Descoberta de serviços web restful com base no padrão OpenAPI 3.0 com anotações semânticas

Abstract

Devido à grande quantidade e diversidade de serviços computacionais disponíveis atualmente, é necessário dispor de mecanismos para descoberta automática de serviços levando em conta os requisitos dos potenciais usuários destes serviços. O presente trabalho é voltado à descoberta de serviços Web RESTful descritos utilizando a linguagem OpenAPI/Swagger estendida por meio de anotações semânticas. A descoberta de serviços é realizada com base em requisitos funcionais especificados pelo usuário, como nome do serviço e seus parâmetros de entrada e de saída. Estes requisitos denotam o perfil de cada serviço RESTful desejado. Para efetivar o objetivo da proposta, foi feito um levantamento bibliográfico sobre serviços Web, descrição sintática e semântica de serviços, Web semântica e suas tecnologias. Com base nas tecnologias semânticas, foi criada uma ontologia de perfil, que é mapeada para as descrições de serviços, mantidas em um banco de dados, sobre o qual são executadas consultas SPARQL para encontrar o serviço desejado pelo usuário. Após a consulta, é aplicado um algoritmo de cálculo de similaridade, que verifica o grau de similaridade semântica entre as entradas/saídas desejadas pelo usuário e as entradas/saídas de cada serviço. Essa comparação considera ainda termos semanticamente similares associados às entradas/saídas por meio de uma extensão proposta nesta abordagem. De modo a avaliar a escalabilidade do mecanismo de descoberta de serviços proposto, foram realizados experimentos empregando até 10.000 descrições de serviços REST. Os resultados obtidos nos experimentos mostram que o mecanismo de descoberta proposto nesta dissertação apresenta alta escalabilidade e baixa latência.

Abstract: Given the vast quantity and diversity of computational services available today, mechanisms for automatic service discovery considering the requirements of potential users are necessary. This study focuses on the discovery of RESTful Web services described using the OpenAPI/Swagger language extended through semantic annotations. Service discovery is conducted based on functional requirements specified by the user, such as the service name and its input and output parameters, which denote the profile of each desired RESTful service. To achieve the proposal's objective, a literature review was conducted on Web services, syntactic and semantic service description, Semantic Web, and its technologies. Based on semantic technologies, a profile ontology was created, which is mapped to service descriptions stored in a database, upon which SPARQL queries are executed to find the service desired by the user. Following the query, a similarity calculation algorithm is applied to verify the degree of semantic similarity between the user's desired inputs/outputs and those of each service. This comparison also considers semantically similar terms associated with inputs/outputs through an extension proposed in this approach. To evaluate the scalability of the proposed service discovery mechanism, experiments were conducted using up to 10,000 REST service descriptions. The results obtained from the experiments demonstrate that the discovery mechanism proposed in this dissertation exhibits high scalability and low latency.