La thèse rapportée dans ce manuscrit étudie l'impact de ces propriétés dans la composition de services Web. La considération de telles propriétés soulève plusieurs problèmes auxquels on a essayé d'apporter une solution. Le premier aspect consiste à définir un modèle qui tienne compte des abstractions nécessaires afin de pouvoir analyser et synthétiser une composition, à savoir les messages, les données, les contraintes de données, les propriétés temporelles et l'aspect asynchrone des communications des services. En se basant sur ce modèle, le deuxième problème consiste à proposer une approche d'analyse de compatibilité. Cette analyse vise à caractériser la compatibilité ou la non-compatibilité des services Web et ce en prenant en considération les abstractions précédemment citées. Nous étudions particulièrement l'impact des propriétés temporelles dans une chorégraphie dans laquelle les services Web supportent des communications asynchrones. Nous proposons une démarche basée sur le model checking qui permet de détecter les éventuels conflits temporisés qui peuvent surgir dans une chorégraphie. Finalement, le dernier problème auquel nous nous intéressons est celui de la construction d'une composition qui essaie de répondre au besoin du client et ce en prenant en compte les aspects temporels. L'approche que l'on propose est basée sur la génération d'un médiateur pour essayer, quand c'est possible, de contourner les incompatibilités temporisées et non-temporisées qui peuvent surgir lors d'une collaboration. Des mécanismes et des algorithmes ont été développés afin de mettre en oeuvre ces objectifs / Web services are based on standrards and Web technologies to interact by exchanging messages. Apart from the sequences of messages, other factors affect the interoperability of Web services, such as temporal constraints that specify the required delay to exchange messages. This thesis studies the impact of these properties in the composition of Web services. The consideration of such properties raises several problems that need several investigations. The first aspect is to define a formal model that takes into account the necessary abstractions in order to analyze and synthesize a composition. The abstractions we have considered are: messages, data, data constraints, temporal properties and the asynchronous nature of services communications. Based on this model, the second problem we handled is the compatibility analysis. This later aims at characterizing the compatibility or incompatibility of Web services by taking into account the abstractions mentioned above. We propose an approach based on model checking to detect the conflicts that may arise in timed choreography. Finally, the last problem we dealt with is the construction of a composition which attempts to satisfy the client need. The approach that we propose is based on the generation of a mediator to try, whenever possible, to resolve the incompatibilities that may arise during a collaboration. Mechanisms and algorithms have been developed to implement these primitives

Les Architectures Orientées Services (SOA) sont adoptées aujourd'hui par de nombreuses entreprises car elles représentent une solution flexible pour la construction d'applications distribuées. Une Application Basée sur des Services (SBA) peut se définir comme un workflow qui coordonne de manière dynamique l'exécution distribuée d'un ensemble de services. Les services peuvent être sélectionnés et intégrés en temps réel en fonction de leur Qualité de Service (QoS), et la composition de services peut être dynamiquement modifiée pour réagir à des défaillances imprévues pendant l'exécution. Les besoins des architectures orientées services présentent des similarités avec la nature: dynamicité, évolutivité, auto-adaptabilité, etc. Ainsi, il n'est pas surprenant que les métaphores inspirées par la nature soient considérées comme des approches appropriées pour la modélisation de tels systèmes. Nous allons plus loin en utilisant le paradigme de programmation chimique comme base de construction d'un middleware. Dans cette thèse, nous présentons un middleware "chimique'' pour l'exécution dynamique et adaptative de SBA. La sélection, l'intégration, la coordination et l'adaptation de services sont modélisées comme une série de réactions chimiques. Tout d'abord, l'instantiation de workflow est exprimée par une série de réactions qui peuvent être effectuées de manière parallèle, distribuée et autonome. Ensuite, nous avons mis en oeuvre trois modèles de coordination pour exécuter une composition de service. Nous montrons que les trois modèles peuvent réagir aux défaillances de type panne franche. Enfin, nous avons évalué et comparé ces modèles au niveau d'efficacité et complexité sur deux workflows. Nous montrons ainsi dans cette thèse que le paradigme chimique possède les qualités nécessaires à l'introduction de la dynamicité et de l'adaptabilité dans la programmation basée sur les services. / With the advent of cloud computing and Software-as-a-Service, Service-Based Application (SBA) represents a new paradigm to build rapid, low-cost, interoperable and evolvable distributed applications. A new application is created by defining a workflow that coordinates a set of third-party Web services accessible over the Internet. In such distributed and loose coupling environment, the execution of SBA requires a high degree of flexibility. For example, suitable constituent services can be selected and integrated at runtime based on their Quality of Service (QoS); furthermore, the composition of service is required to be dynamically modified in response to unexpected runtime failures. In this context, the main objective of this dissertation is to design, to develop and to evaluate a service middleware for flexible execution of SBA by using chemical programming model. Using chemical metaphor, the service-based systems are modeled as distributed, selforganized and self-adaptive biochemical systems. Service discovery, selection, coordination and adaptation are expressed as a series of pervasive chemical reactions in the middleware, which are performed in a distributed, concurrent and autonomous way. Additionally, on the way to build flexible service based systems, we do not restrict our research only in investigating chemical-based solutions. In this context, the second objective of this thesis is to find out generic solutions, such as models and algorithms, to respond to some of the most challenging problems in flexible execution of SBAs. I have proposed a two-phase online prediction approach that is able to accurately make decisions to proactively execute adaptation plan before the failures actually occur.

L'ingénierie orientée services est un nouveau paradigme pour développer des logiciels distribués et collaboratifs. Un tel logiciel se compose de plusieurs entités, appelés services, chacun d'entre eux étant par exemple une application Web, un service Web, ou même un humain. Les services peuvent être développés indépendamment et sont composés pour atteindre quelques exigences. Les chorégraphies de service définissent ces exigences avec une perspective globale, basée sur les interactions entre des participants qui sont implémentés en tant que services. Cette thèse vise à formaliser des problèmes et tente d'élaborer un environnement intégré avec lequel les chorégraphies de services peuvent être développés correctement pour les deux types d'approches de développement: l'approche descendante et l'approche ascendante. Elle consiste à analyser la relation entre une spécification de chorégraphie et une implémentation de la chorégraphie au niveau du modèle et aussi au niveau de l'implémentation réelle. Particulièrement, il s'agit de la composition/décomposition des services, la vérification, et le test de l'implémentation de chorégraphie. Le premier point-clé de notre environnement intégré est de représenter le passage de valeurs entre les services en utilisant la technique symbolique et un solveur SMT. Cette technique nous permet de réduire les faux négatifs et de contourner le problème d'explosion combinatoire de l'espace d'états, ces problèmes sont durs à l'abstraction et à l'énumération des valeurs pour les approches existantes basées données. Le second point-clé est le test passif boîte noire de l'implémentation de chorégraphie. Il ne nécessite pas d'accéder au code source, ni de rendre indisponible l'implémentation pendant le processus de test. Notre environnement intégré est mis en œuvre dans nos outils qui sont disponibles en téléchargement ou à utiliser en ligne à l’adresse http://schora.lri.fr. / Service-oriented engineering is an emerging software development paradigm for distributed collaborative applications. Such an application is made up of several entities abstracted as services, each of them being for example a Web application, a Web service, or even a human. The services can be developed independently and are composed to achieve common requirements through interactions among them. Service choreographies define such requirements from a global perspective, based on interactions among a set of participants. This thesis aims to formalize the problems and attempts to develop a framework by which service choreographies can be developed correctly for both top-down and bottom-up approaches. It consists in analyzing the relation between a choreography specification and a choreography implementation at both model level and real implementation level. Particularly, it concerns the composition/decomposition service design, the verification, and the testing of choreography implementation. The first key point of our framework is to support value-passing among services by using symbolic technique and SMT solver. It overcomes false negatives or state space explosion issues due by abstracting or limiting the data domain of value-passing in existing approaches. The second key point is the black-box passive testing of choreography implementation. It does not require neither to access to source codes nor to make the implementation unavailable during the testing process. Our framework is fully implemented in our toolchains, which can be downloaded or used online at address: http://schora.lri.fr.