Des familles de logiciels similaires proviennent fréquemment de pratiques de réutilisation de clones de logiciels existants, qui sont ensuite enrichis ou dépouillés de fonctionnalités pour suivre de nouvelles exigences. Avec le temps, ces variantes se multiplient et se complexifient, et il devient difficile de les maintenir, de les faire évoluer. L’ingénierie des lignes de produits logiciels regroupe un ensemble de méthodes visant à faciliter le développement et la gestion de telles collections de logiciels similaires. Documenter la variabilité est le point central de ce paradigme ; on la représente à travers des modèles de variabilité, qui servent de supports à la grande majorité des processus propres à l’ingénierie des lignes de produits. La migration complète ou partielle de ces familles de logiciels vers des approches de type lignes de produits permet la simplification de leur exploitation. La rétro-ingénierie, la modélisation et la gestion de la variabilité sont reconnues comme une phase cruciale et ardue de cette migration. Par conséquent, de nombreuses approches ont été proposées pour étudier des descriptions de familles de logiciels dans ce but. Plusieurs d’entre elles s’appuient sur l’analyse formelle de concepts, un cadre mathématique de groupement hiérarchique qui organise un ensemble d’objets et leurs descriptions dans une structure canonique mettant naturellement en évidence leurs aspects communs et variables.Dans ce manuscrit, nous défendons l'idée que l’analyse formelle de concepts, plus qu’un outil, offre un véritable cadre structurel et réutilisable à l’étude de la variabilité des familles de produits.Dans un premier temps, nous établissons un panorama des informations sur la variabilité qui sont mises en évidence grâce à ce formalisme, et discutons de son spectre d’applicabilité. Nous étudions les points communs entre les structures conceptuelles produites par l’analyse formelle de concepts et les modèles de variabilité. Dans un second temps, nous illustrons l’utilisation originale de ces structures conceptuelles comme support à des opérations de conception et de recherche d’informations. Enfin, nous élargissons notre champ d’étude aux informations plus complexes définies par des modèles de variabilité qui ont été étendus pour en améliorer l’expressivité, et dont la rétro-ingénierie est encore peu étudiée à ce jour. Nous montrons comment certaines propriétés de l’analyse formelle de concepts permettent de généraliser son utilisation à des descriptions de variantes plus complexes, et étudions son application pour la manipulation d’attributs multivalués et de cardinalités, en complément des caractéristiques booléennes traditionnelles. Nous évaluons notre approche sur des données issues de dépôts tels que SPLOT, fork-insight et de matrices de comparaison de produits de wikipedia. / Software families often rise from reuse practices as cloning existing software products which are then enhanced or pruned to fulfill new requirements. With time, these variants grow in number and in complexity, and become more and more complex to maintain. Software product line engineering gathers a set of methods that aims at facilitating the management and development of such collections of existing variants. Documenting variability is the central point of this paradigm; This variability is represented in variability models that support a large part of software product line engineering processes.The partial or complete migration from software families to a product line approach eases their exploitation.Reverse-engineering, modeling and managing variability are known as crucial tasks of the migration: therefore, numerous methods have been proposed to study descriptions of software families for this goal.Some of them are based on formal concept analysis, a mathematical framework for hierarchical clustering which organises set of objects and their descriptions in canonical structures highlighting naturally their commonalities and variability.In this thesis, we defend that formal concept analysis, more than a tool, is a relevant structural, reusable and extensible framework to study variability of software families.First, we propose an overview of variability information which is highlighted thanks to this framework, and we discuss its scope of applicability.We study the common points between the conceptual structures of formal concept analysis and variability models.Then, we show how to use these conceptual structures to support research and modeling operations.Finally, we broaden the scope of this study to take into account more complex information about extended variability.We evaluate our method on data taken from the SPLOT repository, fork-insight and product comparison matrices from wikipedia.

Nous avons commencé la thèse par la littérature d'enquête sur les approches SPLE et CbyC dans l'état de l'art. Sur la base de l'aperçu et des connaissances obtenues, nous avons analysé les problèmes existants et suggéré des moyens de les résoudre pour notre objectif principal. Nous avons proposé dans le chapitre 2 une méthodologie pour développer des lignes de produits afin que les produits générés soient corrects par construction. Notre intention principale est qu'un utilisateur n'a pas besoin de connaître le processus de génération de produit mais peut recevoir un produit final correct en sélectionnant une configuration de fonctionnalité. En utilisant la méthodologie, les produits finaux sont générés automatiquement et leur exactitude est garantie. À la suite de cette proposition, nous sommes passés au chapitre 3 pour définir la langue de FFML qui est utilisé pour l'écriture de modules. Le mécanisme de réutilisation et de modification, défini pour la langue et appliqué à toutes sortes d'artefacts (spécification, code et preuve de précision) réduit l'effort de programmation. Au chapitre 4, nous nous sommes concentrés sur la définition des mécanismes de composition pour la composition des modules FFML et les intégrons à l'outil FFML Product Generator. L'évaluation de notre méthodologie est réalisée par le développement de deux lignes de produits logiciels, le compte bancaire SPL et le SPL de poker, ce dernier étant un peu plus complexe que le premier. Dans l'évaluation, nous avons souligné les avantages et la limitation de notre méthodologie. / We began the thesis by survey literature on SPLE and CbyC approaches in the State of the Art. Based on the overview and the insights obtained, we have analyzed the existing problems and suggested ways to solve them for our main goal. We have proposed in Chapter 2 a methodology to develop product lines such that the generated products are correct-by-construction. Our main intention is that a user does not need to know the product generation process but can receive a correct final product from selecting a configuration of features. Using the methodology, the final products are generated automatically and their correctness is guaranteed. Following this proposal, we have moved in Chapter 3 to define the FFML language that is used for writing modules. The reuse and modification mechanism, defined for the language and applied to all kinds of artifacts (specification, code and correctness proof), reduce the programming effort. In Chapter 4, we have focused on defining the composition mechanisms for composing FFML modules and embedded them into the FFML Product Generator tool. The evaluation of our methodology is performed through the development of two software product lines, the Bank Account SPL and the Poker SPL, the latter being a bit more complex than the former. In the evaluation, we have highlighted the advantages and the limitation of our methodology.

Le cloud computing a été considéré comme une option pour exécuter des applications de calcul haute performance. Bien que les plateformes traditionnelles de calcul haute performance telles que les grilles et les supercalculateurs offrent un environnement stable du point de vue des défaillances, des performances, et de la taille des ressources, le cloud computing offre des ressources à la demande, généralement avec des performances imprévisibles mais à des coûts financiers abordables. Pour surmonter les limites d’un cloud individuel, plusieurs clouds peuvent être combinés pour former une fédération de clouds, souvent avec des coûts supplémentaires légers pour les utilisateurs. Une fédération de clouds peut aider autant les fournisseurs que les utilisateurs à atteindre leurs objectifs tels la réduction du temps d’exécution, la minimisation des coûts, l’augmentation de la disponibilité, la réduction de la consommation d’énergie, pour ne citer que ceux-Là. Ainsi, la fédération de clouds peut être une solution élégante pour éviter le sur-Approvisionnement, réduisant ainsi les coûts d’exploitation en situation de charge moyenne, et en supprimant des ressources qui, autrement, resteraient inutilisées et gaspilleraient ainsi de énergie. Cependant, la fédération de clouds élargit la gamme des ressources disponibles. En conséquence, pour les utilisateurs, des compétences en cloud computing ou en administration système sont nécessaires, ainsi qu’un temps d’apprentissage considérable pour maîtrises les options disponibles. Dans ce contexte, certaines questions se posent: (a) Quelle ressource du cloud est appropriée pour une application donnée? (b) Comment les utilisateurs peuvent-Ils exécuter leurs applications HPC avec un rendement acceptable et des coûts financiers abordables, sans avoir à reconfigurer les applications pour répondre aux normes et contraintes du cloud ? (c) Comment les non-Spécialistes du cloud peuvent-Ils maximiser l’usage des caractéristiques du cloud, sans être liés au fournisseur du cloud ? et (d) Comment les fournisseurs de cloud peuvent-Ils exploiter la fédération pour réduire la consommation électrique, tout en étant en mesure de fournir un service garantissant les normes de qualité préétablies ? À partir de ces questions, la présente thèse propose une solution de consolidation d’applications pour la fédération de clouds qui garantit le respect des normes de qualité de service. On utilise un système multi-Agents pour négocier la migration des machines virtuelles entre les clouds. En nous basant sur la fédération de clouds, nous avons développé et évalué une approche pour exécuter une énorme application de bioinformatique à coût zéro. En outre, nous avons pu réduire le temps d’exécution de 22,55% par rapport à la meilleure exécution dans un cloud individuel. Cette thèse présente aussi une architecture de cloud baptisée « Excalibur » qui permet l’adaptation automatique des applications standards pour le cloud. Dans l’exécution d’une chaîne de traitements de la génomique, Excalibur a pu parfaitement mettre à l’échelle les applications sur jusqu’à 11 machines virtuelles, ce qui a réduit le temps d’exécution de 63% et le coût de 84% par rapport à la configuration de l’utilisateur. Enfin, cette thèse présente un processus d’ingénierie des lignes de produits (PLE) pour gérer la variabilité de l’infrastructure à la demande du cloud, et une architecture multi-Cloud autonome qui utilise ce processus pour configurer et faire face aux défaillances de manière indépendante. Le processus PLE utilise le modèle étendu de fonction avec des attributs pour décrire les ressources et les sélectionner en fonction des objectifs de l’utilisateur. Les expériences réalisées avec deux fournisseurs de cloud différents montrent qu’en utilisant le modèle proposé, les utilisateurs peuvent exécuter leurs applications dans un environnement de clouds fédérés, sans avoir besoin de connaître les variabilités et contraintes du cloud. / Cloud computing has been seen as an option to execute high performance computing (HPC) applications. While traditional HPC platforms such as grid and supercomputers offer a stable environment in terms of failures, performance, and number of resources, cloud computing offers on-Demand resources generally with unpredictable performance at low financial cost. Furthermore, in cloud environment, failures are part of its normal operation. To overcome the limits of a single cloud, clouds can be combined, forming a cloud federation often with minimal additional costs for the users. A cloud federation can help both cloud providers and cloud users to achieve their goals such as to reduce the execution time, to achieve minimum cost, to increase availability, to reduce power consumption, among others. Hence, cloud federation can be an elegant solution to avoid over provisioning, thus reducing the operational costs in an average load situation, and removing resources that would otherwise remain idle and wasting power consumption, for instance. However, cloud federation increases the range of resources available for the users. As a result, cloud or system administration skills may be demanded from the users, as well as a considerable time to learn about the available options. In this context, some questions arise such as: (a) which cloud resource is appropriate for a given application? (b) how can the users execute their HPC applications with acceptable performance and financial costs, without needing to re-Engineer the applications to fit clouds' constraints? (c) how can non-Cloud specialists maximize the features of the clouds, without being tied to a cloud provider? and (d) how can the cloud providers use the federation to reduce power consumption of the clouds, while still being able to give service-Level agreement (SLA) guarantees to the users? Motivated by these questions, this thesis presents a SLA-Aware application consolidation solution for cloud federation. Using a multi-Agent system (MAS) to negotiate virtual machine (VM) migrations between the clouds, simulation results show that our approach could reduce up to 46% of the power consumption, while trying to meet performance requirements. Using the federation, we developed and evaluated an approach to execute a huge bioinformatics application at zero-Cost. Moreover, we could decrease the execution time in 22.55% over the best single cloud execution. In addition, this thesis presents a cloud architecture called Excalibur to auto-Scale cloud-Unaware application. Executing a genomics workflow, Excalibur could seamlessly scale the applications up to 11 virtual machines, reducing the execution time by 63% and the cost by 84% when compared to a user's configuration. Finally, this thesis presents a product line engineering (PLE) process to handle the variabilities of infrastructure-As-A-Service (IaaS) clouds, and an autonomic multi-Cloud architecture that uses this process to configure and to deal with failures autonomously. The PLE process uses extended feature model (EFM) with attributes to describe the resources and to select them based on users' objectives. Experiments realized with two different cloud providers show that using the proposed model, the users could execute their application in a cloud federation environment, without needing to know the variabilities and constraints of the clouds.