La composition de services Web

L’objectif de la composition de services Web est de créer de nouvelles fonctionnalités en combinant les fonctionnalités offertes par des services existants. La composition de services est un domaine qui a suscité l’intérêt de nombreux organismes de recherche et d’industriels. De nombreux langages ont ainsi été proposés pour modéliser la composi-tion de services: WS-BPEL [OAS07] qui est issue de XLANG [Tha01] de Microsoft et WSFL [Ley01] d’IBM, WSCI [AAF+02], WS-CDL [KBR+04]. Certains de ces langages issus de l’industrie tels que WS-BPEL, modélisent la composition sous forme d’un proces-sus métier exécutable. D’autres langages tels que WS-CDL définissent des opérateurs de construction simples permettant de décrire la collaboration entre un ensemble de services. Le foisonnement de ces langages pour la composition de service a conduit à distinguer deux types : les langages d’orchestration (BPEL, WSFL, XLANG) et les langages de chorégraphie (WSCI, WS-CDL). De l’orchestration de services résulte un nouveau service dit composé qui peut-être défini comme l’agrégation de plusieurs autres services atomiques ou composés. Ce service composé contrôle la collaboration entre les services, tel un chef d’orchestre. Parmi les langages d’orchestration, WS-BPEL 2.0 (ou BPEL) semble avoir gagné le consensus. BPEL est un langage exécutable standardisé par l’OASIS et basé sur XML. La chorégraphie de services est une généralisation de l’orchestration qui consiste à concevoir une coordination décentralisée des applications. Dans une chorégraphie, les interactions de type pair-à-pair (P2P) sont décrites dans un langage de description de chorégraphie (CDL). Les services suivent alors le scénario global de composition sans point de contrôle central.

D’autres approches pour la composition de services se basent sur le principe de l’in-génierie dirigée par les modèles (MDE) et se basent sur des modèles pour spécifier la composition et servir de base à l’implémentation. Un état de l’art de ces approches est fourni dans le chapitre 2.

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Approches dirigées par les modèles

pour la composition de services

Sommaire

2.1 Classification des approches . . . 23 2.2 Modélisation de systèmes concurrentiels . . . 25 2.2.1 Réseaux de Petri . . . 26 2.2.2 Algèbres de processus . . . 30 2.3 Systèmes de transition d’états . . . 33 2.3.1 Automates . . . 34 2.4 Modélisation de processus métier . . . 38 2.4.1 BPMN . . . 38 2.4.2 Diagramme d’activité UML . . . 40 2.5 Comparaison des modèles . . . 44 2.5.1 Fonctionnalités pour la spécification . . . 44 2.5.2 Fonctionnalités pour la vérification formelle . . . 48 2.6 Conclusion . . . 49

Les services Web sont actuellement très utilisés par les entreprises pour rendre acces-sible par le réseau leurs données et leur savoir-faire. Cette technologie émergente facilite également la collaboration inter-entreprises (B2B). Ce processus d’intégration et de com-binaison de plusieurs services Web est couramment appelé la composition de services.

Pour mettre en œuvre cette collaboration, de nombreux langages textuels ont été pro-posés pour la description et l’exécution de services compro-posés. Parmi ces langages, on peut citer XLANG [Tha01], WSFL [Ley01], BPEL [OAS07] ou encore WSCI [AAF+02]. Ces langages sont conçus pour satisfaire à la phase d’implémentation d’un service Web composé mais ils négligent l’étape de spécification. La phase de spécification est très im-portante car elle permet de se détacher de l’implémentation pour réaliser des modèles abstraits plus clairs, aidant à la compréhension globale du système. La spécification mo-délise précisément le comportement du système et permet de s’assurer, notamment auprès des clients, que celui-ci répond bien aux attentes et réalise bien la tâche demandée. De plus, cette spécification est généralement suffisamment expressive pour servir de base à l’implémentation et même éventuellement permettre la génération de code de manière automatisée.

Le Model Driven Engineering (MDE) est une approche de développement, très po-pulaire dans l’industrie logicielle, qui se concentre sur la réalisation de modèles abstraits plutôt que sur des concepts informatiques ou algorithmiques. La phase de spécification est donc particulièrement importante dans une approche MDE et représente une partie conséquente du cycle de développement. Cela permet aux développeurs de se concentrer sur le comportement souhaité du système, sans se soucier de la manière de l’implémenter. La phase d’implémentation est alors démarrée en fin de cycle, une fois la spécification terminée et validée. La génération partielle de code bas niveau à partir de la spécification permet également de réduire le temps et donc les coûts de développement. Les principes de MDE sont tout à fait applicables au développement de services Web composés puisqu’il s’agit de composants logiciels.

Dans ce chapitre, nous allons décrire et classifié les approches présentées dans la lit-térature pour le développement de services composés en suivant les principes du MDE. Nous verrons également que certaines de ces propositions sont basées sur des méthodes formelles et présentent notamment des avantages en ce qui concerne la vérification formelle de la composition. Dans la section 2.1, nous proposons une classification de ces approches en fonction du type de langage de modélisation utilisé. Nous présentons ensuite dans la section 2.2 les approches basées sur des langages pour la modélisation de systèmes concur-rentiels tels que le réseau de Petri ou les algèbres de processus. La section 2.3 regroupe ensuite les approches utilisant des systèmes de transition d’états et plus particulièrement les automates. Les approches utilisant la modélisation de processus métiers sont données

2.1. Classification des approches 23 dans la section 2.4. Nous comparons ensuite les modèles considérés dans la section 2.5 en fonction de leur capacité à modéliser et à valider la composition. Enfin, la section 2.6 présente la conclusion.

2.1 Classification des approches

L’ingénierie dirigée par les modèles (MDE) est une méthodologie de développement logiciel où l’accent est mis sur la création de modèles abstraits, indépendants de la pla-teforme et de l’informatisation. Un paradigme de modélisation fidèle à MDE doit fournir des modèles qui sont logiques du point de vue de l’utilisateur tout en restant suffisam-ment précis pour servir de base à l’implésuffisam-mentation. L’architecture dirigée par les modèles (MDA) de l’OMG est probablement l’approche MDE la plus connue.

L’approche traditionnelle pour le développement de services composés en suivant les principes de MDE est la suivante : le développeur spécifie le scénario de composition à l’aide d’un langage de modélisation et en utilisant des services existants. En accord avec l’architecture standard des services Web définie par le W3C, nous considérons que le développeur peut trouver ces services à l’aide d’un annuaire tel que UDDI [BCE+02]. Une fois la spécification achevée, celle-ci est généralement validée avant de procéder à la génération du code du nouveau service composé.

Nous proposons une classification des approches dirigées par les modèles pour la com-position de services basée sur le type de langage de modélisation utilisé. Cette classifica-tion est présentée sous forme d’une arborescence dans la figure 2.1. Nous distinguons trois principales catégories de modèles: les systèmes concurrentiels, les systèmes de transition d’états et les processus métier (business process). Parmi les langages de modélisation de systèmes concurrentiels, les réseaux de Petri [Pet62] ainsi que leurs diverses extensions (ex: couleur [Jen96], temps [Zub91], hiérarchie [HJS91]) sont très utilisés du fait de leur formalisme et de leur apparente simplicité. Dans cette même catégorie, nous classons également les approches basées sur des algèbres de processus telles que CCS [Mil82], π-calculus [MPW92] ou CSP [Hoa78]. Ces algèbres de processus sont particulièrement utiles pour la vérification de propriétés exprimées à l’aide de la logique temporelle. La deuxième catégorie comprend les systèmes de transition d’états et particulièrement les automates tels que les automates à états finis [MP43], à entrées/sorties [LT87] ou temporisés [AD94].

Les automates possèdent l’avantage de pouvoir être représentés graphiquement sous forme de graphes dirigés. Enfin, la troisième catégorie est composées des langages de modélisa-tion de processus d’entreprise (BPM). Ces langages tels que BPMN ou les diagrammes d’activité UML sont connus pour la simplicité et la lisibilité de leurs modèles. Cependant, leur manque de formalisme ne permet pas l’analyse formelle.

Figure2.1 – Classification des approches dirigées par les modèles

Pour illustrer l’utilisation de chaque approche de modélisation, nous allons considérer l’exemple de composition présenté dans la figure 2.2. Tout au long de ce chapitre, nous donnerons la modélisation de cet exemple dans chacun des langages considéré afin de visualiser leur utilisation pour la composition de services. Dans ce scénario, le service S1 est invoqué en premier. Un choix exclusif (XOR) est ensuite réalisé afin de déterminer la branche d’exécution à emprunter. Le système invoquera alors soit le service S2 seul, soit les services S3 et S4 en parallèle. Enfin, le système fera appel au service S5 avant de mettre fin à son exécution. Cela signifie que deux chemins d’exécution sont possible, en fonction du résultat du choix exclusif :

– Premier chemin : S1 → S2 → S5 – Second chemin : S1 → (S3 k S4) → S5

Dans la figure 2.2, nous fournissons également le code BPEL équivalent afin de montrer la correspondance entre le modèle et le code exécutable. Le code BPEL permet également de lever toute ambiguïté concernant le scénario. Comme il est possible de le voir dans le code, BPEL utilise l’activité <invoke> pour invoquer les services. BPEL est également doté de structures de contrôle telles que <sequence> pour exécuter séquentiellement,