           Otomatik Sanal Servis Oluşturma

        Hasan Ferit Enişer1 , Alper Şen1 , ve Süleyman Olcay Polat2
1
    Boğaziçi Üniversitesi, Bilgisayar Mühendisliği Bölümü, İstanbul, Türkiye
             hasan.eniser@boun.edu.tr, alper.sen@boun.edu.tr
         2
             Netaş Telekom, İstanbul, Türkiye sopolat@netas.com.tr


    Özet. Servis Odaklı Mimariler (SOM), API ve bulut tabanlı uygulama-
    lar, günümüz yazılım dünyasında oldukça yaygın olarak kullanılmaktadır.
    Bu tür mimarilerin test edilmesi yüksek maliyet, bağımlı servisin uy-
    gun veya hazır olmaması ve fazla kapasite kullanımı gibi sebeplerden
    dolayı zordur. Sanal servisler bu tür durumlarda test ekibi tarafından
    gerçek servisin davranışını taklit etmek için kullanılır. Sanal servisler,
    servis arayüzü tanımları (WSDL) veya kaydet-oynat yapısı kullanılarak
    yaratılabilir. Bunun haricinde sanal servisin davranışı manuel olarak
    da tanımlanabilir. Otomatik ve akıllı servis sanallaştırma yöntemleri
    ile ilgili yeterince çalışma bulunmamaktadır. Bu bildiride FancyMock
    adını verdiğimiz kaydet-oynat yapısıyla çalışan, bioinformatik ve makine
    öğrenmesi algoritmalarından faydalanan bir servis sanallaştırma aracını
    geliştirdik. Bu aracın yarattığı sanal servisler daha önce kaydedilmemiş
    istekler için dahi geçerli ve mantıklı sentetik cevapları pratikte geçerli ola-
    bilecek bir süre içerisinde üretebilmektedir. Yaklaşımımızın geçerliliğini
    gerçek servislerden topladığımız farklı veri setleri üzerinde gösterdik.

    Anahtar Kelimeler: Servis Odaklı Mimariler, Yazılım Testi, Servis Sa-
    nallaştırma


         Automatic Virtual Service Creation

        Hasan Ferit Enişer1 , Alper Şen1 , ve Süleyman Olcay Polat2
1
    Boğaziçi University, Computer Engineering Department, Istanbul, Turkey
              hasan.eniser@boun.edu.tr, alper.sen@boun.edu.tr
    2
      Netaş Telecommunications, Istanbul, Turkey sopolat@netas.com.tr


    Abstract. Service Oriented Architectures (SOA), API and Cloud based
    applications are widely used in industry. Testing such complicated sys-
    tems can be challenging due to multiple reasons including unavailability
    of components, high cost of using services or high overhead of transacti-
    ons. Virtual services are employed to simulate the response behaviour of
    the real service to oversome these challenges. Virtual services are created


                                                                                         594
      by analyzing service specifications (such as WSDL), by recording and
      replaying transactions, or by determining the behavior manually. There
      is currently a lack of studies that presents intelligent and automated
      methods for service virtualization. In this paper, we develop FancyMock
      tool which is a service virtualization tool that makes use of bioinforma-
      tics and machine learning algorithms. Our virtual services can synthesize
      valid and logical responses in an acceptable amount of time in practice.
      We show the validity of our approach on three different data sets collec-
      ted from real services and obtain promising results.

      Keywords: Service Oriented Architectures, Software Testing, Service
      Virtualization


1   Giriş

      Günümüzde yazılım sistemleri uygulamaların ve etkileşimlerin artmasıyla git-
tikçe daha karmaşık bir hal almaktadır. Bunun yanında Continuous Integration
(CI) gibi kavramlar de gün geçtikçe popülerleşmektedir. Bütün bu gelişmeler
sistemin bütün parçalarıyla test edildiği entegrasyon testini zorunlu hale ge-
tirmektedir. Fakat gerçek hayatta entegrasyon testinin önünde bazı zorluklar
bulunmaktadır [12]. Bu zorluklar arasında ihtiyaç duyulan servislerin tamam-
lanmamış olması, servisin sınırlı kapasitede olması, servisin ücretli olması, ve
sınırlı izinle kullanılabilmesi gibi sebepler sayılabilir. Bu sebeplerden dolayı bu
tür sistemlerin testi genellikle gerçek benzeri ortamlarda yapılır.
      Popüler gerçek benzeri ortam yaratma yollarından birisi sanal makineleri
kullanıp bağımlı uygulamaların bir kopyasını yaratmaktır [6, 11]. Fakat sanal
makinelerin konfigürasyonu ve bakımı bazen maliyetli olabilir. Bunun yanında
üçüncü-parti servisler gibi bazı parçaların kopyasını yaratmak mümkün olmaya-
bilir.
      Sanal makinelerin bir alternatifi bağımlı servislerin öğrenilip sentetik cevap-
ların üretildiği servis sanallaştırmadır. Servis sanallaştırma kavramı sanal sunu-
cular ile karıştırılmamalıdır. Servis sanallaştırma sadece ilgili servisin istek-cevap
davranışını simüle etmeyi amaçlar [2]. Bunun yanında servis sanallaştırma kon-
septi, mocking’le de karıştırılabilir. Fakat mock objeleri belli bir geliştirme ihti-
yacını gidermek için o anlık üretilmiş basit davranışları taklit eden objelerdir.
Buna karşın sanal servisler bütün geliştirme ihtiyaçlarını karşılar, tekrar tekrar
kullanılabilir ve üretim zincirinin herhangi bir anında konuşlandırılabilir.
      Otomatik sanal servis yaratmanın iki yolu vardır. Birinci metod sanallaştırılacak
servisin WSDL gibi servis spesifikasyonlarını veren bir dökümanın elde olduğunu
varsayar. Bu yöntem gelen bir isteğe geçerli bir cevap dönüleceğini garanti eder.
Fakat bu yöntemin bir takım kısıtları vardır. Örneğin sanallaştırılmak istenen
servis üçüncü-parti bir servis olabilir. Bunun yanında bu yöntem zaman açısından
maliyetlidir [8].
      İkinci ve aynı zamanda bizim kullandığımız yöntem servis ayaktayken, test
edilecek yazılım ve servis arasında kaydedilmiş istek-cevap ikililerini kullanır


                                                                                           595
[13]. Yaklaşımımızda, servis henüz ayaktayken kaydedilmiş istek-cevap ikililerin-
den servisi öğrenerek yeni gelen bir isteğe cevap sentezlemeye çalışıyoruz. Kul-
landığımız teknikler mesaj formatından bağımsız çalışır. Yaklaşımımızın temel
hatları Şekil 1’de görülebilir.


Şekil 1. FancyMock’a genel bakış. (a) Sanallaştırılacak servisin ulaşılabilir olduğu du-
rum. Servis ve test edilecek olan uygulama arasında duran bir kaydedici istek-cevap
ikililerini bir etkileşim kütüphanesine kaydeder. (b) Sanallaştırılacak servisin ulaşılamaz
olduğu durum. Uygulama sanal servise bir istek gönderir ve Cevap Sentezleme Motoru
(CSM) analiz safhasının ışığında bir cevap üretip gönderir.
    Yaklaşımımızın temel katkıları şöyledir:

 – Bu çalışmada mesaj formatından bağımsız çalışan otomatik bir servis sa-
   nallaştırma yaklaşımı sunduk.
 – Kayıtlı istek-cevap ikililerini işlemek için bioinformatik ve makine öğrenmesi
   algoritmaları kullandık.
 – Bu çalışmada sunduğumuz teknik mesaj uzunluğu konusunda herhangi bir
   sınırlama getirmez ve üretilen cevaplar mesaj formatına uygundur.
 – Bütün geliştirmelerimizi FancyMock adını verdiğimiz bir araç olarak gerçekleştirdik
   ve yaklaşımımızı gerçek servisler üzerinde doğruladık.

    Bildirinin geri kalanı şu şekilde düzenlenmiştir: İkinci kısım bu konuda daha
önce yapılmış çalışmaları anlatır. Üçüncü kısım yaklaşmımızın detaylarını verir.
Dördüncü kısım deneyleri sunarak yaklaşımızı değerlendirir. Son olarak beşinci
kısım ise kısa bir özetle bildiriyi sonlandırır.


2    İlgili Çalışmalar

   Servis sanallaştırma oldukça yeni bir kavramdır. Bu sebeple, bu konu üzerine
yapılmış çok sayıda akademik çalışma bulunmamaktadır. Fakat farklı alanlarda
benzer problemlere bazı çözümler önerilmiştir. Örneğin Cui vd. [7] bir uygula-
manın network izlerini inceleyerek uygulamanın kullandığı protokol mesaj for-
matlarını çıkaran bir araç sunmuştur. Bu araç protokolden bağımsız çalışır fakat
bu yöntem sanal servislerin yaratılması için uygulanamaz.


                                                                                                   596
     Servis temelli ortamların test edilmesinin zorluklarını inceleyen çalışmalar
da bulunmaktadır. Morris vd. [14] bu tür mimarilerin test edilmesinin zor-
luklarını ve bu konuda sanal servislerin nerede durduğunu anlatan geniş bir
çalışma yayınlamıştır. Bozkurt vd. [5] ise servis odaklı mimarilerin test edil-
mesindeki ve entegrasyon testindeki zorlukları anlatan kapsamlı bir derleme
makalesi yayımlamıştır. Nizamic vd. [16] gerçek iş hayatında sanal servislerin
kullanılmasını gösteren bir vaka çalışması yapmıştır.
     Servis sanallaştırma konusuna odaklanan son çalışmalar [8,9,18,20,21]’de su-
nulmuştur ve yazarlar sanal servis yaratmayı ele alan bir dizi çözüm önermiştir.
Bu çalışmalar da bioinformatik algoritmalarından faydalanmaktadır. Bu çalışmalardan
sonuncusu daha öncekilerde önerilen çözümleri ilerleterek Opaque Service Vir-
tualization (OSV) adıyla yeni bir araç sunmuştur. OSV kaydet-oynat yapısıyla
çalışmaktadır ve mesaj formatından (XML, JSON vs.) bağımsızdır. Fakat OSV’nin
başarılı bir şekilde çalışabilmesi için mesajların ya belirli bir uzunlukta olması
ya da uzunluk bilgisinin mesaja gömülmüş olması önerilmektedir [1]. Bunun
yanında Deneyler kısmında gösterildiği gibi kaydedilen mesajların sayısı arttığında
oldukça kötü bir performans göstermektedir.
     Sanal makineler ya da Docker [4] gibi yeni çıkan konteyner tarzı araçlar
servis sanallaştırmaya bir alternatif değildir; bu kavramlar birbirini tamamlayıcı
niteliktedir. Örneğin bir sanal servis bir konteynerin içinde çalıştırılabilir.


3     Yöntem

    FancyMock aracının genel şeması Şekil 1’de görülmektedir. Şekil 1(a) servis
hala ulaşılabilirken yaşanılan senaryoyu göstermektedir. Bu senaryoda, uygu-
lama servisle etkileşime geçer. Bu etkileşim devam ederken istekler ve ilgili cevap-
lar etkileşim kütüphanesine bir kaydedici vasıtasıyla kaydedilmektedir. Şekil 1(b)
ise servisin herhangi bir sebepten dolayı ulaşılamadığı durumu göstermektedir.
Bizim katkımız da bu durumda ortaya çıkmaktadır. İlk olarak Analiz kısmında
etkileşim kütüphanesindeki veri analiz edilir ve gerekli bilgiler öğrenilir. Bu bil-
giler ışığında Cevap Sentezleme Motoru (CSM) yaratılır. Sanal servise yeni bir
istek ulaştığında, Cevap Sentezleme Motoru yeni bir cevap üretir.
    Aşağıdaki kısımlarda Analiz motoru ve Cevap Sentezleme Motorunun detay-
ları anlatılmaktadır.


3.1   Analiz Motoru

    Bu kısımda ilk olarak her bir istek ve cevap tipi için bir şablon oluştururuz.
Cevap Sentezleme Motoru bu şablonları daha önce kaydedilmemiş bir istek
geldiğinde yeni bir cevap sentezlemek için kullanır. İsteğin kayıtlı olduğu du-
rumlarda doğru cevap etkileşim kütüphanesinde kolayca bulunabilir.
    Genel olarak, eğer iki istek birbirine benziyorsa bunların cevapları da birbi-
rine benziyor demektir. Fakat buna hata mesajları ya da durumsal servisler gibi
iki istisna gösterebiliriz. Hata mesajları bizim önerdiğimiz çözümde göz önünde
bulundurulmuştur. Fakat durumsal servisler bu çalışmanın kapsamı dışındadır.


                                                                                            597
İsteklerin birbirine benzeme durumu ikililer arasındaki uzaklığa bakarak karar
verilir. Uzaklık ise biyoinformatikte kullanılan Needlman-Wunsch ikili hizalama
algoritmasının [15] çıktısındaki eşleşmeler ve hizalama uzunluğu üzerinden he-
saplanır.

Tablo 1. İki farklı tipte (searchsong, searchuser) istekten oluşan yapay bir etkileşim
kütüphanesi. Aynı ID’li istekler ve cevaplar birbirlerine karşılık gelmektedir.

ID                          İstekler
1 {type: searchsong, title: somesong, singer: somesinger}
2 {type: searchuser, username: first}
3 {type: searchuser, username: second}
4 {type: searchuser, username: third}
5 {type: searchuser, username: fourth}
6 {type: searchsong, title: anothersong, singer: somesinger}

ID                           Cevaplar
1 {type: searchsong, title: somesong, streamurl: someurl}
2 {type: searchuser, fname: John, lname: Doe}
3 {type: searchuser, errormessage: Not Found}
4 {type: searchuser, errormessage: Not Found}
5 {type: searchuser, fname: Jane, lname: Roe}
6 {type: searchsong, title: anothersong, streamurl: anotherurl}


     Etkileşim kütüphanesinde kayıtlı olmayan bir isteğe en yakın isteği bulmanın
en sade yolu yeni gelen isteğin bütün isteklerle olan uzaklığını hesaplamaktır. Fa-
kat, bu kontrolü her seferinde gerçekleştirmek özellikle büyük etkileşim kütüpha-
neleri için büyük bir vakit kaybı olabilir.
     Bunun yerine birbirine benzer kayıtlı mesajları orijinal kNN [17] algorit-
masının bizim tarafımızdan modifiye edilmiş versiyonunu kullanarak bir araya
getirme yolunu izledik. Orijinal kNN algoritması öbekleme için kullanılan bir
makine öğrenmesi algoritmasıdır. Modifiye edilmiş kNN Algoritma 1’de göste-
rilmiştir. Modifiye edilmiş kNN algoritmasına göre belli bir uzaklığın içindeki
mesajlar aynı kümeye konulur. Eğer ikililerin aralarındaki uzaklık belli bir eşik
değerinin üzerindeyse yeni bir küme oluşturulur. Bu eşik değeri deneylerden yola
çıkarak 0.8 olarak belirlenmiştir. Hatasız bir durumda her bir kümenin içinde sa-
dece bir tek tip istek veya cevap bulunur ve tipleri aynı olan iki istek farklı küme-
lerde bulunmaz. Örneğin bütün searchsong tipli istekler aynı kümede bulunur
ve bu kümenin dışında bir searchsong bulunmaz. Kümeleme işlemi yapıldıktan
sonra her bir küme/tip için bir şablon çıkarılır. Böylece sanal servise yeni bir
istek geldiğinde eğer o istek daha önce kaydedilmemiş ise, ona en yakın mesaj-
ları bulmak için sadece şablonlarla karşılaştırmak yeterli olacaktır. Kümeleme
işlemi hem istekler hem de cevaplar için ayrı ayrı yapılır. Tablo 1’de veriler için
muhtemel kümeler aşağıdaki gibi olur:
İstek Kümeleri: {µ1 :{1, 6}, µ2 :{2, 3, 4, 5}}
Cevap Kümeleri: {ν1 :{1, 6}, ν2 :{2, 5}, ν3 :{3, 4}}


                                                                                             598
Algorithm 1 Modifiye Edilmiş K-Nearest Neighbour
Input:
    < : İstek veya cevapların bulunduğu bir liste.
    τ : Küme ayırma eşiği.
    K : K parametresi.
Output:
    C : Anahtarları istek veya cevaplar, değerleri küme numaraları olan bir sözlük.
 1: kümeNumarası ← 0
 2: C[<[0]] ← kümeNumarası                    . Birinci elemana küme numarası atanır.
 3: kümelenmişMesajlar.ekle(<[0])
 4: for each r in < do
 5:     uzaklıklar, numaralar ← KNearestNeighbourBul(K,r,kümelenmişM esajlar)
 6:     if min(uzaklıklar )> τ then
 7:          kümeNumarası++                                     . Yeni bir küme yarat.
 8:          C[r] ←kümeNumarası
 9:     else
10:          C[r] ← enÇokBulunanElemanıAl(numaralar) . En yakın K tane arasında
    en çok bulunan küme numarası.
11:     end if
12:     kümelenmişMesajlar.ekle(r)
13: end for


      Kümeleme işlemi bittikten sonra istek kümeleri ve cevap kümeleri arasındaki
ilişkinin bulunması gerekir. Bunun sebebi aynı istek kümesinde olan mesajların
cevaplarının farklı kümelerde olabilme ihtimalidir. Örneğin 2 ve 3 numaralı istek-
ler, µ2 kümesinde bulunurken, cevaplar sırasıyla ν2 ve ν3 kümelerinde bulunur.
Cevap Sentezleme Motoru cevapları üretirken daha gerçekçi cevaplar için bu
ilişkiyi göz önünde bulundurur. Bu işleme küme eşleştirmesi adı verilmiştir.

Pre-sampling Kümeleme işleminin bize hız kazandırdığını ve sadece bir kere
yapılması gerektiğini daha önce anlatmıştık. Fakat kümeleme işlemi de her ikili
arasındaki uzaklığı bulmak gerektiğinden oldukça maliyetli bir iştir. Bu çalışmada,
performansı artırmak için, basit ama etkili bir çözüm olarak kümelerin eleman
sayısına bir üst sınır koyduk ve bu işleme pre-sampling adını verdik. Pre-sampling
yöntemiyle öncekiyle aynı sayıda küme olmasına rağmen ikililerin karşılaştırma
sayısı azaldığı için kümeleme işlemi hız kazanacaktır. Çünkü kümeleme işleminin
karmaşıklığı kareselden doğrusala düşer. Örneğin, eğer küme üst sınırını 3 seçerek
pre-sampling uygulamış olsaydık, µ2 şunun gibi olurdu: µ2 :{2, 3, 4}
    Pre-sampling’in cevap üretimine olan etkisini Deneyler kısmında değerlendireceğiz.

Şablon Çıkarma Bu aşamada bir çoklu dizi hizalama algoritması olan Clus-
talW’yi [19] kullanarak her bir kümeyi temsil eden bir şablon çıkaracağız. Şablon
çıkarma işlemi hem istek hem de cevap kümeleri için yapılır.
     Çoklu dizi hizalama işlemi yapıldıktan sonra, aynı indisteki karakterler arasında
bir uyum yoksa şablonun o indisine bir joker karakter konulur. Uyum o indisteki
karakterlerin %80’inin aynı olması olarak belirlenmiştir. Eğer bir uyum varsa


                                                                                                599
şablonun o indisine uyumu sağlayan karakter konulur. Bu tanıma göre istek
kümesi µ2 ’nun ve cevap kümesi ν1 ’in şablonu aşağıdaki gibi olur:
    şablon µ2 : {type:searchuser, username:#######}
    şablon ν1 : {type:searchsong, title:########, streamurl:#######}

   Bu yaklaşım dizilerin asıl kısımlarını tutarken değişken kısımlarını joker ka-
rakterlerle (#) değiştirir.
   Aşağıdaki iki şablon geçersiz şablonlara örnektir. Birinci şablonda değişken
olan bir kısım tamamiyle joker karakterlerden oluşmamaktadır. İkinci şablonun
problemi ise değişken olmayan bir kısmın joker karakterleri barındırmasıdır.

         {type:searchsong, title:####s###, streamurl:#######}
         {type:sear##song, title:########, streamurl:#######}

     Hatırlanacağı üzere, şablonlar, bir isteğin hangi kümeden olduğuna karar
vermek için kümelerdeki bütün elemanlar yerine sadece bir karşılaştırma yapmak
için üretilirler.
     Bu çalışmada şablon çıkarılırken [21]’de anlatılan yöntemden esinlenilmiştir.

Mesajlardaki Değişken Kısımların Analizi Önceki çalışmalar gerçekçi ce-
vaplar üretmek konusunda kısıtlı yeteneklere sahiptir [9, 21]. Biz bu çalışmada,
çeşitli ve gerçekçi cevaplar üretebilmeyi amaçlıyoruz. Bu adımda kayıtlı bütün
cevap mesajlarının bütün değişken kısımlarını bulmayı hedefliyoruz. Değişken
kısımları yani mesajların parametrelerini bulmak için mesajı o kümenin şablonu
ile hizalarız. Bu hizalamada şablonun joker karakterleriyle eşleşen kısımlar o me-
sajın değişken kısımları olur. Bu kısımlar çıkarıldıktan sonra bir sözlük yapısında
tutulur. Aşağıda bir örnek gösterilmiştir.

         {type:searchsong, title:somesong, streamurl:someurl}
         {type:searchsong, title:########, streamurl:#######}

    Yukarıdaki hizalamaya bakarak somesong ve someurl in bir değişken kısım
olduğunu kolayca anlayabiliriz. Bu işlem bütün cevap kümelerinin bütün mesaj-
larına uygulanır ve değişkenKısımSözlüğü ismiyle bir sözlük yaratılır. Örnek bir
değişkenKısımSözlüğü Tablo 2’de gösterilmiştir.


Tablo 2. Tablo 1 için değişkenKısımSözlüğünün anahtar ve değerleri gösterilmiştir.
Örneğin (2,1) ikinci kümenin birinci değişken kısmı anlamına gelmektedir.

                            Key Value
                            (1,1) [somesong, anothersong, ...]
                            (1,2) [someurl, anotherurl, ...]
                            (2,1) [John, Jane, ...]
                            (2,2) [Doe, Roe, ...]


                                                                                                600
3.2   Cevap Sentezleme Motoru

     Cevap Sentezleme Motoru (CSM), Analiz kısmının çıktılarını kullanarak ka-
bul edilebilir, gerçeğe yakın ve çeşitlendirilmiş cevaplar üretir. Analiz kısmının
çıktıları şablonlar, kümeler ve değişkenKısımSözlüğüdür.
     CSM, servise yeni bir istek geldiğinde ona cevap sentezlemek için harekete
geçer ve toplamda 3 ana adımdan oluşur:

 1. Cevap sentezlemede temel alınacak mesajın seçilmesi. (Temel Mesaj Seçimi):
    (a) En benzer istek kümesinin şablonunu bul.
    (b) Seçilen istek kümesinin ilişkili olduğu cevap kümelerini bul.
    (c) Seçilen cevap kümesinden bir mesaj seç (Temel cevap) ve bu cevabın
         isteğini bul (Temel istek ).
 2. Simetrik Kısımların Yerleştirilmesi (SKY) prosedürünü uygula:
    (a) Temel istek ve Temel cevap arasında aynı olan değişken kısımlar ın in-
         dislerini bul.
    (b) Bu indislerden yola çıkarak Gelen isteğin ilgili alanlarını Temel cevaba
         kopyala.
 3. Temel cevabın geri kalan değişken alanlarını değişkenKısımSözlüğü yardımıyla
    değiştir.(Çeşitlendirme).


Temel Mesaj Seçimi Öncelikle, yeni gelen bir isteği bütün istek kümeleri-
nin şablonlarıyla karşılaştırır ve en yakınını buluruz. Aynı tipteki istekler farklı
tiplerdeki cevaplarla yanıtlanabildiğinden muhtemel cevap kümelerinden birini
seçebiliriz. Burada en yüksek ihtimalli cevap kümesini seçmek uygun olur. Daha
sonra seçilen bu cevap kümesinden rastgele bir mesaj alınır (Temel cevap) ve
buna karşılık gelen istek bulunur (Temel istek ).

Simetrik Kısımların Yerleştirilmesi (SKY) Bu adımda Temel istek ve Te-
mel cevap arasında tamamen aynı olan değişken kısımlar bulunur. Aşağıdaki
örnekte görüldüğü gibi somesong bu ikili arasında aynı olan bir değişken kısımdır.
Çalışmamızda sadece değişken kısımlar arasındaki simetri hesaba katılmıştır.
Örneğin searchsong aşağıdaki ikili arasında simetrik olarak kabul edilmemiştir.
Çünkü bu alan şablonun kendisinde bulunmaktadır (kümedeki bütün mesajlarda
ortaktır).
    Temel istek: {type:searchsong, title:somesong, singer:somesinger}
    Temel cevap: {type:searchsong, title:somesong, streamurl:someurl}

    Bu alanlar bulunduktan sonra Temel cevap üzerinde değişiklikler yapılarak
yeni gelen isteğe karşılık gelen cevap sentezlenmeye başlanır. [21]’deki çalışmanın
aksine biz sadece değişken kısımlar arasındaki simetriyi hesaba katarız, şablon
üzerindeki simetriyi göz ardı ederiz. Bunun yanında yeni yerleştirilen değişken
kısım Temel cevabın ilgili kısmından daha kısaysa o kısım küçülür, eğer daha
uzunsa büyür. Bu bize değişen uzunluktaki mesajların üstesinden gelmemizi
sağlar. Eğer mesajlar arasında simetrik bir değişken kısım yoksa bu adım at-
lanır.


                                                                                             601
Çeşitlendirme Temel cevabın simetrik olmayan değişken kısımları değişkenKısımSözlüğünün
ilgili yerinden seçilerek değiştirilir. Bu şekilde, sentezlenen cevaplar çeşitlendirilir
ve bu, yazılımın daha kapsamlı şekilde test edilmesine yardımcı olur. Aşağıda
örnek bir Çeşitlendirme işlemi gösterilmiştir.
     Yeni gelen istek 1 ve Sentezlenen Cevap 1:
{type:searchsong, title:awesomesong, singer:coolsinger}
{type:searchsong, title:awesomesong, streamurl:randomurl1}

4     Deneyler
    Bu kısımda FancyMock’u değerlendirmek için yaptığımız deneyleri sunacağız.
Bu çalışmada FancyMock’u Baseline adını verdiğimiz bir referans implementas-
yonla karşılaştırdık. Baseline implementasyonunda pre-sampling, değişken kısım
analizi ve çeşitlendirme adımları yoktur. SKY prosedürünün ilkel bir versiyonu
dahil edilmiştir. Bu haliyle Baseline [21]’de anlatiılan tekniğin (OSV) bizim ta-
rafımızdan kodlanmış versiyonudur.
    Yaklaşımımızı değerlendirmek için deneylerde 4 ölçüm yaptık: sentezlenen ce-
vapların geçerliliği, sentezlenen cevaplar arasındaki ortalama uzaklık (çeşitlilik),
analiz safhası çalışma süresi ve ortalama cevap sentezleme süresi. Bunun yanında
pre-samplingin şablon çıkarma üzerinde olan etkisini de değerlendirdik.
    Deneyler 32 GB hafızalı ve Intel Xeon E5520 2.27 GHz işlemcili bir sunucuda
koşulmuştur.
4.1     Veri setleri
     Yaklaşımımızı üç farklı veri seti üzerinde test ettik. Daha gerçekçi sonuçlar
için bütün veriler gerçek sistemlerden toplanmıştır. Veriler bilgisayar ortamından
otomatik olarak sorgu atan küçük kod parçalarıyla toplanmıştır. Birinci veri seti
İkamet Bilgisi Sorgu Sistemi (İBSS) adı verilen bir sistemden toplanmıştır. Bu
sistemde kişi bir id veya tam isimle sorgu yapabilir. Bu isteklere dönen cevaplar
ise sorgulanan kişinin doğum tarihi, doğum yeri adres vs. gibi detaylı bilgile-
rini içermektedir. İkinci veri seti SoundCloud uygulamasının API’sinden top-
lanmıştır. SoundCloud herkese açık olarak RESTful bir API sunmaktadır. Son
olarak, WeatherUnderground API’sinden geçmişteki bir güne ait bir hava du-
rumu verisi topladık. Bu API de SoundCloud gibi RESTful bir API’dir. Tablo
3 istek tiplerinin ve toplanan mesajların toplam sayısını göstermektedir.


                                 Tablo 3. Veri Setleri

             İsim                       Format #Request Type #Traces
             İBSS                  XML                  4          1200
             SoundCloud API         JSON                 3          1200
             WeatherUnderground API JSON                 1          1200


    Her bir veri setini topladıktan sonra karıştırdık ve %60’ını eğitmek için geri
kalanını da test için kullandık.


                                                                                            602
4.2      Geçerlilik Değerlendirmesi

    Bu deneyde her bir sentezlenen cevabın geçerli olup olmadığı kontrol edilmiştir.
Bir mesaj iki durumda geçersiz olabilir: Ya sentezlenen cevap beklenen mesaj
formatına uygun değildir (JSON, XML, etc.) ya da beklenen cevap tipine ait
değildir. Örneğin searcsong tipli cevap beklerken searchuser tipli cevap üretil-
mesi gibi. Geçerlilik deneyinde sadece kayıtlı olmayan (eğitim setinde olmayan)
mesajlar kullanılmıştır.

Tablo 4. Sentezlenen cevapların geçerlilik Tablo 5. Bütün sentezlenen cevap çiftlerinin
yüzdesi.                                   arasındaki ortalama uzaklık.

 İsim                   Baseline FancyMock       İsim                   Baseline FancyMock
 İBSS              48.6%             94.8%       İBSS                     0.21       0.71
 SoundCloud API     18.3%             76.1%       SoundCloud API            0.09       0.66
 WeathrUndrgrnd API 21.2%             100%        WeathrUndrgrnd API        0.11       0.43


   Tablo 4 geçerlilik deneylerinin sonuçlarını sunmaktadır. Bu tablo göstermek-
tedir ki, FancyMock mesaj formatından bağımsız olarak geçerli cevaplar ürete-
bilmektedir.

4.3      Çeşitlilik Değerlendirmesi

     Bu deneyde çeşitliliği üretilen cevaplar arasındaki farklılık olarak tanımladık.
Çeşitliliğin ölçümünü ise üretilen cevaplardan aynı tipte olan her ikili arasındaki
uzaklığı hesaplayarak yaptık. Örneğin tipi searchuser olan bütün cevapların ara-
larındaki uzaklığı ikili ikili hesapladık. Daha sonra bu uzaklıkların ortalamasını
aldık.
     Tablo 5 Baseline yaklaşımı tarafından üretilen cevapların sınırlı bir çeşitliliği
olduğunu gösteriyor. Diğer taraftan, FancyMock birbirinden farklı cevaplar üre-
tebilmektedir.

4.4      Analiz Safhasının Çalışma Süresi Değerlendirmesi

   Bu deneyle analiz safhasının çalışma süresini değerlendirdik. FancyMock’u,
pre-sampling adımını içermeyen Baseline yaklaşımıyla karşılaştırdık.


                  Tablo 6. Analiz Safhası Çalışma Süresi (hh:mm:ss)

                                  Baseline                 FancyMock
                           400      800      1200     400      800      1200
      İBSS              01:53:03 08:47:17 20:11:08 01:22:07 02:37:08 03:54:12
      SoundCloud API     00:08:47 00:16:03 00:41:06 00:18:23 00:35:12 00:52:34
      WeathrUndrgrnd API 00:10:30 00:39:43 01:24:34 00:16:04 00:32:58 00:52:12


                                                                                               603
    Bu deneyi performanstaki değişimi görebilmek için farklı büyüklüklerdeki
(400, 800, 1200) verilerle gerçekleştirdik. Tablo 6 sonuçları göstermektedir. Tab-
lodan anlaşıldığı üzere pre-sampling tekniği özellikle etkileşim kütühanesi büyüdüğünde
faydalı olmaktadır. Gerçek hayatta büyük etkileşim kütüphaneleri daha sık karşılaşılan
bir senaryodur. Analiz safhasının çalışma süresini etkileyen bir diğer faktör et-
kileşim kütüphanesindeki mesajların ortalama uzunluğudur. SoundCloud veri
setinde Baseline yaklaşımının FancyMock’tan daha iyi performans göstermesi-
nin sebebi mesajların oldukça kısa olmasıdır. FancyMock mesajlar uzadıkça daha
büyük bir fark yaratır.

4.5   Ortalama Cevap Sentezleme Süresi

     Bu deneyde, cevap sentezleme süresi, servise bir isteğin ulaşmasıyla, bu ser-
visin bir cevap döndürmesi arasında geçen zaman olarak tanımşanmıştır. Tablo
7 ortalama cevap üretim sürelerini göstermektedir. Bu deneyde gerçek servis-
ten topladığımız cevap dönme sürelerini de karşılaştırdık. Tabloya göre bizim
önerdiğimiz yaklaşımla bir sanal servisten cevap almak genelde daha uzun sürmek-
tedir. Bunun sebebi üretilen mesajların geçerlilik oranını ve çeşitliliğini artırmak
için Cevap Sentezleme Motoruna eklediğimiz adımlardır. WeatherUnderground
API’ında istisnai bir durum olarak FancyMock daha iyi performans göstermiştir.
Bunun sebebi istekler ve cevaplar arasında simetrik değişken kısımlar bulun-
madığı için SKY adımının FancyMock’ta atlanmış olmasıdır. Baseline yaklaşımında
ise mesajın değişken olmayan kısımları arasında da yerleştirme yapılmaktadır.

                   Tablo 7. Ortalama Cevap Üretim Süresi (saniye)

                                Baseline     FancyMock Gerçek Servis
                             Min Max Ort Min Max Ort Min Max Ort
          İBSS              1.42 1.91 1.68 2.50 3.92 3.09 0.02 8.94 0.61
          SoundCloud API     0.47 0.91 0.72 0.33 1.22 0.86 0.10 0.54 0.45
          WeathrUndrgrnd API 0.69 0.84 0.74 0.57 1.31 0.66 0.05 0.96 0.63


4.6   Pre-sampling’in Şablon Çıkarma Üzerine Etkisi

     Son olarak, pre-sampling tekniğinin şablon çıkarma üzerine olan etkisini in-
celeyeceğiz. Bir şablonda mesajın değişken olmayan kısımlarının korunması ve
bütün değişken kısımların joker karakterleriyle doldurulmuş olması beklenmekte-
dir. Doğru ve bozuk şablon örnekleri Şablon Çıkarma başlığı altında görülebilir.
     Bu ölçüm veri setinden ve mesajların istek ya da cevap olmasından bağımsızdır.
Bu sebeple bu deneyde İBSS veriseti kullanılmıştır. Küme üst sınırı olarak 5, 10,
20, 25 ve sınırsız (Baseline yaklaşımındaki gibi) seçtik ve daha doğru bir sonuç
için bu deneyi 10 kere tekrarlayıp ortalamasını aldık.
     Tablo 8 deneyin sonuçlarını göstermektedir. Tablodan görüldüğü üzere küme
üst sınırı arttıkça şablonun doğruluğu artmaktadır. Fakat belli bir yerde doğruluk
oranı doyum noktasına ulaşmaktadır. Buna göre eğer bütün kümeyi almak ye-
rine pre-sampling yaparak küme üst sınırını uygun bir büyüklükte seçersek, ikili
uzaklık bulma işlemi azalacağından hız konusunda belirli bir artış elde edebiliriz.


                                                                                                       604
               Tablo 8. Pre-sampling’in Şablon Çıkarma Üzerine Etkisi

                     Küme Üst Sınırı Şablon Geçerlilik Oranı (%)
                     5                              82.5
                     10                             92.5
                     20                             95.0
                     25                             95.0
                     Bütün Küme                  95.0


4.7    Kısıtlar
    Bu çalışmayı yaparken yaklaşımımızın belli kısıtları olduğunu gördük. Bizim
kullandığımız modifiye edilmiş kNN tekniği ancak uygun bir eşik değeri seçilirse
doğru çalışabilir. Bunun yerine DBSCAN [10] ya da OPTICS [3] daha gelişmiş
kümeleme teknikleri kullanılabilir. Bunun dışında FancyMock örneğin bir sa-
niyenin altında gibi çok kısa bir sürede cevap bekleyen uygulamalar ve şifreli
mesajlar kullanan protokoller için uygun değildir.
5     Sonuç
    Bu çalışmada özgün bir servis sanallaştırma tekniği geliştirdik. Bizim yaklaşımımızda
servis henüz ayaktayken istekler ve cevaplar kaydedilir. Daha sonra belirli tek-
niklerle bir şablon çıkarılır ve sonuç olarak yeni gelen bir istek için sentetik bir
cevap yaratılır.
    FancyMock mesaj formatından bağımsız çalışır yani sanallaştırılacak servisin
belirli bir mesaj formatında çalıştığını varsaymaz. İkinci olarak, üretilen sentetik
cevaplar hem mesaj formatını ihlal etmez hem de doğru tiptedir. Bu sebeple
üretilen cevapların geçerlilik oranı yüksektir. Üçüncü olarak üretilen cevaplar
olabildiğince çeşitlendirilerek yapmacıklıktan olabildiğince uzaklaşılmıştır ve son
olarak FancyMock’un performansı pratikte kabul edilebilir sınırlar içerisindedir.
    FancyMock’la yaptığımız deneyler yaklaşımımızın faydalarını göstermiştir.
Bir sonraki çalışma olarak durumsal servislerin sanallaştırılması üzerine yoğunlaşmayı
planlıyoruz.

Kaynaklar
 1. ODP          manual         page.       https://docops.ca.com/devtest-solutions/9-
    5/en/using/using-ca-service-virtualization/using-devtest-workstation-with-
    ca-service-virtualization/creating-service-images/create-a-service-image-by-
    recording/transport-protocols/opaque-data-processing-transport-protocol, acces-
    sed: 2017-08-26
 2. Smartbear (2017), https://smartbear.com/learn/software-testing/what-is-service-
    virtualization/, [Online; accessed 23-May-2017]
 3. Ankerst, M., Breunig, M.M., Kriegel, H.P., Sander, J.: Optics: ordering points to
    identify the clustering structure. In: ACM Sigmod record. vol. 28, pp. 49–60. ACM
    (1999)
 4. Boettiger, C.: An introduction to docker for reproducible research. ACM SIGOPS
    Operating Systems Review 49(1), 71–79 (2015)


                                                                                                605
 5. Bozkurt, M., Harman, M., Hassoun, Y.: Testing and verification in service-oriented
    architecture: a survey. Software Testing, Verification and Reliability 23(4), 261–313
    (2013)
 6. Chen, P.M., Noble, B.D.: When virtual is better than real [operating system reloca-
    tion to virtual machines]. In: Hot Topics in Operating Systems, 2001. Proceedings
    of the Eighth Workshop on. pp. 133–138. IEEE (2001)
 7. Cui, W., Kannan, J., Wang, H.J.: Discoverer: Automatic protocol reverse engine-
    ering from network traces. In: Usenix Security. vol. 158 (2007)
 8. Du, M., Schneider, J.G., Hine, C., Grundy, J., Versteeg, S.: Generating service
    models by trace subsequence substitution. In: Proceedings of the 9th international
    ACM Sigsoft conference on Quality of software architectures. pp. 123–132. ACM
    (2013)
 9. Du, M., Versteeg, S., Schneider, J.G., Han, J., Grundy, J.: Interaction traces mining
    for efficient system responses generation. ACM SIGSOFT Software Engineering
    Notes 40(1), 1–8 (2015)
10. Ester, M., Kriegel, H.P., Sander, J., Xu, X., et al.: A density-based algorithm
    for discovering clusters in large spatial databases with noise. In: Proceedings of
    the Second International Conference on Knowledge Discovery and Data Mining.
    vol. 96, pp. 226–231 (1996)
11. Hine, C.: Emulating enterprise software environments. Ph.D. thesis, Swinburne
    University of Technology (2012)
12. Hurwitz, K.: Service Virtualization for dummies. John Wiley & Sons (2013)
13. Michelsen, J., English, J.: What is service virtualization? In: Service Virtualization,
    pp. 27–35. Springer (2012)
14. Morris, E.J., Anderson, W.B., Balasubramanian, S., Carney, D.J., Morley, J.,
    Place, P.R., Simanta, S.: Testing in service-oriented environments. Tech. rep., Sof-
    tware Engineering Institute, Carneige Mellon University (2010)
15. Needleman, S.B., Wunsch, C.D.: A general method applicable to the search for
    similarities in the amino acid sequence of two proteins. Journal of molecular biology
    48(3), 443–453 (1970)
16. Nizamic, F., Groenboom, R., Lazovik, A.: Testing for highly distributed service-
    oriented systems using virtual environments. Proceedings of 17th Dutch Testing
    Day (2011)
17. Roussopoulos, N., Kelley, S., Vincent, F.: Nearest neighbor queries. In: ACM Sig-
    mod record. vol. 24, pp. 71–79. ACM (1995)
18. Schneider, J.G., Mandile, P., Versteeg, S.: Generalized suffix tree based multiple
    sequence alignment for service virtualization. In: Software Engineering Conference
    (ASWEC), 2015 24th Australasian. pp. 48–57. IEEE (2015)
19. Thompson, J.D., Higgins, D.G., Gibson, T.J.: Clustal w: improving the sensitivity
    of progressive multiple sequence alignment through sequence weighting, position-
    specific gap penalties and weight matrix choice. Nucleic acids research 22(22),
    4673–4680 (1994)
20. Versteeg, S., Du, M., Bird, J., Schneider, J.G., Grundy, J., Han, J.: Enhanced play-
    back of automated service emulation models using entropy analysis. In: Continuous
    Software Evolution and Delivery (CSED), IEEE/ACM International Workshop on.
    pp. 49–55. IEEE (2016)
21. Versteeg, S., Du, M., Schneider, J.G., Grundy, J., Han, J., Goyal, M.: Opaque
    service virtualisation: a practical tool for emulating endpoint systems. In: Proce-
    edings of the 38th International Conference on Software Engineering Companion.
    pp. 202–211. ACM (2016)


                                                                                              606