Σημασιολογικό Πλαίσιο & Βελτιστοποίηση Ποιότητας Διαδικτυακών Υπηρεσιών

Abstract

Η εκτενής μελέτη των διαδικτυακών υπηρεσιών και του σημασιολογικού δικτύου(semantic web) οδήγησε στον εντοπισμό αδυναμιών / ελλείψεων των υπαρχουσώνσχεδιασμών για οντολογίες παραμέτρων ποιότητας διαδικτυακών υπηρεσιών. Επιπρόσθετα,τα κριτήρια στα οποία στηρίζεται ένας πάροχος διαδικτυακών υπηρεσιών κατά την επιλογήπελατών, αποτελούν ένα ερευνητικό πεδίο μείζονος σημασίας.Στόχος της παρούσας διατριβής αποτελεί η συμβολή στις ερευνητικές περιοχές τωνπεδίων αυτών, παρέχοντας πρωτότυπους σχεδιασμούς που αφορούν τις παραμέτρουςποιότητας διαδικτυακών υπηρεσιών. Παράλληλα προτείνονται κατάλληλοι αλγόριθμοιβελτιστοποίησης του συνολικού κέρδους ενός παρόχου διαδικτυακών υπηρεσιών.Το πρόβλημα που αντιμετωπίζει η παρούσα διατριβή είναι το ακόλουθο: Έστω έναςπάροχος που προσφέρει διαδικτυακές υπηρεσίες, οι οποίες διαθέτουν παραμέτρους ποιότηταςστην περιγραφή τους. Οι υπηρεσίες αυτές στηρίζουν την περιγραφή τους αποκλειστικά σεοντολογίες. Λαμβάνοντας ακόμη υπόψη το γεγονός ότι ο πάροχος μπορεί να εξυπηρετήσεισυγκεκριμένο αριθμό πελατών που είναι απόρροια του γεγονότος ότι έχει περιορισμένουςπόρους, ζητείται να βρεθούν μέθοδοι επιλογής πελατών και υπηρεσιών που θα προσφέρειστους πελάτες του, οι οποίες θα του αποφέρουν το μεγαλύτερο δυνατό κέρδος. Τα κριτήριαεπιλογής πελατών / υπηρεσιών που θα εφαρμοστούν, θα στηρίζονται στις παραμέτρουςποιότητας των υπηρεσιών. Οι μέθοδοι βέβαια αυτές είναι εύλογο ότι θα είναι αξιοποιήσιμεςκαι εφαρμόσιμες μόνο σε περιπτώσεις εξάντλησης των διαθέσιμων πόρων του παρόχου.Συνοπτικά, στην παρούσα διατριβή προτείνονται δύο οντολογίες που αφορούν τιςπαραμέτρους ποιότητας διαδικτυακών υπηρεσιών: (i) η οντολογία Γλώσσα, η οποία αποτελείένα γενικό μοντέλο αναπαράστασης των παραμέτρων αυτών καθώς και των σχέσεων πουμπορεί να υπάρχουν μεταξύ τους και (ii) η οντολογία Λεξιλόγιο, η οποία περιλαμβάνει τιςπαραμέτρους ποιότητας που συναντώνται πιο συχνά σε διαδικτυακές υπηρεσίες. Εξάλλου, ημελέτη της οικογένειας του σακιδίου (knapsack family), η οποία περιλαμβάνει αλγοριθμικάπροβλήματα που ανήκουν στην κατηγορία NP - Δύσκολα (NP - Hard), αποτέλεσε τουςακρογωνιαίους λίθους στους οποίους στηρίχθηκε ο σχεδιασμός ευρυστικών αλγορίθμων.Στόχος των προτεινόμενων αλγορίθμων SMCK είναι η μεγιστοποίηση του συνολικούκέρδους των προσφερόμενων υπηρεσιών από τη μεριά ενός παρόχου. Επισημαίνεται ότι σεπρώτο στάδιο γίνεται μια αξιολόγηση των παραμέτρων ποιότητας - που περιλαμβάνονταιστην οντολογία Λεξιλόγιο - που μπορούν να χρησιμοποιηθούν στους προτεινόμενουςαλγόριθμους. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι το πρόβλημα προσεγγίζεται από τη μεριά τουπαρόχου και τη διαθεσιμότητα των πόρων του, με αποτέλεσμα το ενδιαφέρον να εστιάζεταιστις παραμέτρους εκείνες που η τιμή τους επηρεάζεται με τη μεταβολή του πλήθους τωνχρηστών / αιτήσεων.The extensive study of semantic web identified the lack of QoS (Quality of Service)Ontologies for web services. Furthermore, the criteria a provider is based on, for the selectionof its customers is another critical concept. This thesis attempts to resolve both these issueswith the provision of innovative design for QoS Ontologies for web services and selectionalgorithms for the maximization of the provider’s profit.The case study of the general problem that this thesis deals with, is: Consider a webservices provider, where the web services’ characteristics (including QoS parameters) aredescribed via Ontologies. The provider is able to serve only a limited amount of customersdue to limited resources. Thus, a methodology is required for the selection of customers andthe provided services in order to maximize its profit, where the selection criteria will be basedon QoS parameters. Obviously, this procedure is valid only in cases where the provider fallsshort of resources.Specifically, two QoS ontologies for web services are designed: (i) A LanguageOntology, which is a general model for a QoS parameter and the characteristics that may haveand (ii) a Vocabulary Ontology, which consists of the QoS parameters that are mostfrequently used for a web service. The design of the - heuristic - selection algorithms is basedon solutions for the knapsack family, a family which has well-known NP-Hard problems. Theproposed SMCK algorithms attempt to maximize provider’s profit. It should be mentioned,that a filtering of the QoS parameters that are applicable for these algorithms is taking placeinitially, as not all these parameters are correlated with the provider’s resources.