Avec le développement de l'IoT, des Smart Cities, et d'autres systèmes large-échelle extrêmement hétérogènes, les systèmes distribués deviennent à la fois plus complexes et plus omniprésents de jour en jour et seront bientôt difficiles à gérer avec les approches courantes. Pour masquer cette difficulté croissante et faciliter leur gestion à tous les stages de leur cycle de vie, cette thèse soutient qu'une approche holistique est nécessaire, où la fonction d'un système est considérée comme un tout, et qui se détache du comportement des composants individuels. En parallèle à cette montée en abstraction, les blocs de base doivent devenir plus autonomes, capable de réagir aux circonstances et d'automatiser la plupart des tâches de bas niveau. Nous proposons trois contributions vers cette vision : 1) Pleiades : une approche holistique pour construire des structures complexes par assemblage, facile à programmer et soutenue par un moteur d'exécution auto-organisant et efficace, basé sur des protocoles épidémiques. 2) Mind-the-Gap : un protocole épidémique de détection des partitions dans les MANETs, grâce à des agrégations opportunistes et à une représentation stochastique compacte du réseau. 3) HyFN: une extension des protocoles épidémiques traditionnels, capable de résoudre efficacement le problème des k-plus-lointains-voisins, ce dont les méthodes standards s'étaient révélées incapables jusqu'à maintenant. Nous considérons que ces trois contributions montrent que notre vision est réaliste, et mettent en valeur ses qualités. / With the advent of the IoT, Smart Cities, and other large-scale extremely heterogeneous systems, distributed systems are becoming both more complex and pervasive every day and will soon be intractable with current approaches. To hide this growing complexity and facilitate the management of distributed systems at all stages of their life-cycle, this thesis argues for a holistic approach, where the function of a system is considered as a whole, moving away from the behavior of individual components. In parallel to this rise in abstraction levels, basic building blocks need to become more autonomous and able to react to circumstances, to alleviate developers and automate most of the low level operations. We propose three contributions towards this vision : 1) Pleiades: a holistic approach to build complex structures by assembly, easily programmable and supported by an efficient, self-organizing gossip-based run-time engine. 2) Mind-the-Gap: a gossip-based protocol to detect partitions and other large connectivity changes in MANETs, thanks to periodic opportunistic aggregations and a stochastic representation of the network membership. 3) HyFN: an extension to traditional gossip protocols that is able to efficiently solve the k-Furthest-Neighbors problem, which standard methods have been unable to up to now. We believe these three contributions demonstrate our vision is realistic and highlight its attractive qualities.

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.