Conception de systèmes d’information : une approche orientée service Gwladys GUZELIAN Conception de systèmes d’information : une approche orientée service Directrice de thèse : Corine CAUVET Laboratoire des Sciences de l’Information et des Systèmes, UMR 6168, Marseille

Contexte : Ingénierie des Systèmes d’Information (SI) IB (Ingénierie des Besoins) Analyse des besoins et modélisation Système réel Validation Schéma conceptuel Conception et production vérification Système logiciel IL (Ingénierie du Logiciel)

Contexte : Les méthodes d’ingénierie des SI Méthode d’ingénierie des SI : Des modèles et des langages pour décrire un SI à différents niveaux d’abstraction Une démarche pour conduire le travail de conception Des outils logiciels pour la mise en œuvre des modèles, des langages et de la démarche Toutes les méthodes des années 80-90 ont été définies sur ce modèle.

La problématique SO2M (Service-Oriented Meta-Method) Limites des méthodes : -Monolithiques -Manquent de guidage Nouveaux besoins des concepteurs : -Besoin de flexibilité/adaptation -Besoin de réutilisation -Besoin d’intégration SO2M (Service-Oriented Meta-Method) une nouvelle approche de la notion de méthode d’ingénierie des SI

Principes de la solution SO2M (Service-Oriented Meta-Method) offre un ensemble de services Services " méthode " = unités réutilisables offrant des fragments de méthode Peuvent être composés dynamiquement pour construire des méthodes adaptées aux besoins des concepteurs

PLAN Etat de l’art Approches composants Méthodes de développement de SI La méta-méthode SO2M Le modèle de services " méthode " Les ontologies de l’ingénierie des SI Le processus de composition Conception et mise en œuvre de SO2M Conclusion/perspectives

Etat de l’art Etude dans 2 domaines : La méta-méthode SO2M De la composition à la conception dynamique de services Conclusion/perspectives Etat de l’art Etude dans 2 domaines : - Méthodes de développement de SI Etude des points faibles de ces méthodes du point de vue de la flexibilité - Approches composants L’étude a abouti à un modèle de domaine montrant leurs ressemblances et leurs différences

Vers des méthodes de développement de SI flexibles Etat de l’art La méta-méthode SO2M De la composition à la conception dynamique de services Conclusion/perspectives Vers des méthodes de développement de SI flexibles Méthodes de développement de SI étudiées monolithiques (Merise, Remora…) basées sur UML et UP (EUP, 2TUP…) agiles (XP, ASD…) modulaires (MMC, Ralyté…) Critères pour mesurer le degré de flexibilité Structure de la méthode Organisation du processus Nature du processus Produit de la méthode

Vers des méthodes de développement de SI flexibles Etat de l’art La méta-méthode SO2M De la composition à la conception dynamique de services Conclusion/perspectives Vers des méthodes de développement de SI flexibles Organisation du processus Structure de la méthode Nature du processus Produit de la méthode Structure de la méthode (figée, adaptable, évolutive) Organisation du processus (prescriptive, rationnelle, dynamique) Nature du processus (libre, opératoire, décisionnel, exploratoire) Produit de la méta-méthode (spécifique, générique, méta-produit)

Vers des méthodes de développement de SI flexibles Etat de l’art La méta-méthode SO2M De la composition à la conception dynamique de services Conclusion/perspectives Vers des méthodes de développement de SI flexibles Organisation du processus Structure de la méthode Nature du processus Produit de la méthode Structure de la méthode (figée, adaptable, évolutive) Organisation du processus (prescriptive, rationnelle, dynamique) Nature du processus (libre, opératoire, décisionnel, exploratoire) Produit de la méta-méthode (spécifique, générique, méta-produit)

Vers des méthodes de développement de SI flexibles Etat de l’art La méta-méthode SO2M De la composition à la conception dynamique de services Conclusion/perspectives Vers des méthodes de développement de SI flexibles Nature du processus Produit de la méthode Organisation du processus Structure de Méthodes monolithiques Méthodes UML/UP Méthodes agiles Méthodes modulaires Les plus rigides : monolithiques Les plus flexibles : modulaires (ie. approches composants) Points faibles : organisation et nature du processus

Les approches composants Etat de l’art La méta-méthode SO2M De la composition à la conception dynamique de services Conclusion/perspectives Les approches composants Utilisation d’un modèle de domaine pour comparer ces approches en montrant les ressemblances et les différences La modélisation de domaine est utilisée en ingénierie du logiciel Formalisme de la méthode FODA (Feature-Oriented Domaine Analysis) Définition : Un modèle de domaine est un arbre dans lequel les nœuds sont appelés caractéristiques et les arcs permettent d’affiner une caractéristique en sous-caractéristiques Une caractéristique : optionnelle, obligatoire, ou variable

Spécification de composants Langage Modèle Technique 1..2 Produit Processus Développement de composants Processus Méthode Couplage Analyse 1 Inversé Producteur/ consommateur Conception Ascendante Descendante Mixte Intégré Usage de composants Technique de manipulation Environnement Niveau Objectif Recherche 1..2 Composition Réutilisation Ingénierie des SI Méta- ingénierie Flexibilité dynamique Intégration statique

Spécification de composants APPROCHE WSMO Modèle Technique Langage 1..2 Contextualisation Produit Processus Développement de composants Méthode Couplage Processus Analyse 1 Inversé Producteur/ consommateur Conception Ascendante Mixte Descendante Intégré Usage de composants Technique de manipulation Environnement Niveau Objectif Recherche 1..2 Composition Ingénierie des SI Réutilisation Méta- ingénierie implique Intégration statique Flexibilité dynamique

Des composants méthode aux services méthode Etat de l’art La méta-méthode SO2M De la composition à la conception dynamique de services Conclusion/perspectives Des composants méthode aux services méthode L’orientation service comble le besoin de flexibilité Service méthode : composant de type processus. Ils définissent des fragments de processus que l’on peut assembler de différentes manières  Définition d’un cadre flexible : SO2M

SO2M : principes du modèle de services Etat de l’art La méta-méthode SO2M De la composition à la conception dynamique de services Conclusion/perspectives SO2M : principes du modèle de services Description des services guidée par la finalité Un problème de développement = un but à atteindre Buts adaptés à l’expression de la variabilité Buts utilisés dans la recherche de services Description des services centrée sur les processus Un service fournit un fragment de processus pour réaliser un but exemple : démarche pour construire un diagramme de classes Activité d’identification des classes, Activité d’identification des attributs, des méthodes… Description sémantique des services Connaissances relatives au contexte d’utilisation… Utilisation des ontologies

Modèle de services et ontologies Etat de l’art La méta-méthode SO2M De la composition à la conception dynamique de services Conclusion/perspectives Modèle de services et ontologies Concepts du modèle de services décrits par des diagrammes de classes UML Certains concepts décrits à l’aide d’une ontologie Séparation Modèle de services/Ontologies Modèle de services : concepts pour spécifier les services Ontologies pour définir la valeur d’un concept Modèle de services utilisé par le concepteur de services Ontologies partagées entre Le concepteur de services méthode (fournisseur de services ) Le concepteur de SI (consommateur de services)

Niveaux de description d’un service méthode Etat de l’art La méta-méthode SO2M De la composition à la conception dynamique de services Conclusion/perspectives Niveaux de description d’un service méthode 3 niveaux complémentaires : Partie identifiant : décrit l’usage du service Partie processus : décrit ce que le service offre Partie ressource : décrit une démarche exécutable par le concepteur Service méthode Partie identifiant (pourquoi ?) Partie processus (quoi ?) Partie ressource (Comment ?)

Etat de l’art La méta-méthode SO2M De la composition à la conception dynamique de services Conclusion/perspectives Partie identifiant Partie identifiant : précise ce que fait le service en indiquant le but qu’il permet d’atteindre. Partie identifiant 1 1 1 Finalité Argument 1 1 1 1 0..* 0..* 0..1 (Lbut) But Manière Contexte Pour Contre 1 1 0..* 1..* 0..* Projet (Lact) Acteur (Lproc) Unité de processus (Lprod) Elément de produit

Partie identifiant : exemple Etat de l’art La méta-méthode SO2M De la composition à la conception dynamique de services Conclusion/perspectives Partie identifiant : exemple Service méthode -Finalité : -But : Construire un diagramme de classes -Manière : manuellement -Contexte : -projet: -nature : développement - domaine : - -acteur : concepteur, ingénieur méthode -unité de processus : expression des besoins, conception -élément de produit : diagramme de classes -Argument : -pour : Le processus proposé guide la construction d’un diagramme de classes -contre : Nécessite des compétences en UML

Partie processus Partie processus : Etat de l’art La méta-méthode SO2M De la composition à la conception dynamique de services Conclusion/perspectives Partie processus Partie processus : décrit le processus fourni par le service comporte une situation initiale, une situation finale et un processus Processus = décomposition du but du service 4 types de processus : 1) Atomique 2) Composite 3) Simple 4) Décisionnel

« Définir des attributs » Etat de l’art La méta-méthode SO2M De la composition à la conception dynamique de services Conclusion/perspectives Partie processus 4 types de processus : 1) Atomique : but non décomposable en sous-buts Atomique « Définir des attributs »

Partie processus 2) Composite : but décomposable en sous-buts Etat de l’art La méta-méthode SO2M De la composition à la conception dynamique de services Conclusion/perspectives Partie processus 4 types de processus : 1) Atomique 2) Composite : but décomposable en sous-buts processus constituants organisés avec des constructions de contrôle (séquence ou parallèle)

Partie processus : exemple de processus composite Etat de l’art La méta-méthode SO2M De la composition à la conception dynamique de services Conclusion/perspectives Partie processus : exemple de processus composite Service méthode -Situation initiale : - -Situation finale : Diagramme de classes -Processus : Composite Séquence « Construire un diagramme de classes manuellement » Simple « Identifier les classes conceptuelles » Atomique « Identifier des relations entre les classes » « Définir des attributs » « Définir des méthodes »

Etat de l’art La méta-méthode SO2M De la composition à la conception dynamique de services Conclusion/perspectives Partie processus 4 types de processus : 1) Atomique 2) Composite 3) Simple : but pour lequel on ne connaît pas (ou ne souhaite pas préciser) leur décomposition -Diffère le choix d’un processus au moment de l’utilisation des services -Peut représenter un processus composite Favorise la flexibilité de SO2M - évite de prédéfinir un processus - adapte des parties de processus

Etat de l’art La méta-méthode SO2M De la composition à la conception dynamique de services Conclusion/perspectives Partie processus 4 types de processus : 1) Atomique 2) Composite 3) Simple 4) Décisionnel : propose plusieurs décompositions en sous-buts Processus constituants organisés avec une construction de contrôle de type « choix »  engendre de la variabilité  permet de choisir un processus parmi plusieurs alternatives prédéfinies

Partie processus : exemple de processus décisionnel Etat de l’art La méta-méthode SO2M De la composition à la conception dynamique de services Conclusion/perspectives Partie processus : exemple de processus décisionnel Service méthode -Processus : Décisionnel Choisir 1 processus pour « Configurer un processus de développement » Compétences en UML 2 Documentation 3 Guidage 5 Guidage 1 Temps de réalisation 1 Temps de réalisation 5 Simple « Configurer un processus de développement en utilisant SO2M » Simple « Configurer un processus de développement en utilisant le RUP »

Partie ressource Partie ressource : Graphe d’exécution : Etat de l’art La méta-méthode SO2M De la composition à la conception dynamique de services Conclusion/perspectives Partie ressource Partie ressource : détaille le déroulement de l’exécution du processus avec ses ressources comporte des ressources et un graphe d’exécution Graphe d’exécution : Nœuds : activités (opérations élémentaires) services (proposent une aide au concepteur) points de variation (partie variable du graphe d’exécution) points de décision (décision que doit prendre le concepteur) Arcs : liens entre les nœuds (séquence, parallèle…) + flexibilité

Partie ressource : exemple Etat de l’art La méta-méthode SO2M De la composition à la conception dynamique de services Conclusion/perspectives Partie ressource : exemple Service méthode - Processus : … Simple « Identifier des classes conceptuelles » … … … - Graphe d’exécution : « point de variation » Identifier des classes conceptuelles « activité » Identifier des relations entre classes « sortie » Diagramme de classes [partiel] « sortie » Diagramme de classes [complet] « activité » Définir des méthodes « activité » Définir des attributs

Les ontologies dans SO2M Etat de l’art La méta-méthode SO2M De la composition à la conception dynamique de services Conclusion/perspectives Les ontologies dans SO2M Elles correspondent à des ontologies de tâches vocabulaire pour décrire la résolution des problèmes associés à une tâche Relatives aux problèmes de l’ingénierie des SI Liens entre ontologies (une ontologie peut utiliser les concepts et les instances d’une autre ontologie) Rôles des personnes impliquées dans les projets SI Processus offerts par les services (Lproc) processus (Lact) Acteur est mis en œuvre par utilise/génère Objets manipulés lors de la résolution de problèmes réalise Problèmes d’ingénierie des SI (Lbut) But porte sur (Lprod) Produit

L’ontologie des buts Lbut (simplifiée) Etat de l’art La méta-méthode SO2M De la composition à la conception dynamique de services Conclusion/perspectives L’ontologie des buts Lbut (simplifiée) But = verbe + objet Comporte Comporte But Verbe = action plus ou moins complexe de développement Objet = élément de produit sur lequel porte le verbe Verbe Objet Configurer Un diagramme de classes Un MCD Créer Construire est similaire à Exemple de but : Construire un diagramme de classes

Apports des ontologies dans SO2M Etat de l’art La méta-méthode SO2M De la composition à la conception dynamique de services Conclusion/perspectives Apports des ontologies dans SO2M Enrichir la description des services Réduire la distance entre les concepteurs et les utilisateurs des services Guider et automatiser la recherche/composition de services (ex : lien « est similaire à ») Lbut Service méthode But : Construire un diagramme de classes ... Créer Construire Lprod un Diagramme de classes un MCD

Le processus de composition de services Etat de l’art La méta-méthode SO2M De la composition à la conception dynamique de services Conclusion/perspectives Le processus de composition de services Objectif : créer de nouvelles méthodes en composant les processus offerts par les services existants Requête = problème de développement = 1 but (verbe + objet)  Recherche des services dont le but correspond au but de la requête Requête du concepteur Composition de services Processus de développement

Le processus de composition de services Etat de l’art La méta-méthode SO2M De la composition à la conception dynamique de services Conclusion/perspectives Le processus de composition de services Entrée : but initial Requête Processus simples (issus d’un même service) Processus itératif = 3 activités Recherche Composition Exploitation Sortie : graphe de composition de services Gc graphe de processus Gp But initial (ie. requête ou processus simples) Graphes Gc et Gp Recherche Composition Exploitation

Activités du processus de composition Etat de l’art La méta-méthode SO2M De la composition à la conception dynamique de services Conclusion/perspectives Activités du processus de composition But initial (ie. requête ou processus simples) Graphes Gc et Gp Recherche Composition Exploitation -Sélection de services -Mise à jour de Gc -Formulation de la requête -Découverte de services -Mise à jour de Gp -Initialisation des itérations suivantes  au cours du processus Gc s’enrichit de nouveaux services et Gp se raffine

Graphe de processus / Graphe de composition Etat de l’art La méta-méthode SO2M De la composition à la conception dynamique de services Conclusion/perspectives Graphe de processus / Graphe de composition Graphe de processus: assemblage des graphes d’exécution des services sélectionnés au cours du processus de composition Graphe de composition de services (arbre): services trouvés et sélectionnés au cours du processus de composition C1=Sequ(S1,S2) noeuds = services sélectionnés Arcs = liens entre services Racine = requête initiale Feuilles = services atomiques SEQUENCE S1 service atomique S2 service composite S3 service atomique

Définition de processus flexibles avec SO2M Etat de l’art La méta-méthode SO2M De la composition à la conception dynamique de services Conclusion/perspectives Définition de processus flexibles avec SO2M Les processus simples/décisionnels jouent un rôle essentiel dans la définition de processus flexibles Les processus simples/décisionnels expriment de la variabilité Processus décisionnels impliquent un choix parmi plusieurs processus Processus simples définis par des services Pi Processus décisionnel Service méthode Pi Processus simple Processus décisionnel P0 Processus simple P3 Si Service P1 P2 P3 S4 S5 S9

Exemple d’exécution du processus de composition Etat de l’art La méta-méthode SO2M De la composition à la conception dynamique de services Conclusion/perspectives Exemple d’exécution du processus de composition Itération 1 : Requête : « construire un diagramme de cas d’utilisation » Services sélectionnés : S1, S2 Graphe de composition Gc : Graphe de processus Gp : 1 point de variation C1=Sequ(S1,S2) S1 service atomique « Consulter la notation UML d’un diagramme de cas d’utilisation » S2 service composite « Construire un diagramme de cas d’utilisation » SEQUENCE Graphe d’exécution de S1 Graphe d’exécution de S2

Itération 1 : (graphe de processus partiel) Etat de l’art La méta-méthode SO2M De la composition à la conception dynamique de services Conclusion/perspectives Itération 1 : (graphe de processus partiel) Service méthode S2 -Processus : Composite Séquence « Construire un diagramme de cas d’utilisation » Simple « Identifier les cas d’utilisation » Atomique « Représenter les cas d’utilisation par un diagramme de cas d’utilisation » « point de variation » Identifier les cas d’utilisation « activité » Représenter les cas d’utilisation Graphe d’exécution de S1 Graphe d’exécution de S2

Exemple d’exécution du processus de composition Etat de l’art La méta-méthode SO2M De la composition à la conception dynamique de services Conclusion/perspectives Exemple d’exécution du processus de composition Itération 2 : But initial : « identifier les cas d’utilisation » Services sélectionnés : S3 Graphe de composition Gc : C1=Sequ(S1,S2) S1 service atomique « Consulter la notation UML d’un diagramme de cas d’utilisation » SEQUENCE S2 service composite « Construire un diagramme de cas d’utilisation » S3 service atomique « Identifier les cas d’utilisation en formulant les fonctions de chaque acteur »

Exemple d’exécution du processus de composition Etat de l’art La méta-méthode SO2M De la composition à la conception dynamique de services Conclusion/perspectives Exemple d’exécution du processus de composition Itération 2 : Graphe de processus Gp : Point de variation du graphe d’exécution de S2 substitué par le graphe d’exécution de S3 Le graphe d’exécution de S3 ne comporte pas de point de variabilité  pas d’itération suivante Processus de composition terminé : Gp ne comporte ni point de variation ni de point de décision Graphe d’exécution de S2 Graphe d’exécution de S1 Graphe d’exécution de S3

Etat de l’art La méta-méthode SO2M De la composition à la conception dynamique de services Conclusion/perspectives SO2M : un cadre flexible L’objectif de flexibilité de SO2M est satisfait par: L’orientation but: suggère des alternatives (chaque alternative est une solution adaptée à un contexte précis) Les processus décisionnels/simples: expriment des points de variabilité dans la spécification des processus La composition dynamique: liens entre services non prédéfinis Temps T Temps T ’ Base de services S1 S2 S1 S2 S3 Requête R1 Requête R1 Composition de services S1 S2 S1 S3

La propriété de récursivité de SO2M Etat de l’art La méta-méthode SO2M De la composition à la conception dynamique de services Conclusion/perspectives La propriété de récursivité de SO2M Conception de services à partir du processus de composition Règles de conception de services à partir de Gc Récursivité : composition de services considérée comme un nouveau service pouvant entrer à son tour dans une composition de services Service entrant dans une composition de services Composition de services

La propriété de récursivité de SO2M Etat de l’art La méta-méthode SO2M De la composition à la conception dynamique de services Conclusion/perspectives La propriété de récursivité de SO2M La récursivité permet : D’enrichir automatiquement la base de services De rendre réutilisable des méthodes construites par le processus de composition Base de services Composition / réutilisation de services requête Exécution Graphe de composition conception de services Nouveau service

Conception de services à partir d’un graphe Gc Etat de l’art La méta-méthode SO2M De la composition à la conception dynamique de services Conclusion/perspectives Conception de services à partir d’un graphe Gc Fragment réutilisable: sous-arbre de Gc qui a pour racine une composition de services Fragments maximaux: toutes les feuilles sont des services atomiques Fragments minimaux: profondeur = 1 et au moins une feuille correspondant à un service composite ou décisionnel C1=Sequ(S1,S2) S1 service atomique « Consulter la notation UML d’un diagramme de cas d’utilisation » S2 service composite « Construire un diagramme de cas d’utilisation » SEQUENCE S3 service atomique « Identifier les cas d’utilisation en formulant les fonctions de chaque acteur » engendre un nouveau service

Le prototype SO2MX (S02M eXecution) Etat de l’art La méta-méthode SO2M De la composition à la conception dynamique de services Conclusion/perspectives Le prototype SO2MX (S02M eXecution) Prototype SO2MX Conception des services Recherche de services Mise en œuvre du processus de composition Le développement de ce prototype utilise : XML pour la description des services (conforme à la DTD) OWL pour la description des ontologies API DOM pour la manipulation des documents au format XML PHP pour l’implémentation des fonctionnalités du prototype La librairie JpGraph pour la représentation des graphes (Gc et Gp) Le prototype a été élaboré à l’aide d’une architecture client/serveur

<< système >> Concepteur de SI Mise en œuvre du processus de composition Outil de type workflow Gère et exécute des processus entièrement définis Conception de services Concepteur de services Recherche de services SO2M << include >> << include >> Formulation de la requête Conception de méthodes << include >> Concepteur de SI Exécution d’une méthode But initial Gc et Gp Recherche Composition Exploitation Outil de type workflow << système >>

Conclusion Résultats majeurs : Etat de l’art La méta-méthode SO2M De la composition à la conception dynamique de services Conclusion/perspectives Conclusion Résultats majeurs : Modèle de services méthode (description des services méthode) Ontologies de tâches (spécification des services et des requêtes) Processus de composition de services (assemblage dynamique) Règles (nouvelle forme de conception de services) Prototype SO2MX

 Ajout de nouveaux termes pendant l’expression des requêtes… Etat de l’art La méta-méthode SO2M De la composition à la conception dynamique de services Conclusion/perspectives Perspectives Prise en compte du contexte dans l’expression de la requête  Affine la mise en correspondance entre les services et la requête  Pour augmenter le degré d’automatisation Assemblage des services pendant l’exécution de la méthode  Prend en compte l’état du déroulement du projet pour sélectionner les services  Pour augmenter le degré d’adaptabilité/flexibilité Enrichissement dynamique des ontologies  Ajout de nouveaux termes pendant l’expression des requêtes…  Pour augmenter le degré d’automatisation du processus

MERCI