L'ingénierie logicielle doit faire face à un besoin toujours croissant en évolutivité des systèmes informatiques pour faciliter leur maintenance et de manière générale leur administration. Cependant, l'évolution d'un système, et plus spécifiquement l'évolution dynamique, ne doit pas se faire au dépend de sa fiabilité, c'est à dire de sa capacité à délivrer correctement les fonctionnalités attendues au cours de sa vie. En effet, des modifications dans un système peuvent laisser ce dernier dans un état incohérent et donc remettre en cause son caractère fiable. L'objectif de cette thèse est de garantir la fiabilité des reconfigurations dynamiques utilisées pour faire évoluer les systèmes pendant leur exécution tout en préservant leur disponibilité, c'est à dire leur continuité de service. Nous nous intéressons plus particulièrement aux systèmes à base de composants logiciels, potentiellement distribués, dont l'architecture peut être le support de reconfigurations dynamiques non anticipées et concurrentes. Nous proposons une définition de la cohérence des configurations et des reconfigurations dans le modèle de composants Fractal à travers une modélisation basée sur des contraintes d'intégrité tels que des invariants structurels. La fiabilité des reconfigurations est garantie par une approche transactionnelle permettant à la fois de réaliser du recouvrement d'erreurs et de gérer la concurrence des reconfigurations dans les applications. Nous proposons enfin une architecture à composants modulaire pour mettre en oeuvre nos mécanismes transactionnels adaptés aux reconfigurations dynamiques dans des applications à base de composants Fractal.

Les thèmes de recherche développés dans cette habilitation portent sur les méthodologies guidées par les modèles sémantiques et les paradigmes architecturaux nécessaires pour la conception et le développement d'une couche transport de nouvelle génération. Une première partie présente un état de l'art des protocoles de transport et introduit une méthodologie guidée par les modèles et une implémentation sous la forme d'un modèle sémantique pour la conception des protocoles de transport avancés. Une deuxième partie présente nos travaux relatifs à la conception (UML) et l'implémentation (JAVA) d'un protocole de transport orienté composants. Il en propose, en perspective, une extension suivant les paradigmes des architectures orientées services et basées composants. Une troisième partie présente nos contributions aux stratégies d'adaptabilité guidées par les modèles pour gérer l'adaptation comportementale et structurelle des protocoles de transport. En perspective, la conception et le développement d'une couche transport orientée composants et orientée services pour aboutir à des propriétés d'adaptabilité puis d'autonomie suivant le cadre de l'autonomic computing, et basés sur les ontologies, sont présentés.

Les architectures par composants sont de plus en plus étudiées et utilisées pour le développement efficace des applications en génie logiciel. Elles offrent, d’un côté, une architecture claire aux développeurs, et de l’autre, une séparation des différentes parties fonctionnelles et en particulier dans les applications de visualisation scientifique interactives. La modélisation de ces applications doit permettre la description des comportements de chaque composant et les actions globales du système. De plus, les interactions entre composants s’expriment par des schémas de communication qui peuvent être très complexes avec, par exemple, la possibilité de perdre des messages pour gagner en performance. Cette thèse décrit le modèle ComSA (Component-based approach for Scientific Applications) qui est basé sur une approche par composants dédiée aux applications de visualisation scientifique interactive et dynamique formalisée par les réseaux FIFO colorés stricts (sCFN). Les principales contributions de cette thèse sont dans un premier temps, un ensemble d’outils pour modéliser les différents comportements des composants ainsi que les différentes politiques de communication au sein de l’application. Dans un second temps, la définition de propriétés garantissant un démarrage propre de l’application en analysant et détectant les blocages. Cela permet de garantir la vivacité tout au long de l’exécution de l’application. Finalement l’étude de la reconfiguration dynamique des applications d’analyse visuelle par ajout ou suppression à la volée d’un composant sans arrêter toute l’application. Cette reconfiguration permet de minimiser le nombre de services non disponibles. / Component-based approaches are increasingly studied and used for the effective development of the applications in software engineering. They offer, on the one hand, safe architecture to developers, and on the other one, a separation of the various functional parts and particularly in the interactive scientific visualization applications. Modeling such applications enables the behavior description of each component and the global system’s actions. Moreover, the interactions between components are expressed through a communication schemes sometimes very complex with, for example, the possibility to lose messages to enhance performance. This thesis describes ComSA model (Component-based approach for Scientific Applications) that relies on a component-based approach dedicated to interactive and dynamic scientific visualization applications and its formalization in strict Colored FIFO Nets (sCFN). The main contributions of this thesis are, first, the definition of a set of tools to model the component’s behaviors and the various application communication policies. Second, providing some properties on the application to guarantee it starts properly. It is done by analyzing and detecting deadlocks. This ensures the liveness throughout the application execution. Finally, we present dynamic reconfiguration of visual analytics applications by adding or removing on the fly of a component without stopping the whole application. This reconfiguration minimizes the number of unavailable services.