L'analyse du domaine vise à identifier et organiser les caractéristiques communes et variables dans un domaine. Dans la pratique, le coût initial et le niveau d'effort manuel associés à cette analyse constituent un obstacle important pour son adoption par de nombreuses organisations qui ne peuvent en bénéficier. La contribution générale de cette thèse consiste à adopter et exploiter des techniques de traitement automatique du langage naturel et d'exploration de données pour automatiquement extraire et modéliser les connaissances relatives à la variabilité à partir de documents informels. L'enjeu est de réduire le coût opérationnel de l’analyse du domaine. Nous étudions l'applicabilité de notre idée à travers deux études de cas pris dans deux contextes différents: (1) la rétro-ingénierie des Modèles de Features (FMs) à partir des exigences réglementaires de sûreté dans le domaine de l’industrie nucléaire civil et (2) l’extraction de Matrices de Comparaison de Produits (PCMs) à partir de descriptions informelles de produits. Dans la première étude de cas, nous adoptons des techniques basées sur l’analyse sémantique, le regroupement (clustering) des exigences et les règles d'association. L'évaluation de cette approche montre que 69% de clusters sont corrects sans aucune intervention de l'utilisateur. Les dépendances entre features montrent une capacité prédictive élevée: 95% des relations obligatoires et 60% des relations optionnelles sont identifiées, et la totalité des relations d'implication et d'exclusion sont extraites. Dans la deuxième étude de cas, notre approche repose sur la technologie d'analyse contrastive pour identifier les termes spécifiques au domaine à partir du texte, l'extraction des informations pour chaque produit, le regroupement des termes et le regroupement des informations. Notre étude empirique montre que les PCMs obtenus sont compacts et contiennent de nombreuses informations quantitatives qui permettent leur comparaison. L'expérience utilisateur montre des résultats prometteurs et que notre méthode automatique est capable d'identifier 43% de features correctes et 68% de valeurs correctes dans des descriptions totalement informelles et ce, sans aucune intervention de l'utilisateur. Nous montrons qu'il existe un potentiel pour compléter ou même raffiner les caractéristiques techniques des produits. La principale leçon à tirer de ces deux études de cas, est que l’extraction et l’exploitation de la connaissance relative à la variabilité dépendent du contexte, de la nature de la variabilité et de la nature du texte. / Domain analysis is the process of analyzing a family of products to identify their common and variable features. This process is generally carried out by experts on the basis of existing informal documentation. When performed manually, this activity is both time-consuming and error-prone. In this thesis, our general contribution is to address mining and modeling variability from informal documentation. We adopt Natural Language Processing (NLP) and data mining techniques to identify features, commonalities, differences and features dependencies among related products. We investigate the applicability of this idea by instantiating it in two different contexts: (1) reverse engineering Feature Models (FMs) from regulatory requirements in nuclear domain and (2) synthesizing Product Comparison Matrices (PCMs) from informal product descriptions. In the first case study, we adopt NLP and data mining techniques based on semantic analysis, requirements clustering and association rules to assist experts when constructing feature models from these regulations. The evaluation shows that our approach is able to retrieve 69% of correct clusters without any user intervention. Moreover, features dependencies show a high predictive capacity: 95% of the mandatory relationships and 60% of optional relationships are found, and the totality of requires and exclude relationships are extracted. In the second case study, our proposed approach relies on contrastive analysis technology to mine domain specific terms from text, information extraction, terms clustering and information clustering. Overall, our empirical study shows that the resulting PCMs are compact and exhibit numerous quantitative and comparable information. The user study shows that our automatic approach retrieves 43% of correct features and 68% of correct values in one step and without any user intervention. We show that there is a potential to complement or even refine technical information of products. The main lesson learnt from the two case studies is that the exploitability and the extraction of variability knowledge depend on the context, the nature of variability and the nature of text.

Durant le développement de grandes lignes de produits logiciels, un ensemble de techniques d’implémentation traditionnelles, comme l’héritage ou les patrons de conception, est utilisé pour implémenter la variabilité. La notion de feature, en tant qu’unité réutilisable, n’a alors pas de représentation de première classe dans le code, et un choix inapproprié de techniques entraîne des incohérences entre variabilités du domaine et de l’implémentation. Dans cette thèse, nous étudions la diversité de la majorité des techniques d’implémentation de la variabilité, que nous organisons dans un catalogue étendu. Nous proposons un framework pour capturer et modéliser, de façon fragmentée, dans des modèles techniques de variabilité, la variabilité implémentée par plusieurs techniques combinées. Ces modèles utilisent les points de variation et les variantes, avec leur relation logique et leur moment de résolution, pour abstraire les techniques d’implémentation. Nous montrons comment étendre le framework pour obtenir la traçabilité de feature avec leurs implémentations respectives. De plus, nous fournissons une approche outillée pour vérifier la cohérence de la variabilité implémentée. Notre méthode utilise du slicing pour vérifier partiellement les formules de logique propositionnelles correspondantes aux deux niveaux dans le cas de correspondence 1–m entre ces niveaux. Ceci permet d’obtenir une détection automatique et anticipée des incohérences. Concernant la validation, le framework et la méthode de vérification ont été implémentés en Scala. Ces implémentations ont été appliquées à un vrai système hautement variable et à trois études de cas de lignes de produits. / When large software product lines are engineered, a combined set of traditional techniques, such as inheritance, or design patterns, is likely to be used for implementing variability. In these techniques, the concept of feature, as a reusable unit, does not have a first-class representation at the implementation level. Further, an inappropriate choice of techniques becomes the source of variability inconsistencies between the domain and the implemented variabilities. In this thesis, we study the diversity of the majority of variability implementation techniques and provide a catalog that covers an enriched set of them. Then, we propose a framework to explicitly capture and model, in a fragmented way, the variability implemented by several combined techniques into technical variability models. These models use variation points and variants, with their logical relation and binding time, to abstract the implementation techniques. We show how to extend the framework to trace features with their respective implementation. In addition, we use this framework and provide a tooled approach to check the consistency of the implemented variability. Our method uses slicing to partially check the corresponding propositional formulas at the domain and implementation levels in case of 1–to–m mapping. It offers an early and automatic detection of inconsistencies. As validation, we report on the implementation in Scala of the framework as an internal domain specific language, and of the consistency checking method. These implementations have been applied on a real feature-rich system and on three product line case studies, showing the feasibility of the proposed contributions.

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.