Les Infrastructures Virtuelles (VIs) ont émergé de la combinaison de l’approvisionnement des ressources informatiques et des réseaux virtuels dynamiques. Grâce à la virtualisation combinée des ressource de calcul et de réseau, le concept de VI transforme l’Internet en un réservoir mondial de ressources interconnectées. Avec l’innovation des VIs viennent aussi des nouveaux défis nécessitant le développement de modèles et technologies, pour assister la migration d’applications existantes d’infrastructures traditionnelles vers des VIs. L’abstraction complète des ressources physiques et l’indéterminisme dans les besoins des applications, en termes de ressources de calcul et de communication ont fait de la composition de VI un problème difficile. En outre, l’allocation d’un ensemble des VIs sur un substrat distribué est un problème NP-difficile. En plus des objectifs traditionnels (par exemple un coût minimal, un revenu croissant), un algorithme d’allocation doit également satisfaire les attentes des utilisateurs (par exemple la qualité de l’allocation). Ce manuscrit contribue aux initiatives de recherche en cours avec les propositions suivantes : i) le Virtual Infrastructure Description Language (VXDL), qui permet aux utilisateurs et aux systèmes de décrire les composants pertinents d’une VI ; ii) un mécanisme qui traduit un flux de travail en une spécification de VI pour faciliter l’exécution d’applications distribuées; iii) une solution pour réduire l’espace de recherche d’une façon automatique qui accélère le processus d’allocation ; et iv) un service offert par des fournisseurs d'infrastructure avec lequel un utilisateur peut déléguer les besoins en fiabilité. / Virtual Infrastructures (VIs) have emerged as result of the combined on-demand provisioning of IT resources and dynamic virtual networks. By combining IT and network virtualization, the VI concept is turning the Internet into a worldwide reservoir of interconnected resources, where computational, storage, and communication services are available on-demand for different users and applications. The innovation introduced by VIs posed a set of challenges requiring the development of new models, technologies, and procedures to assist the migration of existing applications from traditional infrastructures to VIs. The complete abstraction of physical resources, coupled with the indeterminism of required computing and communication resources to execute applications, turned the specification and composition of a VI into a challenging task. In addition, mapping a set of VIs onto a distributed substrate is an NP-hard problem. Besides considering common objectives of infrastructure providers (e.g., efficient usage of the physical substrate, cost minimization, increasing revenue), an allocation algorithm should consider the users' expectations (e.g., allocation quality, data location and mobility). This thesis contributes to related research initiatives by proposing the following: i) Virtual Infrastructure Description Language (VXDL), a descriptive and declarative language that allows users and systems to model the components of a VI; ii) a mechanism for composing VI specifications to execute distributed applications; iii) an approach to reduce the search space in an automatic way, accelerating the process of VI allocation; and iv) mechanism for provisioning reliable VIs.

Les Infrastructures Virtuelles (VIs) ont émergé de la combinaison de l'approvisionnement des ressources informatiques et des réseaux virtuels dynamiques. Grâce à la virtualisation combinée des ressource de calcul et de réseau, le concept de VI transforme l'Internet en un réservoir mondial de ressources interconnectées. Avec l'innovation des VIs viennent aussi des nouveaux défis nécessitant le développement de modèles et technologies, pour assister la migration d'applications existantes d'infrastructures traditionnelles vers des VIs. L'abstraction complète des ressources physiques et l'indéterminisme dans les besoins des applications, en termes de ressources de calcul et de communication ont fait de la composition de VI un problème difficile. En outre, l'allocation d'un ensemble des VIs sur un substrat distribué est un problème NP-difficile. En plus des objectifs traditionnels (par exemple un coût minimal, un revenu croissant), un algorithme d'allocation doit également satisfaire les attentes des utilisateurs (par exemple la qualité de l'allocation). Ce manuscrit contribue aux initiatives de recherche en cours avec les propositions suivantes : i) le Virtual Infrastructure Description Language (VXDL), qui permet aux utilisateurs et aux systèmes de décrire les composants pertinents d'une VI ; ii) un mécanisme qui traduit un flux de travail en une spécification de VI pour faciliter l'exécution d'applications distribuées; iii) une solution pour réduire l'espace de recherche d'une façon automatique qui accélère le processus d'allocation ; et iv) un service offert par des fournisseurs d'infrastructure avec lequel un utilisateur peut déléguer les besoins en fiabilité.