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.

Le cycle de vie du logiciel regroupe plusieurs activités comme l'analyse, la conception, la production, le test et le déploiement. Cette dernière activité est un procédé complexe composé de sous activités comme la configuration, l'installation ou la mise à jour. La complexité et l'importance du déploiement a augmenté récemment avec l'évolution des réseaux et la construction d'applications à base de composants. Il est maintenant envisageable d'imaginer des solutions permettant le déploiement automatisé de logiciels en assurant que chaque utilisateur recevra la version du logiciel la plus cohérente et la mieux adaptée à ses besoins et à son environnement tout en respectant les stratégies de déploiement de l'entreprise. Il existe de nombreuses approches et outils de déploiement, mais très peu permettent de couvrir entièrement le cycle de vie du déploiement ou alors en imposant des contraintes fortes. <br /><br />Cette thèse propose un environnement de déploiement nommé ORYA, c'est à dire une plate-forme offrant un support automatisé aux activités du cycle de vie du déploiement. ORYA est basé sur la réutilisation et l'intégration des outils de déploiement existants. Pour cela, nous proposons une abstraction des différents acteurs et entités du déploiement, ainsi qu'une infrastructure permettant de faire interopérer des outils hétérogènes et ne se connaissant pas. Ce travail traite plus particulièrement de l'activité de sélection avec l'utilisation d'un modèle de composant générique et la mise en place d'un framework basé sur un système d'annotations et de règles. La deuxième activité étudiée en détail est celle de l'installation qui est basée sur un langage de procédés permettant la description et la réalisation des procédés dans le monde réel.<br /><br />Une implémentation d'ORYA a été réalisée afin de valider notre approche dans le cadre d'une expérimentation industrielle en vraie grandeur..

Ces dernières années ont vu l'émergence d'architectures orientées services (SOA) conçues pour faciliter la création, l'exposition, l'interconnexion et la réutilisation d'applications à base de services. Les services Web sont la réalisation la plus importante de cette architecture SOA. Ce sont des applications auto descriptives et modulaires fournissant un modèle simple de programmation et de déploiement d'applications. La composition de services Web, en particulier l'orchestration, est au coeur de l'ingénierie à base de services (SOC pour Service Oriented Computing) puisque elle supporte la construction de nouveaux services composés à partir de services de base. De son côté, WS-BPEL (ou BPEL) s'est imposé depuis 2005 comme le langage standard d'orchestration de services Web. Cette thèse de Doctorat s'articule autour du test fonctionnel de l'orchestration de services décrite en langage BPEL, qui consiste à établir la conformité de l'implantation d'un service composé par rapport à sa spécification. Nos activités de recherche ont été motivées par les caractéristiques spécifiques de la composition de services surtout celle décrite en BPEL, et par la nécessité d'automatisation des tests. L'objectif de cette thèse est double : d'une part, proposer une modélisation formelle de l'orchestration de services, et d'autre part, proposer une méthode de test complète de l'orchestration de services, allant de la modélisation formelle de l'orchestration à l'exécution des tests, incluant la génération automatique de cas de test. Notre modèle formel (appelé WS-TEFSM) permet de décrire une grande partie de BPEL et prend en considération les propriétés temporelles de la composition de service. La modélisation formelle est la première phase de notre approche de test. Par conséquent, nous utilisons le modèle formel résultant pour la génération de cas de test satisfaisant un ensemble d'objectifs de test. L'automatisation de la génération de cas de test a été mise en oeuvre par l'implémentation d'une stratégie efficace d'exploration partielle de l'espace d'états (i.e. Hit-Or-Jump) dans le simulateur IF. Pour se focaliser seulement sur les erreurs potentielles du service orchestrateur (service composé), nous proposons une approche de test boîte grise consistant à simuler les services partenaires de cet orchestrateur. Nous avons abordé ces problématiques à la fois d'un point de vue théorique et pratique. En plus de la proposition d'une modélisation formelle de l'orchestration de services et d'un algorithme de génération de cas de test temporisés, nous avons implémenté ces deux concepts en développant deux prototypes. BPEL2IF permet de transformer une orchestration de services décrite en BPEL en une spécification formelle à base d'automates temporisés (spécification IF). TestGen-IF permet de dériver automatiquement des cas de test temporisés. Enfin, pour valider notre démarche, nous avons appliqué notre approche de test à des cas d'études de taille réelle.

Cette these présente des concepts, modèles et outils pour la<br />construction de systèmes informatiques dans le cadre des services electroniques disponibles<br />partout et n'importe quand (Everywhere Anytime Computing, AEC). Dans cette thèse nous<br />considérons qu'un cadre de conception et de développement dans le contexte de l'AEC doit<br />répondre aux points suivants: gestion de l'intermittance des communications, la composition<br />des systèmes, le respect de l'autonomie des entités, et l'interopérabilité. Pour repondre aux<br />trois premiers points le modèle algèbrique d'infrastructure nommé Mouvement, Interaction,<br />Computation (MIC*) est proposé. L'autonomie des agents est garantie grâce a l'integrité<br />structurelle. Le modèle d'interaction est persistant ce qui permet de s'affranchir des intermittences<br />du medium de communication. La composition des systemes est realisée par la<br />composition des environnements de deploiement. L'interopérabilité est abordée par la coordination.<br />Les protocoles de coordination sont représentés comme des graphes de dependance.<br />Nous avons presenté le lien formel ainsi que le moyen concret pour valider des séquences de<br />ressources par rapport à un protocole de coordination donné. Finalement, nous proposons un<br />cadre de conception des systèmes informatiques dans le contexte de l'AEC ou chaque système<br />est spécifié comme une société artificielle, peuplée d'agents autonomes, ouverte et interopérable<br />avec d'autres sociétés en coordonnant certaines activités. Nous avons pu implémenter et tester<br />nos approches grâce à une plate forme de simulation où un utilisateur peut naviguer à travers<br />un monde virtuel et interagir avec différents services.

Récemment, l'approche à services est apparue en ayant pour but de construire des applications à partir d'entités logicielles, nommées services. Un service fournit un ensemble de fonctionnalités définies par une description de services. A partir de cette description, un consommateur de service peut rechercher un service qui corresponde à ses besoins, le sélectionner et l'invoquer. La construction d'applications par composition de services demeure néanmoins une activité complexe puisqu'il faut traiter conjointement les aspects métier et techniques ; la composition doit satisfaire aux exigences fonctionnelles et non-fonctionnelles ainsi que respecter les contraintes des technologies à services liées, notamment, à l'hétérogénéité des plates-formes. Par ailleurs, les points forts de l'architecture à services, qui sont la distribution et le déploiement des services sur des platesformes hétérogènes, ouvrent d'importantes failles de sécurité. Nous proposons une approche dirigée par les modèles pour simplifier la réalisation d'applications basées sur une orchestration de services hétérogènes en prenant en considération les aspects de sécurité dès l'étape de conception. Pour cela, nous avons défini deux méta-modèles : l'un pour l'orchestration de services et l'autre pour la sécurité, ainsi que des liens entre ces méta-modèles dans le but d'étendre l'orchestration avec des propriétés de sécurité. Ainsi, il est possible de réaliser des modèles d'orchestration de services hétérogènes et sécurisés conformes aux méta-modèles. A partir de ces modèles, nous générons le code nécessaire à l'exécution de l'orchestration. L'exécution se fait en fonction des modèles définis dans la phase de conception et des services disponibles qui répondent aux spécifications. Notre approche a été validée avec la plate-forme Secure FOCAS, qui a été réalisée dans le cadre du projet Européen ITEA SODA.

Cette thèse traite du problème du développement d'espaces intelligents par l'utilisateur final sous l'angle de l'Interaction Homme-Machine et de l'Intelligence Ambiante. Dans les processus actuels de développement, l'utilisateur est un consommateur contraint par un système pensé et réalisé par d'autres. L'objectif de cette thèse est de redonner le pouvoir à l'utilisateur final par le biais d'outils adaptés au développement d'espaces intelligents. Cette thèse retient l'habitat intelligent comme lieu de vie privilégié. Ses contributions incluent : (1) DisQo (Dispositifs du QuOtidien), une nouvelle méthode d'investigation des besoins, réalisable au domicile de familles, qui sollicite l'imagination et assure un juste équilibre entre contrôle expérimental, respect de la sphère privée et validité écologique des résultats ; (2) Un espace de classification pour une lecture comparative systématique et synthétique des outils portant sur le développement et la programmation d'habitats intelligents. Cette taxonomie met en évidence le peu d'avancées en édition multisyntaxe de même pour l'aide à la mise au point de programmes ; (3) KISS (Knit Your Ideas into Smart Spaces), un outil de programmation et de mise au point dont le langage de programmation est de type déclaratif orienté règles, avec potentiel d'égale opportunité syntaxique entre langue française pseudonaturelle (LPN) et langage visuel iconique. La technique d'interaction de construction des programmes LPN s'appuie sur l'utilisation de menus dont les options sont calculées dynamiquement assurant ainsi la découverte progressive du langage ainsi que l'extensibilité et la correction syntaxique et sémantique des programmes. La mise au point peut se pratiquer, au choix, dans le monde physique ou dans un monde dual numérique. L'évaluation de KISS dans DOMUS, un habitat intelligent d'expérimentation, montre que les utilisateurs parviennent à programmer un scénario réaliste de la vie réelle.

L'informatique ubiquitaire envahit de plus en plus nos activités quotidiennes. Cela a pour effet que nous sommes de plus en plus demandeurs de services réagissant dynamiquement au contexte dans lequel nous évoluons. Ces services doivent alors s'adapter à l'environnement dans lequel ils sont utilisés, si possible de façon automatique. Ces dernières années, d'importantes avancées dans le développement de systèmes auto-adaptables ont été faites et ont pu être intégrées dans les logiciels. Néanmoins, il est nécessaire d'étudier des modèles formels et les outils associés pour définir au mieux l'auto-adaptation en vue de garantir la fiabilité, l'extensibilité et la réutilisabilité de ces systèmes, ceci dans un objectif de proposer des artefacts communs et bien définis pour les processus de conception de des applications auto-adaptables. La plupart des approches existantes se concentrent sur l'un des artefacts de ces systèmes auto-adaptables, habituellement sous forme d'un mécanisme ad-hoc. De plus, la communauté manque de standards de comparaison permettant l'évaluation de ces mécanismes d'adaptation et leur fiabilité. Dans cette thèse, pour faire face à ces problématiques, nous proposons un modèle formel permettant de préserver la qualité de service (QoS pour Quality of Service en anglais) à l'aide de contrats dans des applications reconfigurables à base de composants à l'exécution. Notre contribution comprend deux parties. Tout d'abord, nous proposons une solution complète allant de la définition d'un modèle formel de reconfiguration d'un système auto-adaptable fiable jusqu'à l'expérimentation, en démontrant l'applicabilité de l'approche dans une plate-forme à composants reconfigurables. Finalement, nous identifions et définissons des propriétés propres aux logiciels auto-adaptables permettant de les évaluer et de les comparer. Dans notre première contribution, nous identifions quatre éléments principaux : un modèle formel, une architecture de l'approche, une implémentation, et une évaluation sur deux expériences. Notre modèle formel définit un modèle de boucle de contrôle autonome permettant des reconfigurations autonomes. Le modèle propose des propriétés de fiabilité et se base sur la théorie de transformation des graphes typés attribués. Nous utilisons ce type de graphes et de transformations pour définir la structure des applications à base de composants, les contrats de QoS, et les règles de reconfiguration. Ces éléments sont définis par des structures typées qui garantissent que les instances correspondantes sont conformes au modèle. De plus, nous spécifions un ensemble d'opérations pour la reconfiguration dynamique en utilisant ces définitions. Notre approche bénéficie des théorèmes utilisés dans la transformation de graphes, pour garantir que le processus de reconfiguration soit résiliable, atomique, et vérifiable avec les règles structurelles définies dans les applications à base de composants. Pour faire face à l'imprévisibilité inhérente au changement de contexte, nous définissons une machine à états finis que gère à la fois les contrats qui sont respectés ainsi que ceux qui ne le sont pas. Nous développons une architecture pour mettre en œuvre notre modèle formel par l'intermédiaire d'une représentation, au moment de l'exécution, de l'application et des contrats de QoS associés sous forme de graphes. De plus, cette représentation permet la mise en place d'une liaison causale entre les graphes et l'application dont la cohérence est maintenue et garantie à l'aide de fonctions. Nous mettons en œuvre cette architecture sous la forme de composants SCA (Service Component Architecture pour son acronyme en anglais) à l'aide du cadre logiciel F RA SCATI, une plate-forme intergicielle multi-échelle définie dans l'équipe ADAM. Finalement, nous présentons une évaluation de notre expérience par un test de performance (benchmark) sur deux cas d'étude. Les résultats obtenus nous permettent de conclure l'applicabilité de l'approche proposée. Avec notre deuxième contribution, notre objectif est de faire face au manque actuel de méthodes de vérification des instances du modèle de boucle de contrôle de type MAPE-K (Monitor, Analysis, Planning, Execution et Knowledge par son acronyme en anglais). Ce modèle a été proposé sans qu'aucune propriété standardisée ne soit définie et qui pourrait permettre la comparaison des réalisations de cette boucle de contrôle. Nous avons identifié, à partir d'une étude bibliographique conséquente, un ensemble de propriétés inhérentes aux systèmes auto-adaptables. Nous avons proposé un ensemble de propriétés associées à cette étude. Parmi les propriétés identifiées les plus importantes, nous pouvons citer l'adaptation atomique, le temps de configuration (settling-time), la terminaison, la cohérence structurelle, la robustesse, le dépassement de ressources et la stabilité. Pour valider notre approche, nous avons analysé et vérifié les hypothèses pour les cinq premières propriétés. Avec notre première contribution, nous proposons des avancées dans le domaine de l'ingénierie logicielle pour les applications auto-adaptables. Avec notre deuxième contribution, nous apportons des éléments tangibles pour la standardisation des propriétés pour l'évaluation des systèmes auto-adaptables.

Les systèmes d'information d'entreprise actuels s'articulent autour d'applications centrales lourdes, qui ne fournissent pas l'agilité nécessaire pour survivre dans un environnement économique hautement concurrentiel. De nombreux acteurs (unités commerciales, individus, équipes et communautés) doivent introduire leurs propres applications pour pallier à ces limitations, avec pour résultat un système d'information fragmenté, incohérent et impossible à gouverner. Cette étude propose un paradigme d'architecture d'entreprise alternatif, qui s'appuie sur une décomposition plus fine du système d'information et une distribution différente des responsabilités. Il permet à tout acteur de contribuer au système d'information en introduisant des fragments, privés ou partagés avec d'autres acteurs, qui peuvent ensuite être composés pour former des applications dédiées à un profil. Les récents mécanismes de l'informatique sociale sont proposés pour gérer les volumes potentiels importants de fragments émergeant de la communauté d'employés. L'objectif des systèmes d'informations sociaux est à la fois d'améliorer la cohérence et la gouvernabilité du système d'information de l'entreprise et d'exploiter l'intelligence et l'énergie collective de l'entreprise à des fins d'agilité métier maximale.

There is an increasing trend to consider the processes of an organization as one of its highly valuable assets. Processes are the reusable assets of an organization which define the procedures of routine working for accomplishing its goals. The software industry has the potential to become one of the most internationally dispersed high-tech industry. With growing importance of software and services sector, standardization of processes is also becoming crucial to maintain credibility in the market. Software development processes follow a lifecycle that is very similar to the software development lifecycle. Similarly, multiple phases of a process development lifecycle follow an iterative/incremental approach that leads to continuous process improvement. This incremental approach calls for a refinement based strategy to develop, execute and maintain software development processes. This thesis develops a conceptual foundation for refinement based development of software processes keeping in view the precise requirements for each individual phase of process development lifecycle. It exploits model driven engineering to present a multi-metamodel framework for the development of software processes, where each metamodel corresponds to a different phase of a process. A process undergoes a series of refinements till it is enriched with execution capabilities. Keeping in view the need to comply with the adopted standards, the architecture of process modeling approach exploits the concept of abstraction. This mechanism also caters for special circumstances where a software enterprise needs to follow multiple process standards for the same project. On the basis of the insights gained from the examination of contemporary offerings in this domain, the proposed process modeling framework tends to foster an architecture that is developed around the concepts of ''design by contract" and ''design for reuse". This allows to develop a process model that is modular in structure and guarantees the correctness of interactions between the constituent activities. Separation of concerns being the motivation, data-flow within a process is handled at a different abstraction level than the control-flow. Conformance between these levels allows to offer a bi-layered architecture that handles the flow of data through an underlying event management system. An assessment of the capabilities of the proposed approach is provided through a comprehensive patterns-based analysis, which allows a direct comparison of its functionality with other process modeling approaches.

La maintenance consomme une grande partie du coût de développement des logiciels ce qui rend l'optimisation de ce coût parmi les enjeux importants dans le monde du génie logiciel. Dans cette thèse nous visons à optimiser ce coût par rendre ces maintenances modulaires. Pour atteindre cet objectif, nous définissons des transformations des architectures des programmes qui permettent de transformer le programme à maintenir vers une architecture qui facilite la tâche de maintenance voulue. Nous nous concentrons plus sur la transformation entre les architectures à propriétés de modularité duales tels que les patrons de conception Composite et Visiteur. Dans ce contexte, nous définissons une transformation automatique et réversible basée sur le refactoring entre un programme structuré selon le Composite et sa structureVisiteur correspondante. Cette transformation est validée par la génération d'une précondition qui garantit statiquement sa réussite. Elle est aussi adaptée afin qu'elle prenne en compte la transformation de quatre variations du patron Composite et est validée sur le programme JHotDraw qui comporte ces quatre variations. Nous définissons aussi une transformation réversible au sein du patron Singleton afin de pouvoir bénéficier de l'optimisation par l'introduction de ce patron et la souplesse par sa suppression selon les exigences de l'utilisateur du logiciel.