[論文レビュー] Monotony in Service Orchestrations

Anne Bouillard, Sidney Rosario+2 more|ArXiv.org|Apr 30, 2008

Service-Oriented Architecture and Web Services参考文献 12被引用数 4

ひとこと要約

本稿は、色付き発生ネット（CO-ネット）としてモデル化されたWebサービスオchestrationにおける単調性を形式化し、従来のQoS管理の契約ベースのアプローチが単調性を仮定していることを特定する。具体的には、より良いコンポーネントの性能がオchestration全体の性能を向上させると仮定している。本稿では、遅延を短くすることでデータ品質が低下するような不適切なトレードオフを防ぐために、条件付き単調性という洗練された概念を導入する。また、標準的な単調性は稀にしか満たされない一方で、条件付き単調性は広く満たされることを示しており、SLAが遅延に加えてデータ品質を考慮すべきであるという示唆を示している。

ABSTRACT

Web Service orchestrations are compositions of different Web Services to form a new service. The services called during the orchestration guarantee a given performance to the orchestrater, usually in the form of contracts. These contracts can be used by the orchestrater to deduce the contract it can offer to its own clients, by performing contract composition. An implicit assumption in contract based QoS management is: "the better the component services perform, the better the orchestration's performance will be". Thus, contract based QoS management for Web services orchestrations implicitly assumes monotony. In some orchestrations, however, monotony can be violated, i.e., the performance of the orchestration improves when the performance of a component service degrades. This is highly undesirable since it can render the process of contract composition inconsistent. In this paper we define monotony for orchestrations modelled by Colored Occurrence Nets (CO-nets) and we characterize the classes of monotonic orchestrations. We show that few orchestrations are indeed monotonic, mostly since latency can be traded for quality of data. We also propose a sound refinement of monotony, called conditional monotony, which forbids this kind of cheating and show that conditional monotony is widely satisfied by orchestrations. This finding leads to reconsidering the way SLAs should be formulated.

研究の動機と目的

• Webサービスオchestrationにおける非単調的挙動の問題を特定・形式化すること。ここでは、コンポーネントの性能が向上してもオchestration全体の品質が低下する可能性がある。
• 契約ベースのQoS管理における暗黙の仮定、すなわち、コンポーネントの性能が向上すればオchestration性能も常に向上する（単調性）という仮定を分析すること。
• 遅延を短くすることでデータ品質を低下させるような不適切なトレードオフを防ぐために、条件付き単調性という洗練された概念を提案すること。
• CO-ネットに基づく形式的モデルを用いて、単調性および条件付き単調性を満たすオchestrationのクラスを同定すること。
• SLAが遅延とデータ品質の間の現実的なQoSトレードオフを反映するように、再考すべきである点を明らかにすること。

提案手法

• オchestrationを色付き発生ネット（CO-ネット）を用いてモデル化し、構造的で決定論的かつ競合状態のない実行意味論をサポートする。
• 単調性を、任意のコンポーネントサービスの性能を向上させても、全体のオchestration性能が劣化しないという性質として定義する。
• イベントグラフ構造と$$\max/+$代数$\mathrm{\textbackepsilon}}$に基づく、単調性のグローバルな必要十分条件を導入する。
• 同じ応答タイプ（例：有効なデータ）を生成する構成同士でのみ比較する条件付き単調性を提案し、例外や無効な応答が返される場合を除外する。
• 解析を簡略化するため、仮定1（異なる構成は異なる応答を返す）を導入し、この仮定下でのpre-OrchNetが条件付き単調性を満たすことを証明する。
• 構造的解析および分岐セル理論を用いて、特にワークフロー・ネット構造において単調性が成立する条件を導出する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 Webサービスオchestrationにおいて単調性がどのようにして破られるのか。その原因は何か。
• RQ2 CO-ネットとしてモデル化されたオchestrationに対して、単調性の形式的特徴付けを確立できるか。
• RQ3 遅延とデータ品質のトレードオフが、契約の合成およびQoS管理に与える影響は何か。
• RQ4 単調性をどのように洗練すれば、より速いが誤った応答を返すような直感に反する挙動を排除できるか。
• RQ5 実世界のオchestrationのどの程度が、洗練された条件付き単調性を満たしているか。

主な発見

• 標準的な単調性は実際にはほとんど満たされない。主に、オchestrationが応答時間を短くするためにデータ品質を犠牲にしている（例：例外や無効な応答）ためである。
• 同一の応答が得られる構成同士でのみ比較する条件付き単調性は、広く満たされている。特に、各構成が一意の応答を返すという仮定1のもとで顕著である。
• 理論的解析により、仮定1を満たすpre-OrchNetは、イベントグラフ構造および$\max/+$代数の性質のおかげで、条件付き単調性を満たすことが示された。
• 標準的な単調性の破綻は、契約の合成を不安定かつ信頼性のないものにし、QoS管理に支障をきたす。
• 本研究の示唆は、SLAが遅延を単独で規定するべきではなく、データ品質の保証を含めるべきであるということである。そうでなければ、誤った性能主張が生じる。
• 今後の課題として、確率的契約およびコンテキスト付きネット（リードアークを有する）へのフレームワークの拡張を進める必要がある。特に、Orcのような高度なオchestration言語を想定して。