Cette thèse s'inscrit dans le cadre des grappes dans le projet Grid'5000 (Projet Français pour les grilles). Grid'5000 est une plate-forme expérimentale qui offre la possibilité aux chercheurs de soumettre aux gestionnaires de ressource des programmes (travaux) et d'associer pour chaque requête un environnement. Une grappe est un ensemble de noeuds de calcul, connectés entre eux via un réseau dédié. Le processus de déploiement d'environnement sur les noeuds de calcul n'est pas sans conséquence. Un des problèmes que l'on rencontre est la défaillance des machines. Le démarrage excessif lors de de la phase déploiement peut causer un endomagement de celles-ci. Nous avons ainsi modélisé ce problème sous forme d'un problème d'ordonnancement bicritère. Le premier critère à minimiser comptabilise pour chaque machine (processeur) le nombre de déploiements effectués. Il permet ainsi permet de définir le nombre total de déploiements sur toutes les machines. Nous avons également considéré un second critère à minimiser, le makespan. Nous avons défini un algorithme Groups List Scheduling, basé sur une approche budget, avec un relâchement des contraintes d'optimalité. Cette approche nous a permis de définir une solution (alpha, beta)-budget-relaxée-approchée pour un problème d'optimisation bicritère. Dans le cadre du problème d'ordonnancement bicritère avec déploiement, l'algorithme GLS donne ainsi une solution (4,2)-budget-approchée-relaxée. Nous avons ensuite abordé ce problème d'ordonnancement bicritère avec déploiement en utilisant l'approche «courbe de Pareto». Nous avons défini un algorithme polynômial, qui permet de construire une courbe de Pareto (4+epsilon, 2)-approchée, à partir des solutions fournies par l'algorithme GLS. Une analyse expérimentale nous a permis d'évaluer les performances de l'algorithme GLS et de valider ainsi les rapports

Le déploiement est une phase qui prend de plus en plus d'importance dans le cycle de vie du logiciel. Il prend le relais après la phase de développement et couvre les étapes restantes du cycle de vie : de l'installation jusqu'à la désinstallation du logiciel en assurant sa maintenance corrective et évolutive . Cette maintenance est nécessaire pour prendre en compte de nouvelles conditions, non envisagées et difficiles à prédire dans la phase de développement. Depuis plusieurs années, le développement du logiciel s'oriente vers un nouveau paradigme permettant de simplifier la maintenance. Ce paradigme a pour objectif la construction d'applications en intégrant des briques logicielles bien définies et "autonomes", appelées composants. La notion classique de développement d'applications en écrivant du code a été remplacée par l'assemblage de composants préfabriqués. En général, pour introduire les modifications nécessaires, l'application doit être arrêtée, modifiée, recompilée puis démarrée à nouveau. Cependant, ce processus classique de maintenance ne peut pas être appliqué à certaines catégories d'applications, pour lesquelles l'interruption complète de service ne peut pas être tolérée. Ces applications, qualifiées de "non-stop", doivent être adaptées d'une manière dynamique avec le minimum de perturbation. Dans cette thèse, nous proposons une approche réflexive permettant de supporter la reconfiguration dynamique des applications à base de composants. Cette approche est mise en œuvre sous forme du système DYVA. Le rôle de ce système est de prendre en charge la responsabilité de reconfiguration, et de permettre aux développeurs de se concentrer sur la logique applicative. Notre objectif majeur est de proposer une solution de reconfiguration générale, basée sur des abstractions et séparée des applications à reconfigurer. Ceci permet de développer des applications propres, qui focalisent sur la logique métier. La séparation favorise aussi l'évolution et facilite la maintenance, aussi bien des applications que du système de reconfiguration. Pour assurer l'ouverture et la réutilisabilité de notre système, nous l'avons basé sur un modèle de composants abstrait. Ce modèle incarne l'image de l'application à reconfigurer et permet de traiter d'une manière homogène, des applications issues de modèles de composants différents. Notre approche favorise aussi l'auto-reconfiguration qui reflète la capacité du système de reconfiguration à prendre des décisions de reconfiguration cohérentes, et à matérialiser ces décisions sans l'intervention d'un acteur humain.

La taille grandissante des grappes de calcul pose le problème du "passage à l'échelle" des applications qui s'exécutent sur ces plates-formes. Ceci concerne les applications de calculs scientifiques et les applications permettant d'exploiter ces plates-formes (administration, surveillance de charge, etc...). Dans ce travail de thèse nous nous sommes intéressés au déploiement d'une application parallèle sur une grappe de grande taille. L'objectif de cette étude était de fournir une méthode de déploiement efficace sur des grappes composées de milliers de noeuds et pouvant être facilement étendue aux grilles de calcul. Le déploiement inclut d'une part le lancement du programme parallèle sur tous les noeuds et d'autre part la mise en oeuvre d'un environnement de communication entre ces instances de programme. L'efficacité est obtenue par la parallélisation systématique des différentes initiations d'exécution distante. Ces travaux montrent que le problème de la diffusion optimale d'une requête d'exécution est similaire au problème largement étudié de la diffusion d'un message sur un réseau complètement maillé. Nous proposons une bibliothèque, "Taktuk", permettant de réaliser un ordonnancement dynamique (par vol de travail) des communications (appels d'exécution distante) de manière générique. L'utilisabilité et le bon fonctionnement de l'outil que nous proposons sont validés par son utilisation et sa diffusion dans plusieurs projets~: KaTools (inclus et utilisé par la distribution Linux Mandrake Clic), OAR (gestionnaire de travaux pour grappes) et Inuktitut (bibliothèque de communication d'ATHAPASCAN).

La production de systèmes temps-réel répartis embarqués (TR2E) est une opération lourde en temps et en coût de développement. De plus, les applications temps-réel doivent satisfaire des contraintes dures pour assurer leur bon fonctionnement (respect des échéances temporelles...). L'utilisation des langages de description d'architecture vise à réduire le coût de développement de ces applications. AADL (Architecture Analysis & Design Language) fait partie de cette famille de langages. Il propose la notion de ``composant'' (matériel ou logiciel) dont la sémantique bien définie permet de décrire plusieurs aspects d'un système TR2E. Les différentes contraintes qui doivent être satisfaites sont intégrées dans le modèle AADL sous forme de propriétés. Ce travail de thèse exploite les fonctionnalités offertes par AADL pour spécifier les besoins exacts d'une application AADL afin de la produire automatiquement. En effet, le processus de production que nous proposons (1) génère automatiquement le code pour intégrer les composants applicatifs à la plate-forme d'exécution, (2) génère automatiquement une importante partie des composants intergiciels taillés sur mesure pour l'application et (3) déploie automatiquement les composants applicatifs et intergiciels afin d'obtenir un système fortement dédié à l'application. Notamment, la plate-forme d'exécution supportant les composants AADL est elle même configurée statiquement en fonction des propriétés spécifiées. L'approche adoptée réduit le temps de développement et permet d'obtenir un code personnalisé et analysable. La configuration et le déploiement (souvent séparés du processus de développement) sont désormais automatiques et intégrés à la chaîne de production.

La sensibilité au contexte est une propriété qui identifie les systèmes dont le comportement repose sur l'exploitation d'un ensemble d'informations, appelé contexte d'utilisation. Malgré leur hétérogénéité, l'évolution rapide et soutenue des dispositifs mobiles (DM) vers des terminaux multifonctionnels, multi-capteurs et connectables sur le Web, a transformé ces DM en des environnements d'accueil idéaux pour l'exécution d'applications sensibles au contexte. Les DM deviennent également, par leur popularité, les principaux outils de création de documents multimédias personnels (DMP). Dans ce nouveau cadre d'usage, l'information qualifiée de contexte joue un rôle déterminant. En effet, le contexte capté lors de la création d'un DMP peut offrir des informations, appelées métadonnées, suffisamment riches pour le décrire, et, par la suite, l'identifier. Ce travail de thèse se situe ainsi à l'intersection de deux thématiques de recherche : l'Informatique Sensible au Contexte et la Gestion de Documents Multimédias. La prise en compte du contexte de création dans la gestion de DMP est une thématique nouvelle pour laquelle l'adoption d'un modèle sémantique de représentation pour les informations contextuelles, et l'élaboration de mécanismes d'acquisition et d'exploitation de ces informations, sont encore des problèmes non résolus. Nous proposons une architecture sensible au contexte, appelée CoMMediA (Context-aware Mobile Multimedia Architecture), pour la gestion de DMP, inspirée des architectures d'adaptation de Systèmes d'Information (SI) mobiles. Notre contribution s'articule autour : i) d'un modèle sémantique de représentation des métadonnées (ContextMultimedia), décrit en OWL et reposant sur une nouvelle notion de contexte, ii) d'un intergiciel adaptatif de capture du contexte de création de DMP (appelé DevAC), qui prend en compte l'hétérogénéité et les limitations intrinsèques des DM lors du déploiement d'applications mobiles, et iii) d'une plate-forme d'enrichissement de métadonnées contextuelles (ContextAnnotator). Notre objectif est de promouvoir la découverte automatique de métadonnées et d'illustrer également l'exploitation de la richesse sémantique des métadonnées pour l'organisation, l'annotation, le partage et la recherche de DMP. De plus, DevAC et nos applications mobiles de gestion de DMP s'appuient sur une infrastructure à composants, et sur une description sémantique des services offerts par une application. Le but ultime est d'aider le concepteur à développer et à déployer des applications multimédias et sensibles au contexte qui puissent s'adapter aux modèles des dispositifs mobiles des utilisateurs, sans qu'il soit besoin de réécrire le code d'une même application.

Les environnements pervasifs sont apparus avec l'essor des technologies de communication couplé avec celui des terminaux mobiles. Parallèlement à cela, une évolution logicielle s'est effectuée en passant de l'informatique systémique globale à une approche modulaire et granulaire. Déployer une application sur un dispositif mobile reste toutefois une problématique ouverte, à cause de l'inadéquation de celle-ci aux contraintes matérielles et contextuelles de tels environnements. En effet, les applications usuelles nécessitent plus de ressources que ne peuvent fournir les terminaux mobiles. Pour pallier cela, nous proposons une solution qui s'inscrit à la frontière de ces deux mondes~: celui des environnements pervasifs contraints et celui des applications orientées services. Dans cette thèse nous présentons une approche pour le déploiement contextuel et autonome d'applications orientées services dans des environnements contraints~: AxSeL -A conteXtual SErvice Loader- adapte le déploiement des applications en prenant en compte le contexte des services, la mémoire d'exécution disponible sur le dispositif et les préférences utilisateur. Dans les environnements pervasifs, les services fournis sont disséminés sur les dispositifs mobiles ou des serveurs de dépôts. L'accès à ceux-ci se fait grâce à des descripteurs de services intégrant l'ensemble des dépendances d'un service et sa localisation. Pour déployer une application il est nécessaire de résoudre l'ensemble de ses dépendances en termes de services. A partir de l'agrégation des descripteurs des services AxSeL construit sa propre représentation de l'application sous la forme d'un graphe de dépendances logiques de services. Les noeuds de ce graphe représentent les services et les composants les implantant et les arcs les dépendances d'exécution et de déploiement entre ceux-ci. Le graphe fournit une représentation intuitive et flexible des dépendances et nous permet de distinguer le niveau de l'exécution (services) de celui du déploiement (composants). AxSeL opère à la suite un processus de décision du chargement prenant en compte les caractéristiques des services, celles de la plate-forme matérielle et enfin les préférences utilisateurs. La décision est prise grâce à une technique de coloration sous contraintes du graphe de dépendances des services. En cas de changement du contexte, par exemple modification du dépôt ou des caractéristiques des services, de la mémoire disponible sur la machine ou des préférences utilisateurs, AxSeL le détecte et déclenche un processus d'adaptation qui intègre les changements perçus dans le processus décisionnel du déploiement. Ainsi, AxSeL propose une représentation globale et flexible pour les applications orientées services et des heuristiques permettant leur déploiement contextuel et autonome. Nous avons validé les concepts de notre approche à travers un prototype AxSeL4OSGi en utilisant une machine virtuelle java comme support d'exécution et OSGi comme plate-forme de développement et d'exécution de services. Les performances de notre plate-forme sont évaluées et comparés à une approche similaire à travers des tests réalisés dans des contextes de variation de la structure des graphes applicatifs, de la mémoire disponible sur la machine, des caractéristiques des services et des préférences utilisateurs.

Les entreprises dont le cœur de métier est orienté vers la conception et la production de systèmes réputés complexes cherchent en permanence à améliorer leur position sur des marchés généralement mouvants face à la concurrence internationale. Une des solutions possibles consiste à déployer, améliorer et gérer des processus d'Ingénierie Système. Entre autres avantages, les entreprises peuvent par ce biais espérer gagner à la fois en termes de qualité de leurs prestations et de réactivité avec laquelle elles les fournissent.Ce déploiement nécessite cependant de porter une attention particulière aux besoins, capacités et motivations des ressources et organisations, tant internes qu'externes à l'entreprise, devant être impliqués dans le déploiement ou l'exécution de ces processus. De fait, la maîtrise de leur interopérabilité doit être considérée comme un facteur clef de la réussite du déploiement. Par ailleurs, comme le déploiement de processus appelle à structurer le travail, à modifier l'organisation et le fonctionnement même des entreprises, ces dernières doivent être en mesure de mettre en œuvre des efforts importants de compréhension, d'anticipation, d'adaptation voire de gestion du changement. Elles se trouvent alors souvent dépourvues face au peu de solutions pragmatiques disponibles et applicables réellement pour déployer des processus en milieu industriel.Pour répondre à ces besoins, les travaux de recherche développés au cours de cette thèse ont pour objectif de fournir un cadre méthodologique et technique permettant de lever certains des verrous empêchant ou freinant la réussite du déploiement de processus. Ils sont appliqués ici au déploiement de processus d'Ingénierie Système dans un contexte aéronautique. Ils concernent plus particulièrement les processus d'ingénierie de produits de type hélicoptère et des services associés.La contribution globale de ces travaux consiste donc à définir un guide méthodologique outillé pour assister le déploiement de processus dans une entreprise multi-sites et pluridisciplinaire. Ce guide inclut :* Une analyse comparative détaillée des standards de l'Ingénierie Système applicable en aéronautique,* Un méta-modèle permettant d'établir une vision/compréhension partagée des concepts nécessaires au déploiement,* Un modèle de maturité permettant de connaitre le degré de préparation de l'entreprise pour le déploiement,* Une méthodologie de déploiement formalisée (BPMN 2.0 et modèle formel sous-jacent) facilement automatisable et non ambiguë,* Une méthodologie d'évaluation de l'interopérabilité des ressources et des unités d'organisations à impliquer dans un processus à déployer, formalisée mathématiquement et outillée entre autres par des questionnaires types facilitant son application immédiate,* Des modèles de processus et en particulier celui de définition des exigences réalisé pour valider la méthodologie de déploiement,* Un ensemble cohérent et interopérable de solutions informatiques comprenant un moteur de workflow, des outils de modélisation, des outils d'évaluation de la maturité et de l'interopérabilité, une application récupérant la connaissance des modèles et un générateur de documents.

Le déploiement sensible au contexte et la reconfiguration des applications dans les sessions collaboratives sont les processus permettant de gérer la distribution initiale et ultérieure des outils collaboratifs sur les nSuds des participants en prenant en compte diverses contraintes. Ces contraintes proviennent de la structure de la session, des environnements d'exécution et des relations entre les participants. La majorité des travaux liés au déploiement et à la reconfiguration proposent des solutions qui couvrent essentiellement les deux premiers points mais qui n'accordent pas beaucoup d'importance au dernier point. Ainsi, les applications déployées couvrent les besoins des utilisateurs et sont compatibles avec le contexte local mais l'interopérabilité avec les applications déjà déployées sur les nSuds des voisins n'est pas vérifiée. De plus, le contrôle du déploiement et la découverte des applications requises se fait de façon centralisée et nécessite l'intervention humaine. Nous proposons une approche de déploiement et de reconfiguration automatique basée sur un algorithme décentralisé qui s'exécute sur chaque nSud de déploiement. Cet algorithme utilise des modèles abstraits pour générer des configurations de déploiement valides permettant de respecter les diverses contraintes. Nous avons développé une plate-forme Pair-à-Pair offrant des modules génériques pour supporter cet algorithme. Enfin, nous avons réalisé des prototypes et nous avons mené des tests de performance afin d'évaluer expérimentalement notre approche.

L'augmentation des besoins en bande passante dans les réseaux de télécommunications pousse les opérateurs à déployer de nouvelles infrastructures. Pour le réseau d'accès fixe, la fibre optique est la technologie envisagée. Du fait des enjeux financiers et de la complexité qui vont de pair avec ce déploiement, il est crucial d'optimiser son coût tout en respectant à la fois les attentes en qualité de service et les règles d'ingénierie du déploiement. Cette thèse fait suite à des travaux antérieurs, à l'issue desquels le problème avait été modélisé sous la forme d'un programme linéaire en nombres entiers. Un travail conséquent quant à l'amélioration de la résolution de ce problème avait été fourni, et de nombreuses pistes de recherches avaient été envisagées pour faire suite à ces travaux. Parmi ces pistes, il y avait le traitement de l'incertitude sur la demande qui occupe une grande partie de cette étude. En effet, les futurs clients ne s'étant pas encore déclarés, il n'est plus possible de dimensionner le réseau par rapport à des données connues et fixées. Dans ce cas, le problème devient un problème d'optimisation combinatoire dans l'incertain. Le choix a été fait de le traiter sous l'angle de l'optimisation robuste. Cette approche permet de se prémunir contre l'incertitude en garantissant la faisabilité des solutions dans tous les cas ainsi qu'une optimisation du " pire cas ". Le formalisme qui en découle rend souvent les problèmes étudiés complexes à résoudre. En effet, ils font intervenir des formulations à plusieurs niveaux où les décisions sont prises en séquence, avant ou après la réalisation du scénario incertain. Des algorithmes adaptés ont été développés pour permettre l'application de la robustesse au déploiement des réseaux de fibres optiques. Ces algorithmes, exacts ou approchés, ont permis, via leurs résultats, d'obtenir une connaissance stratégique réelle pour les déploiements à venir. A la suite de ces investigations sur le problème du déploiement optique, certains résultats ont pu être étendus et généralisés à d'autres problèmes d'optimisation robuste, comme par exemple des bornes de probabilité sur la pertinence des ensembles d'incertitudes ou une estimation probabiliste des coûts futurs dans les problèmes d'optimisation robuste en deux étapes. En marge de ces travaux sur l'incertitude qui occupent la plus grande partie de cette étude, d'autres travaux ont été réalisés sur ce problème. En effet, dans le but d'améliorer la prise en compte des coûts futurs du réseau (maintenance, gestion, etc.) qui sont, sur le long terme, les plus importants, une approche a été développée qui permet de prendre en compte les " bonnes pratiques " de déploiement directement dans l'optimisation. L'intégration de ces considérations, regroupées sous le terme d'OA&M (pour Organisation, Administration et Maintenance), a été validée par le développement de macro-modèles de coûts, à même d'estimer les gains futurs à attendre de ces nouvelles contraintes. Enfin, nos efforts ont porté sur la résolution d'une version particulière du problème, dans des graphes qui sont des arbres, avec la prise en compte des contraintes de câblage dans l'optimisation. Pour ce problème qui avait déjà été étudié, un nouvel algorithme de programmation dynamique a été proposé. Il s'appuie fortement sur les propriétés du problème et les utilise pour n'explorer qu'un nombre très limité de solutions tout en restant exact. Les performances de l'algorithme ont montré une nette amélioration du temps de calcul par rapport à des approches de type programmation linéaire en nombres entiers. L'ensemble de ces travaux a permis de découvrir d'autres pistes de recherche, notamment sur des versions alternatives du traitement de l'incertitude, ainsi que sur une prise en compte plus fine du câblage dans l'optimisation.

Les ED deviennent des composants incontournables dans les entreprises et les organisations.Le thème de conception des ED a fait l'objet de recherches actives ces dernières années. Laprincipale limitation des approches proposées est le manque d'une vision globale s'inscrivantdans le cadre du cycle de conception des ED, même si la communauté reconnait toutes lesphases de ce cycle. Nos principales contributions dans cette thèse portent sur la proposition d'uneméthode de conception adaptée aux récentes évolutions qu'a connu le cycle de conception, etenglobant l'ensemble de ses phases. Le cycle de conception a connu une diversification importantedes modèles de stockage de données et des architectures de déploiement possibles offrant deschoix de conception variés. Ce cycle reconnait l'importance des besoins des utilisateurs dansle processus de conception, et l'importance d'accès et de représentation de la sémantique desdonnées. Notre première proposition présente une méthode de conception suivant une approcheà base d'ontologies de domaine, permettant de valoriser les besoins des utilisateurs en leur offrantune vue persistante au sein de l'ED. Cette vue permet d'anticiper diverses tâches de conceptionet de simuler les différents choix de conception. Notre deuxième proposition revisite le cycle deconception en exécutant la phase ETL (extraction-transformation-chargement des données) dèsla phase conceptuelle. Cette proposition permet de fournir un moyen de déploiement multiplesur différentes plateformes disponibles.