L'adaptation en-ligne du logiciel de tolérance aux fautes permet de renforce la sûreté de fonctionnement du système et prenant en compte son environnement. L'adaptation nécessite de nouvelles techniques de conception. Ces travaux visent à comprendre et maîtriser l'impact des modifications du logiciel de tolérance aux fautes en opération sur les fonctionnalités du système, pour en maîtriser les effets de bords. L'approche proposée introduit une architecture réflexive à composants et une modélisation du logiciel. Un modèle structurel du logiciel permet de calculer et appliquer les modifications du contenu du logiciel. Un modèle comportemental décrit les observations attendues en fonctionnement. Il permet de déterminer les états permettant d'appliquer les modifications, d'amener et de maintenir le système dans ces états. Ces travaux montrent que, grâce aux capacités de manipulation et de contrôle en ligne du logiciel, la modification des mécanismes de tolérance aux fautes peut être réalisée en ligne de manière maîtrisée.

Les systèmes logiciels s'orientent vers des environnements de plus en plus hétérogènes et dynamiques. Cette évolution est induite par différents facteurs : explosion des dispositifs embarqués avec de fortes capacités de calcul, adoption rapide des services distants fournis par des tiers, mobilité des usagers et évolution du contexte associé, etc. Ces facteurs ouvrent de grandes possibilités pour la construction de nouveaux services numériques dans des domaines aussi divers que la santé, le divertissement, la domotique, ou encore le transport. Ces nouveaux domaines d'applications demandent la mise en œuvre des opérations d'intégration dans des contextes dynamiques et hétérogènes. Il est aujourd'hui admis que les approches à services facilitent l'intégration logicielle par la définition de protocoles standard de découverte et de liaison. La problématique d'intégration, au sens médiation, reste néanmoins entière. Le problème principal abordé par cette thèse est l'intégration de services dans des contextes hétérogènes et dynamiques. Plus précisément, nous avons conçu un modèle à composant spécifique à l'intégration logicielle, nommé CILIA. Ce modèle repose sur des composants, appelés médiateurs, et sur un langage d'assemblage de ces médiateurs. CILIA reprend les grands principes du Génie Logiciel tels que l'abstraction, la séparation de préoccupations et la modularité, et s'appuie sur des patrons d'intégration bien connus (Enterprise Integration Patterns). CILIA est implanté sous la forme d'un framework dynamique qui permet la mise à jour à l'exécution des solutions d'intégration. Ce framework CILIA est pleinement opérationnel et disponible en open source. Il est utilisé dans plusieurs projets collaboratifs.

Les systèmes logiciels s'orientent vers des environnements de plus en plus hétérogènes et dynamiques. Cette évolution est induite par différents facteurs : explosion des dispositifs embarqués avec de fortes capacités de calcul, adoption rapide des services distants fournis par des tiers, mobilité des usagers et évolution du contexte associé, etc. Ces facteurs ouvrent de grandes possibilités pour la construction de nouveaux services numériques dans des domaines aussi divers que la santé, le divertissement, la domotique, ou encore le transport. Ces nouveaux domaines d'applications demandent la mise en œuvre des opérations d'intégration dans des contextes dynamiques et hétérogènes. Il est aujourd'hui admis que les approches à services facilitent l'intégration logicielle par la définition de protocoles standard de découverte et de liaison. La problématique d'intégration, au sens médiation, reste néanmoins entière. Le problème principal abordé par cette thèse est l'intégration de services dans des contextes hétérogènes et dynamiques. Plus précisément, nous avons conçu un modèle à composant spécifique à l'intégration logicielle, nommé CILIA. Ce modèle repose sur des composants, appelés médiateurs, et sur un langage d'assemblage de ces médiateurs. CILIA reprend les grands principes du Génie Logiciel tels que l'abstraction, la séparation de préoccupations et la modularité, et s'appuie sur des patrons d'intégration bien connus (Enterprise Integration Patterns). CILIA est implanté sous la forme d'un framework dynamique qui permet la mise à jour à l'exécution des solutions d'intégration. Ce framework CILIA est pleinement opérationnel et disponible en open source. Il est utilisé dans plusieurs projets collaboratifs. / Software systems are moving toward highly dynamic and heterogeneous environments. This dynamism is derived by several factors: the massive arrival of embedded devices with computing capabilities, the rapid adoption of newer distributed services provided by third parties, the user mobility and the constantly changing context, etc. These factors open up great opportunities for the construction of new and innovative services on several application domains, such as health-care systems, entertainment systems, home automation systems, transportation or traceability systems. These new application areas require the implementation of integration operations in dynamic and heterogeneous environments. It is well known that service-oriented computing eases the implementation of integrating systems by defining standard protocols to perform the discovery and the binding. However, some interoperability concerns, such as mediating, have been still unresolved. In this work we address the integration concern of service integration in dynamic and highly evolving environments. Specifically, we have developed an integration-specific component model called CILIA. This model is based on components, called mediators, and its assembly language. CILIA respects software engineering principles such as abstraction, separation of concerns, modularity, and anticipation of change and also it is influenced by the well-known enterprise integration patterns (EIP). CILIA has been developed as a dynamic framework that allows us to perform dynamic modifications at run-time on the integrated solutions. This framework is entirely developed and operational. It is available as an open source project and has been used by several collaborative projects.

L'adaptation en-ligne du logiciel de tolérance aux fautes permet de renforce la sûreté de fonctionnement du système et prenant en compte son environnement. L’adaptation nécessite de nouvelles techniques de conception. Ces travaux visent à comprendre et maîtriser l'impact des modifications du logiciel de tolérance aux fautes en opération sur les fonctionnalités du système, pour en maîtriser les effets de bords. L’approche proposée introduit une architecture réflexive à composants et une modélisation du logiciel. Un modèle structurel du logiciel permet de calculer et appliquer les modifications du contenu du logiciel. Un modèle comportemental décrit les observations attendues en fonctionnement. Il permet de déterminer les états permettant d’appliquer les modifications, d’amener et de maintenir le système dans ces états. Ces travaux montrent que, grâce aux capacités de manipulation et de contrôle en ligne du logiciel, la modification des mécanismes de tolérance aux fautes peut être réalisée en ligne de manière maîtrisée. / On-line fault tolerance adaptation aims at enforcing system dependability by taking into account operational conditions and environment. Adapting the system requires new design techniques. This work aims at understanding and mastering the impact of such software modification in operation, especially regarding side effects on functionalities and dependability properties. Our approach relies on a reflective architecture based on components and models of the software that reflects on the one hand the content of the software in terms of state and algorithms (architectural model) and on the other hand the expected correct behaviour (behavioural model). The first one is used to determine the modifications and apply them at runtime, and the second one is used to drive the system in a state in which modifications can be done consistently, and maintain the system in such a state. We show that; thanks to manipulation capabilities and execution control, we can master the modification of fault tolerance software and ensure correctness properties.

L'objectif de cette thèse est de contribuer au développement de méthodes et d'outils<br />pour l'adaptation de composants logiciels et pour leur coordination en environnement<br />dynamique.<br />Nous proposons une capture des mécanismes de l'adaptabilité dans un modèle de<br />composants générique basé sur la réflexivité et les techniques objet. Ces composants<br />reposent sur un service de surveillance de l'environnement et sur un intergiciel de coordination<br />des adaptations. La coordination inclut la gestion des dépendances entre les<br />composants interagissants et/ou concurrents.<br />En instaurant la séparation des préoccupations, notre approche facilite la tâche du<br />développeur à qui nous offrons des langages déclaratifs pour spécifier les politiques qui<br />contrôlent les adaptations des composants et leur coordination dans des scripts séparés.<br />Nous avons montré l'utilité de notre modèle, appelé Aceel, en l'utilisant pour développer<br />une application vidéo et un navigateurWeb adaptables en environnement mobile.

L'informatique pervasive promeut une vision d'un cadre dans lequel un patchwork de ressources hétérogènes et volatiles est intégré dans les environnements du quotidien. Ces ressources, matérielles ou logicielles, coopèrent de manière transparente, souvent aux travers d'applications, pour fournir des services à haute valeur ajoutée adaptés à chaque utilisateur et son environnement, grâce à la notion de contexte. Ces applications sont déployées dans un large spectre d'environnements d'exécution, allant d'infrastructures distantes de Cloud Computing jusqu'au plus près de l'utilisateur dans des passerelles Fog Computing ou directement dans les capteurs du réseau. Dans ces travaux, nous nous intéressons spécifiquement au module de contexte d'une plateforme Fog Computing. Pour faciliter la conception et l'exécution des applications Fog Computing, une approche populaire est de les bâtir au dessus d'une plateforme adoptant l'architecture à service, ce qui permet de réduire leur complexité et simplifie la gestion du dynamisme. Dans nos travaux, nous proposons d'étendre cette approche en modélisant le contexte comme un ensemble de descriptions de services, disponible à la conception, et exposé dynamiquement par le module de contexte à l'exécution, selon les besoins des applications et l'état de l'environnement. Ce module est programmé à l'aide d'un modèle à composant spécifique. L'unité de base de notre modèle à composant est l'entité de contexte, qui est composé de modules hautement cohérents implémentant distinctement les spécifications des services proposées par l'entité de contexte. Ces modules peuvent décrire de manière simple leur logique de synchronisation avec les sources de contexte distantes grâce à un langage dédié à ce domaine. A l'exécution, les instances d'entitées de contexte sont rendues introspectables et reconfigurables dynamiquement, ce qui permet, grâce à un manager autonomique externe, de veiller à la satisfaction des besoins des applications. Nous avons développé une implémentation de référence de ce modèle à composant, nommée CReAM, qui a pu être utilisée dans la passerelle domotique iCASA, développée en partenariat avec Orange Labs. / Pervasive computing promotes environments where a patchwork of heterogeneous and volatile resources are integrated in places of daily life. These hardware and software resources cooperate in a transparent way, through applications, in order to provide high valueadded services. These services are adapted to each user and its environment, via the notion of context. Pervasive applications are now widely distributed, from distant cloud facilities down to Fog Computing gateway or even in sensors, near the user. Depending on the localization, various forms of context are needed by the applications. In this thesis, we focus on the context module at Fog Level. In order to simplify the design and execution, Fog applications are built on top of a service-oriented platform, freeing the developer of technical complexity and providing a support to handle the dynamism. We propose to extend this approach by providing the context as a set of service descriptions, available at design to the application developer. At runtime, depending on the context sources availability and on application current needs, context services are published or withdrawn inside the platform by the context module. We tailor a specific component model to program this context module. The base unit of our component model is called context entity. It is composed of highly coherent modules, implementing distinctly each service description proposed by the underlying context entity. These modules can simply describe their synchronization logic with context sources thanks to a domain specific language. At runtime, context entity instances can be introspected and reconfigured. An external autonomic manager uses these properties to match dynamically the context services exposed by the context module to the application needs. We have developed a reference implementation of our work, called CReAM, which can be used in a smart home gateway called iCASA, developed in a partnership with Orange Labs.

Dans un monde de plus en plus connecté, le besoin d'interconnecter des systèmes hétérogènes apparait de plus en plus présent. Les Systèmes de Systèmes (SoS) sont une approche de supervision et de contrôle global où les systèmes constituants sont caractérisés comme des sous-systèmes du SoS. Certains de ces sous-systèmes peuvent être sujets à un environnement dynamique leur demandant d'évoluer pour répondre à de nouvelles exigences, voire de s'adapter s'ils doivent répondre à un besoin de disponibilité. La principale difficulté dans la gestion des évolutions possibles est qu'elles peuvent impacter plusieurs sous-systèmes connectés, et par extension, une vision globale comme celle proposée par un système de systèmes. Ainsi, les problèmes d'évolution et d'adaptation d'un SoS se posent. Dans un cadre d'ingénierie logicielle, cette thèse propose l'approche R-* qui soutient l'hypothèse que plus un système est Réflexif, et plus il devient capable de s'adapter, et donc d'évoluer. Trois contributions majeures et un cas d'utilisation évalu ́e sont proposés pour justifier l'intérêt de R-*. R-DDS et R-MOM ajoutent la capacité de réflexivité dans des sous-systèmes de communication asynchrones, et R-EMS ajoute la capacité de réflexivité sur la vision globale d'un SoS, incluant ses sous-syst'emes et son environnement. R-DDS ajoute la réflexivité à l'intergiciel de Service de Distribution de Données dédié aux domaines du temps-réel et de l'embarqué. R-MOM remonte en abstraction pour proposer la réflexivité au niveau des fonctionalités d'un intergiciel asynchrone. R-EMS est un système de gestion d'environnement réflexif en support de l'utilisation d'un SoS. Finalement, le cas d'utilisation est une implémentation d'un sous-modèle du système de systèmes TACTICOS de THALES, qui servira également d'environnement d'évaluation.