness of the proposed fuzzy approach for decision making in selecting between alternative adaptation strategies.

Nell'ambito della elaborazione orientata ai servizi (SOC - Service-Oriented Computing), i Service Level Agreements (SLA) sono contratti reciproci tra un fornitore e il consumatore di un servizio usati per definire le garanzie relative alla qualità. La qualità del servizio (QoS - Quality of Service), una volta definita in questi contratti, puo' cambiare durante il ciclo di vita di una applicazione basata sui servizi (SBA - Service-Based Application) a causa di diversi fattori. Di conseguenza, i servizi Web devono essere in grado di adattarsi in modo dinamico per rispondere a tali cambiamenti. A tal proposito, l'adattamento e l'evoluzione dei servizi Web stanno ricevendo grande interesse nella comunità delle architetture orientate ai servizi (SOA - Service-Oriented Architecture) a causa della dinamicità e volatilità dei servizi Web. Questa tesi indaga il problema della definizione di un contratto di QoS tra fornitori di servizi e consumatori e di come entrambe le parti possano evolvere in modo indipendente senza violare il contratto stipulato. Un meccanismo di compatibilità viene utilizzato per definire le modifiche accettabili. La tesi propone un approccio per l'adattamento dei servizi mediante la definizione di una descrizione flessibile delle proprietà di QoS, usando parametri di tipo fuzzy. La soddisfazione parziale dei parametri di qualità è consentita attraverso la definizione di variabili linguistiche. Il grado di soddisfazione della QoS viene misurato usando funzioni di appartenenza definite per ciascun parametro. Recentemente, molte strategie di adattamento sono state proposte in letteratura. Tuttavia, non vi è un accordo generale nella scelta della migliore strategia e spesso le esigenze di adattamento non vengono prese in considerazione. Un problema importante da affrontare è come selezionare in modo efficiente una strategia di adattamento quando si è in presenza di diverse strategie alternative. Inoltre, la formulazione di parametri di QoS e della loro relazione con il comportamento adattivo di una SBA è un tema difficile e impegnativo. La tesi propone un sistema inferenziale fuzzy (FIS - Fuzzy Inference System) per misurare la QoS complessiva e selezionare strategie di adattamento usando regole fuzzy. La QoS complessiva può essere inferita a partire dai parametri di QoS, mentre la selezione di strategie di adattamento viene effettuata considerando la QoS complessiva e altre esigenze di adattamento come l'importanza della QoS e il costo della sostituzione del servizio. Quando la QoS viene violata, delle penalità vengono assegnate in base al grado di violazione. I risultati sperimentali mostrano l'efficacia dell'approccio fuzzy proposto nel processo decisionale nel selezionare una strategia di adattamento tra le alternative.