Le domaine d'application des cartes à microprocesseur est de plus en plus vaste (le secteur monétaire, la téléphonie, la santé). Dorénavant, la carte s'intègre dans des systèmes distribués (paiement sur Internet, téléphonie mobile). Ainsi, malgré l'apparition de nouvelles cartes utilisant des langages de programmation répandus (comme Java pour la JavaCard), le développement des applications carte, dans un milieu distribué et très sujet aux pannes, se révèle de plus en plus complexe. Le modèle transactionnel, de par ses propriétés (Atomicité, Cohérence, Isolation et Durabilité) représente une bonne solution au traitement de ces problèmes. L'implantation de ce modèle dans les cartes à microprocesseur impose l'adaptation de deux mécanismes (la reprise sur panne, et le contrôle de concurrence sur les données) bien connus des systèmes transactionnels classiques. Pour cela, il a notamment fallu tenir compte de la faible taille mémoire disponible et du processeur peu puissant. L'utilisation de cartes gérant les mécanismes cités précédemment (la COST) dans des systèmes distribués s'effectue grâce à une architecture (appelée STIC), utilisant un service de validation distribuée (OTS pour CORBA). Un composant d'adaptation prend en charge les contraintes de la carte (notamment en terme de protocole de communication), de manière à ne pas modifier l'architecture des systèmes existants. Une maquette, basée sur la JavaCard et le service OTS de CORBA, a été réalisée dans le but de simuler une application de paiement sur Internet.

Présentation de travaux sur la création d'environnements collaboratifs synchrones réutilisables pour télé-TPs.

Cette thèse s'intéresse à la déclinaison matérielle des concepts logiciels d'intergiciel et d'architecture logicielle à base de composants, conteneurs et connecteurs dans les réseaux de portes programmables in situ (Field-Programmable Gate Array - FPGA). Le domaine d'applications ciblé est la radio définie logiciellement (Software Defined Radio (SDR)) conforme au standard Software Communications Architecture) (SCA). Avec le SCA, les applications radio sont décomposées en composants fonctionnels, qui sont déployés sur des plateformes radios hétérogènes et distribuées. Ces composants fournissent et requièrent des interfaces logicielles abstraites décrites sous forme de signatures d'opérations dans le langage de modélisation unifié appelé Unified Modeling language (UML) et/ou le langage de définition d'interface (Interface Definition Language - IDL) de l'intergiciel CORBA (Common Object Request Broker Architecture) standardisé par un consortium industriel appelé Object Management Group (OMG). Les besoins de portabilité et de réutilisation de ces composants requièrent que leurs interfaces abstraites définies au niveau système soient indépendantes d'une implémentation logicielle ou matérielle et puissent être indifféremment traduites dans un langage de programmation logiciel tel que C/C++, un langage système tel que SystemC au niveau transaction (Transaction Level Modeling - TLM), ou un langage de description matériel tel que VHDL ou SystemC au niveau registre (Register Transfer Level - (RTL)). Le besoin d'interopérabilité de ces composants requière des communications transparentes quelques soient leur implémentation logicielle ou matérielle et leur distribution. Ces premiers besoins ont été adressés en formalisant des règles de mise en correspondance entre des composants abstraits en OMG IDL3 ou UML2, des composants matériels à base de signaux en VHDL ou SystemC RTL, et des composants systèmes en SystemC TLM. Le deuxième besoin a été adressé en prototypant un intergiciel matériel utilisant de façon transparente le mapping mémoire et deux protocoles messages: CORBA General Inter-Object Request Broker Protocol (GIOP) et SCA Modem Hardware Abstraction Layer (MHAL).

Cette thèse étudie un modèle de plate-forme de communication pour la programmation des grilles de calcul. Notre but est d'étendre la portée des grilles en permettant l'exécution d'applications parallèles et/ou réparties sans imposer de contrainte de programmation ou d'exécutif particulier. Le modèle proposé permet l'utilisation d'exécutifs variés, adaptés à l'application plutôt que ceux dictés par les réseaux disponibles. Notre approche est basée sur : un arbitrage des accès aux ressources, pour permettre plusieurs exécutifs simultanément ; une adaptation d'abstraction qui permet de voir les ressources selon le paradigme choisi par l'utilisateur ; une virtualisation des ressources, qui permet l'utilisation d'exécutifs existants sans les modifier. Nous avons mis en oeuvre ce modèle dans la plate-forme PadicoTM, et porté divers exécutifs sur cette plate-forme, tels que MPI, CORBA, et SOAP. Les réseaux utilisables vont des SAN jusqu'aux WAN. Les performances obtenues sont excellentes.

Les réseaux mobiles opportunistes (ou OppNets, pour Opportunistic Networks) constituent une solution séduisante pour compléter les réseaux fixes d’infrastructure, voire compenser leur absence dans des zones sinistrées ou défavorisées. Les recherches menées ces dernières années ont principalement visé à permettre les transmissions dans les OppNets, mais ceci ne peut être qu’un premier pas vers une réelle exploitation de tels environnements contraints. L’informatique opportuniste (Opportunistic Computing) dépasse le cadre des seules transmissions, et introduit un nouveau paradigme d’exécution de tâches collaboratives dans de tels environnements. Dans ce domaine qu’est l’informatique opportuniste, la conception, la mise en œuvre et le déploiement d’applications distribuées sont des objectifs majeurs. Une application pour OppNet doit pouvoir fonctionner et assurer un niveau de service satisfaisant, tout en supportant les diverses contraintes propres aux OppNets, telles qu’une connectivité fluctuante, un partitionnement chronique du réseau, de longs délais de transmissions, de fréquents échecs de transmission, et des équipements hétérogènes offrant des ressources limitées. La complexité et le coût du développement d’applications pour OppNets peuvent être réduits de manière significative en utilisant des modèles de programmation appropriés. De tels modèles peuvent être fournis par des systèmes intergiciels capables de supporter de manière transparente les contraintes évoquées plus haut. Le travail rapporté dans ce mémoire a porté sur l’étude des contraintes inhérentes aux OppNets, et sur la proposition de solutions appropriées. Parmi les modèles de programmation usuels, certains ont été identifiés comme pouvant être utilisés dans le cadre des OppNets. Sur la base de ces divers modèles de programmation, des systèmes intergiciels opportunistes ont été mis en oeuvre. Ces systèmes supportent respectivement le modèle de messagerie distribuée (sur la base de files d’attentes et de "topics"), le modèle du tuple-space, et la résolution de consensus. Des implémentations complètes ont été réalisées, et le code source est distribué sous licence GPL (GNU General Public License). Ces systèmes ont été évalués par le biais d’expérimentations menées en conditions réelles et par simulation. / Opportunistic networks (OppNets) constitute an appealing solution to complement fixed network infrastructures –or make up for the lack thereof– in challenged areas. Researches in the last few years have mostly addressed the problem of supporting networking in OppNets, yet this can only be a first step towards getting real benefit from these networks. Opportunistic computing goes beyond the concept of opportunistic networking, and provides a new paradigm to enable collaborative computing tasks in such environments. In the realm of opportunistic computing, properly designing, implementing and deploying distributed applications are important tasks. An OppNet-dedicated application must be able to operate and maintain an acceptable level of service while addressing the many problems that can occur in these networks, such as disconnections, partitioning, long transmission delays, transmission failures, resource constraints, frequent changes in topology, and heterogeneous devices. Much of the complexity and cost of building OppNet-dedicated applications can be alleviated by the use of high-level programming models. Such models can be supported by middleware systems capable of transparently addressing all the above-mentioned problems. The work reported in this dissertation focused on providing insight into the fundamental problems posed by OppNets, so as to analyze and solve the problems faced by application developers while dealing with these environments. The research focused on identifying well-known high-level programming models that can be satisfactorily implemented for OppNets, and that can prove useful for application developers. In order to demonstrate the feasibility of application development for OppNets, while assessing the benefits brought about by carefully designed middleware systems, a couple of such systems have been designed, implemented, and evaluated as part of this work. These middleware systems respectively support distributed messaging (through message queues and topics), the tuple-space model, and consensus solving in OppNets. They are supplemented with fully-functional implementations, that can be used in real settings, and that are all distributed under the terms of the GNU General Public License (GPL). Real-life experiments and simulations have been realized so as to evaluate the effectiveness and efficiency of these systems in real conditions.

Cette thèse se situe dans le domaine des systèmes informatiques temps-réel embarqués, plus particulièrement les logiciels embarqués dans l'automobile pour tous les dispositifs émergents et à venir d'évaluation des systèmes d'aide à la conduite (ADAS) pour les prochaines générations de véhicules. Ce document présente les trois axes principaux des travaux de cette thèse : Le premier axe comprend le développement d'un middleware reconfigurable dynamiquement, SCOOT-R. Le deuxième axe concerne le développement des techniques d'ordonnancement distribuées des opérations SCOOT-R avec un objectif de qualité de service de bout en bout. Finalement, le développement des techniques d'ordonnancement régulé pour l'adaptation du système à des situations de conduite et comportements du conducteur variables. Dans ce cas l'importance des fonctions est adaptée suivant le contexte momentané du système.

L émergence des environnements omniprésents pose un nouveau défi aux systèmes informatiques. Les intergiciels asynchrones (Message-Oriented Middleware, MOM) sont reconnus comme étant la solution la plus apte à répondre aux besoins de passage à grande échelle, de flexibilité, et d' hétérogénéité des nouvelles applications distribuées. Mais l'implémentation des intergiciels asynchrones actuels reste souvent figée quels que soient les sites d'exécution et l'application (les applications) l'utilisant et sont peu voire pas configurables. Cette thèse s'intéresse à la configuration et au déploiement des intergiciels asynchrones sur système hétérogène à grande échelle. Elle vise la définition d'un modèle d'intergiciel asynchrone configurable permettant une configuration statique et à l'exécution. Elle a pour objectif d'associer les nombreux travaux dans le domaine de l'asynchrone qui ont mené à la définition des modèles de communication asynchrones et les réflexions menées dans les intergiciels synchrones autour des nouveaux besoins de configuration et d'adaptabilité. La synthèse de tous nos travaux nous a mené à la création de DREAM (Dynamic REflective Asynchronous Middleware), un intergiciel asynchrone adaptable. Les mécanismes de contrôles fournis par Dream ainsi que son architecture permettent de réaliser une configuration en se basant sur les besoins applicatifs et les contraintes imposées par le système. Nous validons notre prototype par l'implémentation d'un service à évènement à base d'agents dans lequel nous utilisons les capacités d'adaptation de DREAM pour ajouter de nouvelles fonctionnalités.

Dans le contexte de l’informatique pervasive et de l’internet des objets, les systèmes sonthétérogènes, distribués et adaptatifs (p. ex., systèmes de gestion des transports, bâtimentsintelligents). La conception et le déploiement de ces systèmes sont rendus difficiles par leurnature hétérogène et distribuée mais aussi le risque de décisions d’adaptation conflictuelleset d’inconsistances à l’exécution. Les inconsistances sont causées par des pannes matériellesou des erreurs de communication. Elles surviennent lorsque des actions correspondant auxdécisions d’adaptation sont supposées être effectuées alors qu’elles ne le sont pas.Cette thèse propose un support intergiciel, appelé SICODAF, pour la conception et ledéploiement de systèmes adaptatifs fiables. SICODAF combine une fiabilité comportementale(absence de décisions conflictuelles) au moyen de systèmes de transitions et une fiabilitéd’exécution (absence d’inconsistances) à l’aide d’un intergiciel transactionnel. SICODAF estbasé sur le calcul autonomique. Il permet de concevoir et de déployer un système adaptatifsous la forme d’une boucle autonomique qui est constituée d’une couche d’abstraction, d’unmécanisme d’exécution transactionnelle et d’un contrôleur. SICODAF supporte trois typesde contrôleurs (basés sur des règles, sur la théorie du contrôle continu ou discret). Il permetégalement la reconfiguration d’une boucle, afin de gérer les changements d’objectifs quisurviennent dans le système considéré, et l’intégration d’un système de détection de pannesmatérielles. Enfin, SICODAF permet la conception de boucles multiples pour des systèmesqui sont constitués de nombreuses entités ou qui requièrent des contrôleurs de types différents.Ces boucles peuvent être combinées en parallèle, coordonnées ou hiérarchiques.SICODAF a été mis en oeuvre à l’aide de l’intergiciel transactionnel LINC, de l’environnementd’abstraction PUTUTU et du langage Heptagon/BZR qui est basé sur des systèmesde transitions. SICODAF a été également évalué à l’aide de trois études de cas. / In the context of pervasive computing and internet of things, systems are heterogeneous,distributed and adaptive (e.g., transport management systems, building automation). Thedesign and the deployment of these systems are made difficult by their heterogeneous anddistributed nature but also by the risk of conflicting adaptation decisions and inconsistenciesat runtime. Inconsistencies are caused by hardware failures or communication errors. Theyoccur when actions corresponding to the adaptation decisions are assumed to be performedbut are not done.This thesis proposes a middleware support, called SICODAF, for the design and thedeployment of reliable adaptive systems. SICODAF combines a behavioral reliability (absenceof conflicting decisions) by means of transitions systems and an execution reliability(absence of inconsistencies) through a transactional middleware. SICODAF is based on autonomiccomputing. It allows to design and deploy an adaptive system in the form of anautonomic loop which consists of an abstraction layer, a transactional execution mechanismand a controller. SICODAF supports three types of controllers (based on rules, on continuousor discrete control theory). SICODAF also allows for loop reconfiguration, to dealwith changing objectives in the considered system, and the integration of a hardware failuredetection system. Finally, SICODAF allows for the design of multiple loops for systems thatconsist of a high number of entities or that require controllers of different types. These loopscan be combined in parallel, coordinated or hierarchical.SICODAF was implemented using the transactional middleware LINC, the abstractionenvironment PUTUTU and the language Heptagon/BZR that is based on transitionssystems. SICODAF was also evaluated using three case studies.

À l'interface entre informatique distribuée et en génie logiciel, nous présentons trois contributions liées aux problématiques de réutilisation du logiciel dans trois cas représentatifs de systèmes distribués grande échelle: les réseaux logiques pair-à-pair, les protocoles épidémiques, et les intergiciels de grille. Les travaux que nous présentons portent sur trois problématiques différentes mais néanmoins liées de ces systèmes: la tolérance aux pannes modulaire (dans les réseaux pair-à-pair), la programmabilité des systèmes à composants (dans les protocoles épidémiques), et l'analyse interactive de performances (dans les intergiciels de grille). Le message qui se dégage de nos travaux est double. Nos contributions démontrent tout d'abord en termes concrets l'intérêt d'abstractions logicielles réutilisables pour les systèmes distribués grande échelle. Nos travaux illustrent par ailleurs la tension inhérente entre réutilisation et complexité logicielle dans les plates-formes distribuées modernes. Notre travail sur les protocoles épidémiques montre par exemple comment une approche de développement par composants peut être combinée à un langage métier dédié pour une plus grande programmabilité. De même notre analyse d'un intergiciel de grille (Globus) illustre clairement les difficultés introduites par la réutilisation logicielle dans les plates-formes distribuées d'aujourd'hui, et comment ces difficultés peuvent être abordées dans le cas du diagnostic en combinant des principes de rétro-conception architecturale avec une analyse dynamique de performances.