Le Cloud Computing est un nouveau paradigme qui fournit des ressources informatiques sous forme de services à la demande via internet fondé sur le modèle de facturation pay-per-use. Il est de plus en plus utilisé pour le déploiement et l’exécution des processus métier en général et des processus métier à base de services (SBPs) en particulier. Les environnements cloud sont généralement très dynamiques. À cet effet, il devient indispensable de s’appuyer sur des agents intelligents appelés gestionnaires autonomiques (AMs), qui permettent de rendre les SBPs capables de se gérer de façon autonome afin de faire face aux changements dynamiques induits parle cloud. Cependant, les solutions existantes sont limitées à l’utilisation soit d’un AM centralisé, soit d’un AM par service pour gérer un SBP. Il est évident que la deuxième solution représente un gaspillage d’AMs et peut conduire à la prise de décisions de gestion contradictoires, tandis que la première solution peut conduire à des goulots d’étranglement au niveau de la gestion du SBP. Par conséquent, il est essentiel de trouver le nombre optimal d’AMs qui seront utilisés pour gérer un SBP afin de minimiser leur nombre tout en évitant les goulots d’étranglement. De plus, en raison de l’hétérogénéité des ressources cloud et de la diversité de la qualité de service (QoS) requise par les SBPs, l’allocation des ressources cloud pour ces AMs peut entraîner des coûts de calcul et de communication élevés et/ou une QoS inférieure à celle exigée. Pour cela, il est également essentiel de trouver l’allocation optimale des ressources cloud pour les AMs qui seront utilisés pour gérer un SBP afin de minimiser les coûts tout en maintenant les exigences de QoS. Dans ce travail, nous proposons un modèle d’optimisation déterministe pour chacun de ces deux problèmes. En outre, en raison du temps nécessaire pour résoudre ces problèmes qui croît de manière exponentielle avec la taille du problème, nous proposons des algorithmes quasi-optimaux qui permettent d’obtenir de bonnes solutions dans un temps raisonnable / Cloud Computing is a new paradigm that provides computing resources as a service over the internet in a pay-per-use model. It is increasingly used for hosting and executing business processes in general and service-based business processes (SBPs) in particular. Cloud environments are usually highly dynamic. Hence, executing these SBPs requires autonomic management to cope with the changes of cloud environments implies the usage of a number of controlling devices, referred to as Autonomic Managers (AMs). However, existing solutions are limited to use either a centralized AM or an AM per service for managing a whole SBP. It is obvious that the latter solution is resource consuming and may lead to conflicting management decisions, while the former one may lead to management bottlenecks. An important problem in this context, deals with finding the optimal number of AMs for the management of an SBP, minimizing costs in terms of number of AMs while at the same time avoiding management bottlenecks and ensuring good management performance. Moreover, due to the heterogeneity of cloud resources and the diversity of the required quality of service (QoS) of SBPs, the allocation of cloud resources to these AMs may result in high computing costs and an increase in the communication overheads and/or lower QoS. It is also crucial to find an optimal allocation of cloud resources to the AMs, minimizing costs while at the same time maintaining the QoS requirements. To address these challenges, in this work, we propose a deterministic optimization model for each problem. Furthermore, due to the amount of time needed to solve these problems that grows exponentially with the size of the problem, we propose near-optimal algorithms that provide good solutions in reasonable time

Le Cloud Computing est de plus en plus utilisé pour le déploiement et l'exécution des applications métiers et plus particulièrement des applications à base de services (AbSs). L'élasticité à différents niveaux est l'une des propriétés fournies par le Cloud. Son principe est de garantir la fourniture des ressources nécessaires et suffisantes pour la continuité de l'exécution optimale des services Cloud. La fourniture des ressources doit considérer la variation de la demande pour éviter la sous-utilisation et la surutilisation de ces dernières. Il est évident que la fourniture d'infrastructures et/ou de plateformes élastiques n'est pas suffisante pour assurer l'élasticité des applications métiers déployées. En effet, il est aussi nécessaire de considérer l'élasticité au niveau des applications. Ceci permet l'adaptation dynamique des applications déployées selon la variation des demandes. Par conséquent, les applications métiers doivent être fournies avec des mécanismes d'élasticité permettant leur adaptation tout en assurant les propriétés fonctionnelles et non-fonctionnelles désirées. Dans nos travaux, nous nous sommes intéressés à la fourniture d'une approche holistique pour la modélisation, l'évaluation et la mise en oeuvre des mécanismes d'élasticité des AbSs dans le Cloud. En premier lieu, nous avons proposé un modèle formel pour l'élasticité des AbSs. Pour cela, nous avons modélisé les AbSs en utilisant les réseaux de Petri et défini deux opérations d'élasticité (la duplication et la consolidation). En outre, nous avons proposé de coupler ces deux opérations avec un contrôleur d'élasticité. Pour assurer l'élasticité des AbSs, le contrôleur analyse l'exécution des AbSs et prend des décisions sur les opérations d'élasticité (duplication/consolidation). Après la définition de notre modèle pour l'élasticité des AbSs, nous nous sommes intéressés à l'évaluation de l'élasticité avant de l'implémenter dans des environnements Cloud réels. Pour cela, nous avons proposé d'utiliser notre contrôleur d'élasticité comme un Framework pour la validation et l'évaluation de l'élasticité en utilisant des techniques de vérification et de simulation. Enfin, nous avons mis en oeuvre l'élasticité des AbSs dans des environnements Cloud réels. Pour cela, nous avons proposé deux approches. La première approche encapsule les AbSs non-élastiques dans des micro-conteneurs, étendus avec nos mécanismes d'élasticité, avant de les déployer sur des infrastructures Cloud. La seconde approche intègre notre contrôleur d'élasticité dans une infrastructure autonomique afin de permettre l'ajout dynamique des fonctionnalités d'élasticité aux AbSs déployées sur des plateformes Cloud / Cloud computing is being increasingly used for deploying and executing business processes and particularly Service-based Business Processes (SBPs). Among other properties, Cloud environments provide elasticity at different scopes. The principle of elasticity is to ensure the provisioning of necessary and sufficient resources such that a Cloud service continues running smoothly even when the number or quantity of its utilization scales up or down, thereby avoiding under-utilization and over-utilization of resources. It is obvious that provisioning of elastic infrastructures and/or platforms is not sufficient to provide elasticity of deployed business processes. In fact, it is also necessary to consider the elasticity at the application scope. This allows the adaptation of deployed applications during their execution according to demands variation. Therefore, business processes should be provided with elasticity mechanisms allowing their adaptation to the workload changes while ensuring the desired functional and non-functional properties. In our work, we were interested in providing a holistic approach for modeling, evaluating and provisioning of elastic SBPs in the Cloud. We started by proposing a formal model for SBPs elasticity. To do this, we modeled SBPs using Petri nets and defined two elasticity operations (duplication / consolidation). In addition, we proposed to intertwine these elasticity operations with an elasticity controller that monitors SBPs execution, analyzes monitoring information and executes the appropriate elasticity operation (duplication/consolidation) in order to enforce the elasticity of SBPs. After facing the challenge of defining a model and mechanisms for SBPs elasticity, we were interested in the evaluation of elasticity before implementing it in real environments. To this end, we proposed to use our elasticity controller as a framework for the validation and evaluation of elasticity using verification and simulation techniques. Finally, we were interested in the provisioning of elasticity mechanisms for SBPs in real Cloud environments. For this aim, we proposed two approaches. The first approach packages non-elastic SBPs in micro-containers, extended with our elasticity mechanisms, before deploying them in Cloud infrastructures. The second approach integrates our elasticity controller in an autonomic infrastructure to dynamically add elasticity facilities to SBPs deployed on Cloud platforms