Le développement d'applications par composition de services dynamiques et hétérogènes, c'est-à-dire implantés suivant des technologies différentes, est le sujet principal de cette thèse. Nous pensons, en effet, que l'approche orientée service apporte des changements considérables dans le domaine du logiciel et peut amener des gains significatifs en termes de réduction des coûts, d'amélioration de la qualité et de compression des temps de mise sur le marché. Les technologies à services ont dors et déjà pénétré de nombreux secteurs d'activité et répondent à certaines des attentes qu'ils suscitaient. Le développement d'applications par composition de services hétérogènes demeure néanmoins très complexe pour plusieurs raisons. Tout d'abord, les diverses technologies existantes utilisent des mécanismes de déclaration, de recherche et de liaison très différents. Les services, eux-mêmes, sont décrits suivant des structures souvent éloignées. Des développements et des connaissances techniques très pointus sont ainsi nécessaires pour correctement associer des services utilisant des bases technologiques différentes. D'autre part, la gestion du dynamisme est complexe. Le principe de l'approche à service est de permettre la liaison retardée de service et, dans certains cas, le changement des liaisons en fonction de l'évolution du contexte. Cela demande des algorithmes de synchronisation très précis, difficiles à mettre au point et à tester. Nous nous sommes ainsi rendu compte que, dans de nombreux cas, les bénéfices de l'approche à service ne sont pas complètement obtenus, faute d'une gestion appropriée du dynamisme. Enfin, les services sont essentiellement décrits suivant une logique syntaxique. On ne peut donc pas garantir, dans un cas général, la compatibilité de plusieurs services ou, plus simplement, la correction de leur comportement global. Cela est d'autant plus difficile lorsque des services ont des interactions complexes, non limitées à un unique appel pour obtenir une information. Nous apportons, dans cette thèse, une dimension " domaine " à la composition de service. La définition d'un domaine permet de restreindre les compositions possibles, aussi bien au niveau technologique qu'au niveau sémantique. C'est ainsi que nous avons trouvé une grande complémentarité entre les approches à service et les approches à base de lignes de produits. Les technologies à service apportent de façon naturelle le dynamisme, c'est-à-dire la capacité à créer des liaisons entre services de façon retardée à l'exécution. Les lignes de produits, quant à elles, définissent un cadre de réutilisation anticipée et planifiée. De façon plus précise, cette thèse défend une démarche outillée de composition de services structurée en trois phases, à savoir : la définition d'un domaine sous forme de services et d'architectures de référence à services, la définition d'applications sous forme d'architectures à service, et l'exécution autonomique des applications en fonction de l'architecture applicative du contexte. Cette thèse est validée au sein d'un projet collaboratif dans le domaine de la santé dans l'habitat.

Les applications modernes sont de plus en plus dynamiques et hétérogènes. L'architecture des systèmes modernes n'est plus figée et prévisible. Il en va de même pour les besoins des utilisateurs, les capacités des ordinateurs et des réseaux, et les technologies utilisées. Il nous parait essentiel que les gestionnaires autonomiques soient dynamiquement adaptables et extensibles pour prendre en compte ces changements et faciliter la maintenance. L'objectif de notre travail est de définir et d'implanter un cadriciel, ou framework, facilitant le développement de gestionnaires autonomiques. Dans cet effort, nous visons à définir un modèle architectural permettant le développement de gestionnaires autonomiques modulaires, homogènes, souples, évolutifs, dynamiques et administrables. Un objectif important de ce travail est de clairement définir et séparer les concepts appartenant de façon générique à un gestionnaire autonomique et les aspects métier, développés au cas par cas. Le but est de permettre au experts domaine de se concentrer sur l'écriture des fonctions autonomiques et de ne pas gérer entièrement l'enchaînement et le contrôle de ces fonctions. Pour atteindre nos objectifs, nous avons tout d'abord défini la notion de tâche d'administration. Une tâche d'administration est une entité indépendante et spécialisée qui réalise une ou plusieurs fonctions d'administration. Le gestionnaire autonomique résulte de la combinaison opportuniste de ces tâches. A chaque instant, l'ensemble de tâches utilisées peut être modifié en fonction du contexte et des informations remontées par la plateforme. Des mécanismes de sélections permettent de gérer les conflits éventuels et permettent d'assurer une cohérence du comportement du gestionnaire. Nous avons ensuite défini une architecture de gestion de ces tâches permettant la combinaison opportuniste de ces tâches en fonction du contexte. Cette architecture a été implantée sous la forme d'un framework fondé sur la technologie des composants orientés services. Le framework que nous avons développé fournit un cadre pour l'intégration dynamique de fonctions autonomiques et pour leur gestion en fonction du contexte et de politiques d'administration, elles mêmes évolutives. En conclusion de ce travail, nous présentons une implémentation particulière sous la forme d'un modèle à composants de sorte que le travail des développeurs est facilité et que la réutilisation est favorisée. Enfin nous donnons un exemple d'application développée au dessus de ce framework.

L'essor de l'Internet et l'évolution des dispositifs communicants ont permis l'intégration du monde informatique et du monde réel, ouvrant ainsi la voie à de nouveaux types d'applications, tels que les applications ubiquitaires et pervasives. Ces applications doivent s'exécuter dans des contextes hétérogènes, distribués et ouverts qui sont en constante évolution. Dans de tels contextes, la disponibilité des services et des dispositifs, les préférences et la localisation des utilisateurs peuvent varier à tout moment pendant l'exécution des applications. La variabilité des contextes d'exécution fait que l'exécution d'une application dépend, par exemple, des services disponibles ou des dispositifs accessibles à l'exécution. En conséquence, l'architecture d'une telle application ne peut pas être connue statiquement à la conception, au développement ou au déploiement, ce qui impose de redéfinir ce qu'est une application dynamique : comment la concevoir, la développer, l'exécuter et la gérer à l'exécution. Dans cette thèse, nous proposons une approche dirigée par les modèles pour la conception, le développement et l'exécution d'applications dynamiques. Pour cela, nous avons défini un modèle de composants à services permettant d'introduire des propriétés de dynamisme au sein d'un modèle de composants. Ce modèle permet de définir une application en intention, via un ensemble de propriétés, de contraintes et de préférences de composition. Une application est ainsi spécifiée de façon abstraite ce qui permet de contrôler la composition graduelle de l'application lors de son développement et de son exécution. Notre approche vise à effacer la frontière entre les activités effectuées avant et pendant l'exécution des applications. Pour ce faire, le même modèle et les mêmes mécanismes de composition sont utilisés de la conception jusqu'à l'exécution des applications. A l'exécution, le processus de composition considère, en plus, les services disponibles dans la plate-forme d'exécution permettant la composition opportuniste des applications ; ainsi que la variabilité du contexte d'exécution permettant l'adaptation dynamique des compositions. Nous avons mis en œuvre notre approche via un prototype nommé COMPASS, qui s'appuie sur les plates-formes CADSE pour la réalisation d'environnements logiciels de conception et de développement, et APAM pour la réalisation d'un environnement d'exécution d'applications à services dynamiques.

Simplifier notre interaction avec les entités informatiques interconnectées de notre environnement et faciliter l'exploitation des informations générées par celles-ci est l'objectif des environnements et applications ubiquitaires. Le comportement des applications ubiquitaires dépend de l'état et de la disponibilité des entités (logicielles ou dispositifs) qui compose l'environnement ubiquitaire dans lequel ils évoluent, ainsi que des préférences et localisation des utilisateurs. Développer et exécuter des applications ubiquitaires est un véritable défi que notre approche essaie de relever au travers de l'environnement d'exécution ApAM. Considérant que l'environnement d'exécution est imprévisible, nous partons du principe qu'une application ubiquitaire doit disposer d'une grande flexibilité dans le choix de ses composants et que cette composition doit être automatique. Nous proposons une description abstraite et implicite de la composition (où les composants et les liens entre eux ne sont pas décrits explicitement), ce qui permet de construire l'application incrémentalement pendant la phase d'exécution. La plate-forme d'exécution ApAM implémente ces mécanismes de composition incrémentale et s'en sert pour conférer aux applications ubiquitaires la capacité de « résister » et de s'adapter aux changements imprévisibles de l'environnement d'exécution. Cette propriété dite de résilience est au cœur de notre approche car elle permet aux programmeurs de développer « simplement » des applications « résilientes » sans avoir à décrire les diverses adaptations à réaliser, et même sans connaitre toutes les perturbations de l'environnement auquel elles seront soumises. Notre proposition offre le moyen de développer et d'exécuter des applications ayant un haut niveau de résilience vis-à-vis des évolutions de leur contexte d'exécution, grâce à des mécanismes automatiques capables de construire et de modifier à l'exécution l'architecture logicielle des applications ubiquitaire. Les mécanismes fournis sont génériques mais peuvent être étendus et spécialisés pour s'adapter plus finement à certaines applications ou à des domaines métiers spécifiques. / The goal of ubiquitous environments and applications is to simplify our interaction with interconnected software and hardware entities, and to allow the exploitation of the information that they gather and generate. The behavior of ubiquitous applications depends on the state and the availability of the software and hardware entities that compose the ubiquitous environment in which they are constantly evolving, as well as, the preferences and locations of users. Developing and executing ubiquitous applications is a difficult challenge that our approach attempts to address with the creation of the ApAM execution environment. Knowing that the execution environment is unpredictable, we believe that ubiquitous applications require a large amount of flexibility in choosing the components that compose the application, and that the composition should be automated. We propose an abstract and implicit description of the composition, where components and bindings are not explicitly described. This allows to incrementally building an application at runtime. The ApAM execution platform implements the mechanisms to achieve incremental composition and uses them to provide ubiquitous applications with the resilience and adaptability necessary to face unpredictable changes that originate in the execution environment. Resilience is a core property of our approach because it allows developers to easily build applications without the need to either describe nor predict the multiple adaptations required to support environmental disturbances which the applications will encounter. Our proposal offers the means of developing and executing applications with a high level of resilience in regards to their continuously evolving context. This is possible thanks to the mechanisms described in this dissertation that allow building and changing, at runtime, ubiquitous applications. These mechanisms are generic but can be extended or specialized in order to solve domain or application-specific issues.

La récente introduction de l'approche à services a relancé la technologie des workflow. Cette technologie utilise le concept de modèle de procédé pour coordonner et automatiser la réalisation d'un ensemble de tâches. Ce patron de construction d'applications par assemblage de briques logicielles en utilisant un modèle de procédé fournit un mécanisme qui simplifie la spécification et l'évolution des applications orientées procédé. Cette thèse s'intéresse à la conception, la spécification et l'exécution d'applications orientées procédé en général, et plus particulièrement à l'orchestration de services. Nous partons de la technologie workflow comme base de notre canevas FOCAS et nous proposons de suivre une approche d'ingénierie dirigée par les modèles (IDM) pour la spécification abstraite d'une orchestration. Dans FOCAS, la description abstraite de l'application est découplée des services (ou applications) supportant son exécution. Cette description permet d'abord, une indépendance vers la technologie utilisée pour l'implémentation de services, ainsi qu'une liaison dynamique à l'exécution aux services disponibles. Nous proposons également des mécanismes permettant d'étendre notre canevas dans différents domaines ainsi que pour supporter des aspects non-fonctionnels. L'outillage supportant notre approche a été implémenté et validé par son utilisation dans les projets européens ITEA : S4ALL et SODA, et pour la réalisation d'une plateforme complète d'orchestration repartie et dynamique.

L'essor de l'Internet et l'évolution des dispositifs communicants ont permis l'intégration du monde informatique et du monde réel, ouvrant ainsi la voie à de nouveaux types d'applications, tels que les applications ubiquitaires et pervasives. Ces applications doivent s'exécuter dans des contextes hétérogènes, distribués et ouverts qui sont en constante évolution. Dans de tels contextes, la disponibilité des services et des dispositifs, les préférences et la localisation des utilisateurs peuvent varier à tout moment pendant l'exécution des applications. La variabilité des contextes d'exécution fait que l'exécution d'une application dépend, par exemple, des services disponibles ou des dispositifs accessibles à l'exécution. En conséquence, l'architecture d'une telle application ne peut pas être connue statiquement à la conception, au développement ou au déploiement, ce qui impose de redéfinir ce qu'est une application dynamique : comment la concevoir, la développer, l'exécuter et la gérer à l'exécution. Dans cette thèse, nous proposons une approche dirigée par les modèles pour la conception, le développement et l'exécution d'applications dynamiques. Pour cela, nous avons défini un modèle de composants à services permettant d'introduire des propriétés de dynamisme au sein d'un modèle de composants. Ce modèle permet de définir une application en intention, par un ensemble de propriétés, de contraintes et de préférences de composition. Une application est ainsi spécifiée de façon abstraite ce qui permet de contrôler la composition graduelle de l'application lors de son développement et de son exécution. Notre approche vise à effacer la frontière entre les activités effectuées avant et pendant l'exécution des applications. Pour ce faire, le même modèle et les mêmes mécanismes de composition sont utilisés de la conception jusqu'à l'exécution des applications. A l'exécution, le processus de composition considère, en plus, les services disponibles dans la plate-forme d'exécution permettant la composition opportuniste des applications ; ainsi que la variabilité du contexte d'exécution permettant l'adaptation dynamique des compositions. Nous avons mis en oeuvre notre approche à travers le prototype nommé COMPASS, qui s'appuie sur les plates-formes CADSE pour la réalisation d'environnements logiciels de conception et de développement, et APAM pour la réalisation d'un environnement d'exécution d'applications à services dynamiques.

L'essor de l'Internet et l'évolution des dispositifs communicants ont permis l'intégration du monde informatique et du monde réel, ouvrant ainsi la voie à de nouveaux types d'applications, tels que les applications ubiquitaires et pervasives. Ces applications doivent s'exécuter dans des contextes hétérogènes, distribués et ouverts qui sont en constante évolution. Dans de tels contextes, la disponibilité des services et des dispositifs, les préférences et la localisation des utilisateurs peuvent varier à tout moment pendant l'exécution des applications. La variabilité des contextes d'exécution fait que l'exécution d'une application dépend, par exemple, des services disponibles ou des dispositifs accessibles à l'exécution. En conséquence, l'architecture d'une telle application ne peut pas être connue statiquement à la conception, au développement ou au déploiement, ce qui impose de redéfinir ce qu'est une application dynamique : comment la concevoir, la développer, l'exécuter et la gérer à l'exécution. Dans cette thèse, nous proposons une approche dirigée par les modèles pour la conception, le développement et l'exécution d'applications dynamiques. Pour cela, nous avons défini un modèle de composants à services permettant d'introduire des propriétés de dynamisme au sein d'un modèle de composants. Ce modèle permet de définir une application en intention, via un ensemble de propriétés, de contraintes et de préférences de composition. Une application est ainsi spécifiée de façon abstraite ce qui permet de contrôler la composition graduelle de l'application lors de son développement et de son exécution. Notre approche vise à effacer la frontière entre les activités effectuées avant et pendant l'exécution des applications. Pour ce faire, le même modèle et les mêmes mécanismes de composition sont utilisés de la conception jusqu'à l'exécution des applications. A l'exécution, le processus de composition considère, en plus, les services disponibles dans la plate-forme d'exécution permettant la composition opportuniste des applications ; ainsi que la variabilité du contexte d'exécution permettant l'adaptation dynamique des compositions. Nous avons mis en œuvre notre approche via un prototype nommé COMPASS, qui s'appuie sur les plates-formes CADSE pour la réalisation d'environnements logiciels de conception et de développement, et APAM pour la réalisation d'un environnement d'exécution d'applications à services dynamiques. / The growth of the Internet and the evolution of communicating devices have allow the integration of the computer world and the real world, paving the way for developing new types of applications such as pervasive and ubiquitous ones. These applications must run in heterogeneous, distributed and open environments that evolve constantly. In such environments, the availability of services and devices, the preferences and location of users may change at any time during the execution of applications. The variability of the execution context makes the execution of an application dependent on the available services and devices. Building applications capable of evolving dynamically to their execution context is a challenging task. In fact, the architecture of such an application cannot be fully known nor statically specified at design, development or deployment times. It is then needed to redefine the concept of dynamic application in order to cover the design, development, execution and management phases, and to enable thus the dynamic construction and evolution of applications. In this dissertation, we propose a model-driven approach for the design, development and execution of dynamic applications. We defined a component service model that considers dynamic properties within a component model. This model allows defining an application by its intention (its goal) through a set of composition properties, constraints and preferences. An application is thus specified in an abstract way, which allows controlling its gradual composition during development and execution times. Our approach aims to blur the boundary between development-time and runtime. Thus, the same model and the same composition mechanisms are used from design to runtime. At runtime, the composition process considers also the services available in the execution platform in order to compose applications opportunistically; and the variability of the execution context in order to adapt compositions dynamically. We implemented our approach through a prototype named COMPASS, which relies on the CADSE platform for building software design and development environments, and on the APAM platform for building an execution environment for dynamic service-based applications.

Simplifier notre interaction avec les entités informatiques interconnectées de notre environnement et faciliter l'exploitation des informations générées par celles-ci est l'objectif des environnements et des applications ubiquitaires. Le comportement des applications ubiquitaires dépend de l'état et de la disponibilité des entités (logiciels ou dispositifs) qui composent l'environnement ubiquitaire dans lequel elles évoluent, ainsi que des préférences et localisations des utilisateurs. Développer et exécuter des applications ubiquitaires est un véritable défi que notre approche essaie de relever au travers de l'environnement d'exécution ApAM. Considérant que l'environnement d'exécution est imprévisible, nous partons du principe qu'une application ubiquitaire doit disposer d'une grande flexibilité dans le choix de ses composants et que cette composition doit être automatique. Nous proposons une description abstraite et implicite de la composition (où les composants et les liens entre eux ne sont pas décrits explicitement), ce qui permet de construire l'application incrémentalement pendant la phase d'exécution. La plate-forme d'exécution ApAM implémente ces mécanismes de composition incrémentale et s'en sert pour conférer aux applications ubiquitaires la capacité de " résister " et de s'adapter aux changements imprévisibles de l'environnement d'exécution. Cette propriété dite de résilience est au coeur de notre approche car elle permet aux programmeurs de développer " simplement " des applications " résilientes " sans avoir à décrire les diverses adaptations à réaliser et même sans connaître toutes les perturbations de l'environnement auxquelles elles seront soumises. Notre proposition offre le moyen de développer et d'exécuter des applications ayant un haut niveau de résilience vis-à-vis des évolutions de leur contexte d'exécution, grâce à des mécanismes automatiques capables de construire et de modifier à l'exécution l'architecture logicielle des applications ubiquitaire. Les mécanismes fournis sont génériques mais peuvent être étendus et spécialisés pour s'adapter plus finement à certaines applications ou à des domaines métiers spécifiques.