L'implémenation distribuée des systèmes temps-réel a été toujous une tâche non-triviale. La coordination des composants s'exécutant sur une plate-forme distribuée doit être assurée par des protocoles de communication complexes en tenant compte de leurs contraintes de temps. Dans cette thèse, nous proposons un flot de conception rigoureux à partir d'un modèle de haut niveau d'un logiciel d'application décrit en BIP (Behavior, Interaction, Priority) et conduisant à une implémenation distribuée. Le flot de conception implique l'utilisation de transformations de modèles tout en conservant les propriétés fonctionnelles des modèles originaux de BIP. Un modèle BIP se compose d'un ensemble de composants qui se synchronisent à travers les interactions et les priorités. Notre méthode transforme les modèles BIP en un modéle Send/Receive qui fonctionnent en utilisant le passage de messages asynchrones. Les modèles obtenus sont directement implémenté sur une plate-forme donnée. Nous présentons trois solutions pour obtenir un modéle Send/Receive. Dans la première solution, nous proposons des modéles Send/Receive qui fonctionnent avec un engin centralisé qui implémente les interactions et les priorités. Les composants atomiques des modèles originaux sont transformés en composants Send/Receive qui communiquent avec l'engin centralisé via des interactions Send/Receive. L'engin centralisé exécute les interactions sous certaines conditions définies par les modèles à états partiels. Ces modèles représentent une déscription haut niveau de l'exécution parallèle de modèles BIP. Dans la deuxième solution, nous proposons de décentraliser l'engin. Les modéles Send/Receive obtenus sont structurées en trois couches: (1) les composants Send/Receive (2) un ensemble d'engin, chacun exécutant un sous-ensemble d'interactions, et (3) un ensemble de composants implémentant un protocole de résolution des conflits. Avec les solutions décrites ci-dessus, nous supposons que les latences de communication sont négligeables. Ceci est du au fait que les modéles Send/Receive sont concu de telle sorte qu'il n'y ait pas retard entre la décision d'exécuter une interaction dans un engin et son exécution dans les composants participant. Dans la troisième solution, nous proposons des modéles Send/ Receive qui exécutent correctement même en présence de latences de communication. Cette solution est basée sur le fait que les engin planifient l'exécution des interactions et notifient les composants à l'avance. Afin de planifier correctement les interactions, nous montrons que les engins sont tenus à observer des composants supplémentaires, en plus de ceux qui participent aux interactions. Nous présentons également une méthode pour optimiser le nombre de composants observés, en se basant sur l'utilisation de techniques d'analyse statique. A partir d'un modéle Send/Receive donné, nous générons une application distribuée où les interactions Send/Receive sont implémentées par les sockets TCP. Les résultats expérimentaux sur des exemples non triviaux et des études de cas montrent l'efficacité de notre méthode. / Correct distributed implementation of real-time systems has always been a challenging task. The coordination of components executing on a distributed platform has to be ensured by complex communication protocols taking into account their timing constraints. In this thesis, we propose rigorous design flow starting from a high-level model of an application software in BIP (Behavior, Interaction, Priority) and leading to a distributed implementation. The design flow involves the use of model transformations while preserving the functional properties of the original BIP models. A BIP model consists of a set of components synchronizing through multiparty interactions and priorities. Our method transforms high-level BIP models into Send/Receive models that operate using asynchronous message passing. The obtained models are directly implementable on a given platform. We present three solutions for obtaining Send/Receive BIP models. -In the first solution, we propose Send/Receive models with a centralized scheduler that implements interactions and priorities. Atomic components of the original models are transformed into Send/Receive components that communicate with the centralized scheduler via Send/Receive interactions. The centralized scheduler is required to schedule interactions under some conditions defined by partial state models. Those models represent high-level representation of parallel execution of BIP models. - In the second solution, we propose to decentralize the scheduler. The obtained Send/Receive models are structured in 3 layers: (1) Send/Receive atomic components, (2) a set of schedulers each one handling a subset of interactions, and (3) a set of components implementing a conflict resolution protocol. With the above solutions, we assume that the obtained Send/Receive models are implemented on platforms that provide fast communications (e.g. multi-process platforms) to meet perfect synchronization in components. This is because the obtained schedulers are modeled such that interactions scheduling corresponds exactly to execution in components. - In the third solution, we propose Send/Receive models that execute correctly even if communications are not fast enough. This solution is based on the fact that schedulers plan interactions execution and notify components in advance. In order to plan correctly the interactions, we show that the schedulers are required to observe additional components, in addition to the ones participating in the interactions. We present also a method to optimize the number of observed components, based on the use of static analysis techniques. From a given Send/Receive model, we generate a distributed implementation where Send/Receive interactions are implemented by TCP sockets. The experimental results on non trivial examples and case studies show the efficiency of our design flow.

LNT est un langage formel de spécification récent, basé sur les algèbres de processus, où plusieurs processus concurrents et asynchrones peuvent interagir par rendez-vous multiple, c'est-à-dire à deux ou plus, avec échange de données. La boite à outils CADP (Construction and Analysis of Distributed Processes) offre plusieurs techniques relatives à l'exploration d'espace d'états, comme le model checking, pour vérifier formellement une spécification LNT. Cette thèse présente une méthode de génération d'implémentation distribuée à partir d'un modèle formel LNT décrivant une composition parallèle de processus. En s'appuyant sur CADP, nous avons mis au point le nouvel outil DLC (Distributed LNT Compiler), capable de générer, à partir d'une spécification LNT, une implémentation distribuée en C qui peut ensuite être déployée sur plusieurs machines distinctes reliées par un réseau. Pour implémenter de manière correcte et efficace les rendez-vous multiples avec échange de données entre processus distants, nous avons élaboré un protocole de synchronisation qui regroupe différentes approches proposées par le passé. Nous avons mis au point une méthode de vérification de ce type de protocole qui, en utilisant LNT et CADP, permet de détecter des boucles infinies ou des interblocages dus au protocole, et de vérifier que le protocole réalise des rendez-vous cohérents par rapport à une spécification donnée. Cette méthode nous a permis d'identifier de possibles interblocages dans un protocole de la littérature, et de vérifier le bon comportement de notre propre protocole. Nous avons aussi développé un mécanisme qui permet, en embarquant au sein d'une implémentation des procédures C librement définies par l'utilisateur, de mettre en place des interactions entre une implémentation générée et d'autres systèmes de son environnement. Enfin, nous avons appliqué DLC au nouvel algorithme de consensus Raft, qui nous sert de cas d'étude, notamment pour mesurer les performances d'une implémentation générée par DLC. / LNT is a recent formal specification language, based on process algebras, where several concurrent asynchronous processes can interact by multiway rendezvous (i.e., involving two or more processes), with data exchange. The CADP (Construction and Analysis of Distributed Processes) toolbox offers several techniques related to state space exploration, like model checking, to formally verify an LNT specification. This thesis introduces a distributed implementation generation method, starting from an LNT formal model of a parallel composition of processes. Taking advantage of CADP, we developed the new DLC (Distributed LNT Compiler) tool, which is able to generate, from an LNT specification, a distributed implementation in C that can be deployed on several distinct machines linked by a network. In order to handle multiway rendezvous with data exchange between distant processes in a correct and efficient manner, we designed a synchronization protocol that gathers different approaches suggested in the past. We set up a verification method for this kind of protocol, which, using LNT and CADP, can detect livelocks or deadlocks due to the protocol, and also check that the protocol leads to valid interactions with respect to a given specification. This method allowed us to identify possible deadlocks in a protocol from the literature, and to verify the good behavior of our own protocol. We also designed a mechanism that enables the final user, by embedding user-defined C procedures into the implementation, to set up interactions between the generated implementation and other systems in the environment. Finally, we used the new consensus algorithm Raft as a case study, in particular to measure the performances of an implementation generated by DLC.

Les protocoles de dissémination de contenus randomisés sont une alternative bon marché et pouvant monter en charge aux systèmes centralisés. Cependant, il est bien connu que ces protocoles souffrent en présence de comportements individualistes, i.e., de participants qui cherchent à recevoir un contenu sans contribuer en retour à sa propagation. Alors que le problème des participants égoïstes a été bien étudié dans la littérature, les coalitions de participants égoïstes ont été laissés de côté. De plus, les manières actuelles permettant de limiter ou tolérer ces comportements exigent des noeuds qu'ils enregistrent leurs interactions, et rendent public leur contenu, ce qui peut dévoiler des informations gênantes. De nos jours, il y a consensus autour du besoin de renforcer les possibilités de contrôle des usagers de systèmes informatiques sur leurs données personnelles. Cependant, en l'état de nos connaissances, il n'existe pas de protocole qui évite de divulguer des informations personnelles sur les utilisateurs tout en limitant l'impact des comportements individualistes.Cette thèse apporte deux contributions.Tout d'abord, nous présentons AcTinG, un protocole qui empêche les coalitions de noeuds individualistes dans les systèmes pair-à-pair de dissémination de contenus, tout en garantissant une absence de faux-positifs dans le processus de détection de fautes. Les utilisateurs de AcTinG enregistrent leurs interactions dans des enregistrements sécurisés, et se vérifient les uns les autres grâce à une procédure d'audit non prédictible, mais vérifiable a posteriori. Ce protocole est un équilibre de Nash par construction. Une évaluation de performance montre qu'AcTinG est capable de fournir les messages à tous les noeuds malgré la présence de coalitions, et présente des propriétés de passage à l'échelle similaires aux protocoles classiques de dissémination aléatoire.Ensuite, nous décrivons PAG, le premier protocole qui évite de dévoiler des informations sur les usagers tout en les contrôlant afin d'éviter les comportements égoïstes. PAG se base sur une architecture de surveillance formée par les participants, ainsi que sur des procédures de chiffrement homomorphiques. L'évaluation théorique de ce protocole montre qu'obtenir le détail des interactions des noeuds est difficile, même en cas d'attaques collectives. Nous évaluons ce protocole en terme de protection de l'intimité des interactions et en terme de performance en utilisant un déploiement effectué sur un cluster de machines, ainsi que des simulations qui impliquent jusqu'à un million de participants, et enfin en utilisant des preuves théoriques. Ce protocole a un surcoût en bande-passante inférieur aux protocoles de communications anonymes existants, et est raisonnable en terme de coût cryptographique. / Gossip-based content dissemination protocols are a scalable and cheap alternative to centralised content sharing systems. However, it is well known that these protocols suffer from rational nodes, i.e., nodes that aim at downloading the content without contributing their fair share to the system. While the problem of rational nodes that act individually has been well addressed in the literature, textit{colluding} rational nodes is still an open issue. In addition, previous rational-resilient gossip-based solutions require nodes to log their interactions with others, and disclose the content of their logs, which may disclose sensitive information. Nowadays, a consensus exists on the necessity of reinforcing the control of users on their personal information. Nonetheless, to the best of our knowledge no privacy-preserving rational-resilient gossip-based content dissemination system exists.The contributions of this thesis are twofold.First, we present AcTinG, a protocol that prevents rational collusions in gossip-based content dissemination protocols, while guaranteeing zero false positive accusations. AcTing makes nodes maintain secure logs and mutually check each others' correctness thanks to verifiable but non predictable audits. As a consequence of its design, it is shown to be a Nash-equilibrium. A performance evaluation shows that AcTinG is able to deliver all messages despite the presence of colluders, and exhibits similar scalability properties as standard gossip-based dissemination protocols.Second, we describe PAG, the first accountable and privacy-preserving gossip protocol. PAG builds on a monitoring infrastructure, and homomorphic cryptographic procedures to provide privacy to nodes while making sure that nodes forward the content they receive. The theoretical evaluation of PAG shows that breaking the privacy of interactions is difficult, even in presence of a global and active opponent. We assess this protocol both in terms of privacy and performance using a deployment performed on a cluster of machines, simulations involving up to a million of nodes, and theoretical proofs. The bandwidth overhead is much lower than existing anonymous communication protocols, while still being practical in terms of CPU usage.

De nos jours, le travail collaboratif a pris une place très importante dans plusieurs domaines, et notamment dans le domaine du télédiagnostic médical. Et la cohérence des données partagées est un enjeu primordial dans ce type d'application. De plus, pour garantir la cohérence des données, l'utilisation d'un algorithme de consensus est un élément indispensable dans les plateformes collaboratives. Nous présentons ici un nouvel algorithme de consensus, nommé FLC, permettant de garantir la cohérence des données partagées dans les systèmes distribués collaboratifs complètement asynchrones. Notre algorithme est tolérant aux pannes et a pour objectif d'améliorer la performance de consensus et notamment lorsque les processus participants tombent en panne. Ce nouvel algorithme utilise l'oracle leader Omega pour contourner le résultat d'impossibilité du théorème FLP. L'algorithme est décentralisé et adopte le modèle de pannes crash-stop. L'algorithme FLC s'appuie sur deux idées principales. La première propose de réaliser, au début de chaque cycle d'exécution, une phase simple d'élection de processus leader garantissant l'existence d'un seul leader par cycle. La deuxième bénéficie de la stabilité du système et plus particulièrement du fait que le processus leader ne tombe pas en panne d'un consensus à l'autre. Les performances de notre algorithme ont été analysées et comparées à celles des algorithmes les plus connus dans le domaine. Les résultats obtenus par simulation en utilisant la plateforme Neko ont montré que notre algorithme donne les meilleures performances lorsque le réseau utilisé est un réseau multicast et qu'aucun processus ne tombent en panne ainsi que pour les situations dans lesquelles l'algorithme de consensus subit une ou plusieurs pannes de processus coordinateurs/leaders. / Nowadays, collaborative work took a very important place in many fields and particularly in the medicaltelediagnosis field. The consistency of shared data is a key issue in this type of applications. Moreover, itis essential to use a consensus algorithm to ensure data consistency in collaborative platforms. We presenthere our new consensus algorithm FLC that helps to ensure data consistency in asynchronous collaborativedistributed systems. Our algorithm is fault tolerant and aims to improve the performance of consensus ingeneral and particularly in the case of process crashes. The new algorithm uses the leader oracle tocircumvent the impossibility result of the FLP theorem. It is decentralized and considers the crash-stop failuremodel. The FLC algorithm is based on two main ideas. The first is to perform, at the beginning of eachround, a simple election phase guaranteeing the existence of only one leader per round. The second is totake advantage of system stability and more particularly of the fact that the leader does not crash betweentwo consecutive consensus runs. The performance of our algorithm was analyzed and compared to the mostknown algorithms in the domain. The results obtained by simulation, using the Neko platform, demonstratedthat our algorithm gave the best performance when using a multicast network in the best case scenario and insituations where the algorithm undergoes one or more crashes of coordinators/leaders processes.

Les ressources de calcul à haute performance (High-Performance Computing—HPC), telles que les supercalculateurs, les grappes, les grilles de calcul ou les Clouds HPC, sont gérées par des gestionnaires de ressources (Resource Management System—RMS) qui multiplexent les ressources entre plusieurs utilisateurs et décident comment allouer les nœuds de calcul aux applications des utilisateurs. Avec la multiplication de machines péta-flopiques et l’arrivée des machines exa-flopiques attendue en 2020, l’optimisation de l’allocation des ressources aux applications est essentielle pour assurer que leur exécution soit efficace. Cependant, les RMSs existants, tels que les batch schedulers, n’offrent qu’une interface restreinte. Dans la plupart des cas, l’application doit choisir les ressources « aveuglément » lors de la soumission sans pouvoir adapter son choix à l’état des ressources ciblées, ni avant, ni pendant l’exécution.Le but de cette Thèse est d’améliorer la gestion des ressources, afin de permettre aux applications d’allouer des ressources efficacement. Pour y parvenir, nous proposons des architectures logicielles qui favorisent la collaboration entre les applications et le gestionnaire de ressources, permettant ainsi aux applications de négocier les ressources qu’elles veulent utiliser. À cette fin, nous analysons d’abord les types d’applications et leurs besoins en ressources, et nous les divisons en plusieurs catégories : rigide, modelable, malléable et évolutive. Pour chaque cas, nous soulignons les opportunités d’amélioration de la gestion de ressources. Une première contribution traite les applications modelables, qui négocient les ressources seulement avant leur démarrage. Nous proposons CooRMv1, une architecture RMS centralisée, qui délègue la sélection des ressources aux lanceurs d’application. Des simulations montrent qu’un tel système se comporte bien en termes d’extensibilité et d’équité. Les résultats ont été validés avec un prototype déployé sur la plate-forme Grid’5000. Une deuxième contribution se focalise sur la négociation des allocations pour des ressources géographiquement distribuées qui appartiennent à plusieurs institutions. Nous étendons CooRMv1 pour proposer distCooRM, une architecture RMS distribuée, qui permet aux applications modelables de co-allouer efficacement des ressources gérées par plusieurs agents indépendants. Les résultats de simulation montrent que distCooRM se comporte bien et passe à l’échelle pour un nombre raisonnable d’applications. Ensuite, nous nous concentrons sur la négociation des ressources à l’exécution pour mieux gérer les applications malléables et évolutives. Nous proposons CooRMv2, une architecture RMS centralisée, qui permet l’ordonnancement efficace des applications évolutives, et surtout celles dont l’évolution n’est pas prévisible. Une application peut faire des « pré-allocations » pour exprimer ses pics de besoins en ressources. Cela lui permet de demander dynamiquement des ressources, dont l’allocation est garantie tant que la pré-allocation n’est pas dépassée. Les ressources pré-allouées mais inutilisées sont à la disposition des autres applications. Des gains importants sont ainsi obtenus, comme les simulations que nous avons effectuées le montrent.Enfin, nous partons de logiciels utilisés en production pour illustrer l’intérêt, mais aussi la difficulté, d’améliorer la collaboration entre deux systèmes existants. Avec GridTLSE comme application et DIET comme RMS, nous avons trouvé un cas d’utilisation mal supporté auparavant. Nous identifions le problème sous-jacent d’ordonnancement des calculs optionnels et nous proposons une architecture pour le résoudre. Des expériences réelles sur la plate-forme Grid’5000 montrent que plusieurs métriques peuvent être améliorées, comme par exemple la satisfaction des utilisateurs, l’équité et le nombre de requêtes traitées. En outre, nous montrons que cette solution présente une bonne extensibilité. / High-Performance Computing (HPC) resources, such as Supercomputers, Clusters, Grids and HPC Clouds, are managed by Resource Management Systems (RMSs) that multiple resources among multiple users and decide how computing nodes are allocated to user applications. As more and more petascale computing resources are built and exascale is to be achieved by 2020, optimizing resource allocation to applications is critical to ensure their efficient execution. However, current RMSs, such as batch schedulers, only offer a limited interface. In most cases, the application has to blindly choose resources at submittal without being able to adapt its choice to the state of the target resources, neither before it started nor during execution. The goal of this Thesis is to improve resource management, so as to allow applications to efficiently allocate resources. We achieve this by proposing software architectures that promote collaboration between the applications and the RMS, thus, allowing applications to negotiate the resources they run on. To this end, we start by analysing the various types of applications and their unique resource requirements, categorizing them into rigid, moldable, malleable and evolving. For each case, we highlight the opportunities they open up for improving resource management.The first contribution deals with moldable applications, for which resources are only negotiated before they start. We propose CooRMv1, a centralized RMS architecture, which delegates resource selection to the application launchers. Simulations show that the solution is both scalable and fair. The results are validated through a prototype implementation deployed on Grid’5000. Second, we focus on negotiating allocations on geographically-distributed resources, managed by multiple institutions. We build upon CooRMv1 and propose distCooRM, a distributed RMS architecture, which allows moldable applications to efficiently co-allocate resources managed by multiple independent agents. Simulation results show that distCooRM is well-behaved and scales well for a reasonable number of applications. Next, attention is shifted to run-time negotiation of resources, so as to improve support for malleable and evolving applications. We propose CooRMv2, a centralized RMS architecture, that enables efficient scheduling of evolving applications, especially non-predictable ones. It allows applications to inform the RMS about their maximum expected resource usage, through pre-allocations. Resources which are pre-allocated but unused can be filled by malleable applications. Simulation results show that considerable gains can be achieved. Last, production-ready software are used as a starting point, to illustrate the interest as well as the difficulty of improving cooperation between existing systems. GridTLSE is used as an application and DIET as an RMS to study a previously unsupported use-case. We identify the underlying problem of scheduling optional computations and propose an architecture to solve it. Real-life experiments done on the Grid’5000 platform show that several metrics are improved, such as user satisfaction, fairness and the number of completed requests. Moreover, it is shown that the solution is scalable.

La consommation énergétique des centres de calculs et de données, aussi appelés « data centers », représentait 2% de la consommation mondiale d'électricité en 2012. Leur nombre est en augmentation et suit l'évolution croissante des objets connectés, services, applications, et des données collectées. Ces infrastructures, très consommatrices en énergie, sont souvent sur-dimensionnées et les serveurs en permanence allumés. Quand la charge de travail est faible, l'électricité consommée par les serveurs inutilisés est gaspillée, et un serveur inactif peut consommer jusqu'à la moitié de sa consommation maximale. Cette thèse s'attaque à ce problème en concevant un data center ayant une consommation énergétique proportionnelle à sa charge. Nous proposons un data center hétérogène, nommé BML pour « Big, Medium, Little », composé de plusieurs types de machines : des processeurs très basse consommation et des serveurs classiques. L'idée est de profiter de leurs différentes caractéristiques de performance, consommation, et réactivité d'allumage, pour adapter dynamiquement la composition de l'infrastructure aux évolutions de charge. Nous décrivons une méthode générique pour calculer les combinaisons de machines les plus énergétiquement efficaces à partir de données de profilage de performance et d'énergie acquis expérimentalement considérant une application cible, ayant une charge variable au cours du temps, dans notre cas un serveur web.Nous avons développé deux algorithmes prenant des décisions de reconfiguration de l'infrastructure et de placement des instances de l'application en fonction de la charge future. Les différentes temporalités des actions de reconfiguration ainsi que leur coûts énergétiques sont pris en compte dans le processus de décision. Nous montrons par simulations que nous atteignons une consommation proportionnelle à la charge, et faisons d'importantes économies d'énergie par rapport aux gestions classiques des data centers. / The increasing number of data centers raises serious concerns regarding their energy consumption. These infrastructures are often over-provisioned and contain servers that are not fully utilized. The problem is that inactive servers can consume as high as 50% of their peak power consumption.This thesis proposes a novel approach for building data centers so that their energy consumption is proportional to the actual load. We propose an original infrastructure named BML for "Big, Medium, Little", composed of heterogeneous computing resources : from low power processors to classical servers. The idea is to take advantage of their different characteristics in terms of energy consumption, performance, and switch on reactivity to adjust the composition of the infrastructure according to the load evolutions. We define a generic methodology to compute the most energy proportional combinations of machines based on hardware profiling data.We focus on web applications whose load varies over time and design a scheduler that dynamically reconfigures the infrastructure, with application migrations and machines switch on and off, to minimize the infrastructure energy consumption according to the current application requirements.We have developed two different dynamic provisioning algorithms which take into account the time and energy overheads of the different reconfiguration actions in the decision process. We demonstrate through simulations based on experimentally acquired hardware profiles that we achieve important energy savings compared to classical data center infrastructures and management.

L'utilisation massive des services connectés dans les entreprises et les foyers a conduit à un développement majeur des "Ciouds" ou informatique en nuage. Les Clouds s'imposent maintenant comme un modèle économique attractif où le client paye pour utiliser des ressources ou des services à la demande sans avoir à se préoccuper de la maintenance ou du coût réel de l'infrastructure. Ce développement rencontre cependant un obstacle majeur du point de vue des fournisseurs de ce type d'architecture : la consommation électrique des moteurs du cloud, les "datacenters" ou centre de données.Cette thèse s'intéresse à l'efficacité énergétique des Clouds en proposant un framework d'ordonnancement extensible et multi-critères dans le but d'augmenter le rendement d'une infrastructure hétérogène d'un point de vue énergétique. Nous proposons une approche basée sur un curseur capable d'aggréger les préférences de l'opérateur et du client pour la création de politiques d'ordonnancement. L'enjeu est de dimensionner au plus juste le nombre de serveurs et composants actifs tout en respectant les contraintes d'exploitation, et ainsi réduire les impacts environnementaux liés à une consommation superflue.Ces travaux ont été validés de façon expérimentale sur la plateforme Grid'SOOO par leur intégration au sein de l'intergiciel DIET et font l'objet d'un transfert industriel au sein de la plateforme NUVEA que nous proposons. Cette plate-forme fournit un accompagnement pour l'opérateur et l'utilisateur allant de l'audit à l'optimisation des infrastructures. / Modern society relies heavily on the use of computational resources. Over the last decades, the number of connected users and deviees has dramatically increased, leading to the consideration of decentralized on-demand computing as a utility, commonly named "The Cloud". Numerous fields of application such as High Performance Computing (HPC). medical research, movie rendering , industrial facto ry processes or smart city management , benefit from recent advances of on-demand computation .The maturity of Cloud technologies led to a democratization and to an explosion of connected services for companies, researchers, techies and even mere mortals, using those resources in a pay-per-use fashion.ln particular, since the Cloud Computing paradigm has since been adopted in companies . A significant reason is that the hardware running the cloud andprocessing the data does not reside at a company physical site, which means thatthe company does not have to build computer rooms (known as CAPEX, CAPitalEXpenditures) or buy equipment, nor to fill and mainta in that equipment over a normal life-cycle (known as OPEX, Operational EXpenditures).This thesis revolves around the energy efficiency of Cloud platforms by proposing an extensible and multi-criteria framework, which intends to improve the efficiency of an heterogeneous platform from an energy consumption perspective. We propose an approach based on user involvement using the notion of a cursor offering the ability to aggregate cloud operator and end user preferences to establish scheduling policies . The objective is the right sizing of active servers and computing equipments while considering exploitation constraints, thus reducing the environmental impactassociated to energy wastage.This research work has been validated on experiments and simulations on the Grid'SOOO platform, the biggest shared network in Europe dedicated to research.lt has been integrated to the DIET middleware, and a industrial valorisation has beendone in the NUVEA commercial platform, designed during this thesis . This platform constitutes an audit and optimization tool of large scale infrastructures for operatorsand end users

Au vu des dernières avancées dans le domaine de l’ingénierie web, ainsi qu’avec la baisse de coût du cloud computing, les architectures orientées services sont rapidement devenues la solution prépondérante pour fournir des services à valeur ajoutée aux clients. Suite à cette tendance, la composition de services tiers est devenue un paradigme de référence pour le développement d’applications robustes et riches, ou encore pour l’automatisation de processus métiers. Avec la disponibilité de centaines de milliers de services et APIs web, la réalisation de telles intégrations devient lourde et fastidieuse quand effectuée manuellement. Par ailleurs, chaque client peut exiger des besoins et politiques d’intégration différentes, ce qui complexifie davantage la tâche. De plus, fournir une telle solution qui soit à la fois robuste et scalable est une tâche non-triviale. Il est donc primordial d’étudier comment coordonner de manière efficace les interactions entre les services web existants. Ainsi, cette thèse vise à étudier les problématiques liées à la composition de services web dans le contexte des pratiques de développement web modernes. Nous présentons un cadre architectural permettant la spécification de compositions de services web grâce à une approche orientée langage, et montrons comment supporter leur exécution de manière scalable grâce à MEDLEY, une plateforme légère et orientée événements. / In light of the recent advances in the field of web engineering, along with the decrease of cost of cloud computing, service-oriented architectures rapidly became the leading solution in providing valuable services to clients. Following this trend, the composition of third-party services has become a successful paradigm for the development of robust and rich distributed applications, as well as automating business processes. With the availability of hundreds of thousands of web services and APIs, such integrations become cumbersome and tedious when performed manually. Furthermore, different clients may require different integration requirements and policies, which further complexifies the task. Moreover, providing such a solution that is both robust and scalable is a non-trivial task. Therefore, it becomes crucial to investigate how to efficiently coordinate the interactions between existing web services. As such, this thesis aims at investigating the underlying challenges in web service composition in the context of modern web development practices. We present an architectural framework to support the specification of web service compositions using a language-based approach, and show how we support their execution in a scalable manner using MEDLEY, a lightweight, event-driven platform.

L’agrégation des valeurs qui doivent être gardées confidentielles tout en garantissant la robustesse du processus et l’exactitude du résultat est nécessaire pour un nombre croissant d’applications. Divers types d’enquêtes, telles que les examens médicaux, les référendums, les élections, ainsi que les nouveaux services de Internet of Things, tels que la domotique, nécessitent l’agrégation de données confidentielles. En général,la confidentialité est assurée sur la base de tiers de confiance ou des promesses de cryptographie, dont les capacités ne peuvent être évaluées sans expertise.L’ambition de cette thèse est de réduire le besoin de confiance dans les autorités, de même que la technologie, et d’explorer les méthodes d’agrégations de données à grande échelle, qui garantissent un degré élevé de confidentialité et ne dépendent ni de tiers de confiance ni de cryptographie. Inspiré par BitTorrent et Bitcoin, les protocoles P2P sont considérés. La première contribution de cette thèse est l’extension du protocole d’agrégation distribuée BitBallot dans le but de couvrir les agrégations dans les réseaux P2P comprenant des pairs adversaires avec un comportement défaillant ou byzantin. Les changements introduits permettent éventuellement de maintenir un résultat précis en présence d’une minorité adversaire. Les limites de scalabilité rencontrées conduisent à la deuxième contribution dans le but de soutenir les agrégations à grande échelle. Inspiré par BitBallot et BitTorrent, un nouveau protocole distribué appelé ADVOKAT est proposé.Dans les deux protocoles, les pairs sont affectés aux noeuds feuilles d’un réseau de superposition d’une structure arborescente qui détermine le calcul des agrégats intermédiaires et restreint l’échange de données. La partition des données et du calcul entre un réseau de pairs équipotent limite le risque de violation de données et réduit le besoin de confiance dans les autorités. Les protocoles fournissent une couche middleware dont la flexibilité est démontrée par les applications de vote et de loterie. / Aggregation of values that need to be kept confidential while guaranteeing the robustness of the process and the correctness of the result is necessary for an increasing number of applications. Various kinds of surveys, such as medical ones, opinion polls, referendums, elections, as well as new services of the Internet of Things, such as home automation, require the aggregation of confidential data. In general, the confidentiality is ensured on the basis of trusted third parties or promises of cryptography, whose capacities cannot be assessed without expert knowledge.The ambition of this thesis is to reduce the need for trust in both authorities and technology and explore methods for large-scale data aggregations, that ensure a high degree of confidentiality and rely neither on trusted third parties nor solely on cryptography. Inspired by BitTorrent and Bitcoin, P2P protocols are considered.The first contribution of this thesis is the extension of the distributed aggregation protocol BitBallot with the objective to cover aggregations in P2P networks comprising adversarial peers with fail-stop or Byzantine behaviour. The introduced changes allow eventually to maintain an accurate result in presence of an adversarial minority.The encountered scalability limitations lead to the second contribution with the objective to support large-scale aggregations. Inspired by both BitBallot and BitTorrent, a novel distributed protocol called ADVOKAT is proposed.In both protocols, peers are assigned to leaf nodes of a tree overlay network which determines the computation of intermediate aggregates and restricts the exchange of data. The partition of data and computation among a network of equipotent peers limits the potential for data breaches and reduces the need for trust in authorities. The protocols provide a middleware layer whose flexibility is demonstrated by voting and lottery applications.

Les réseaux MANET représentent un domaine important de recherche en raison des nombreuses opportunités découlant des problématiques et des applications inhérentes à ce type de réseau. Les problématiques les plus récurrentes sont la mobilité, la disponibilité ainsi que les ressources limitées. Un intérêt bien connu dans les réseaux et donc dans les MANET est de monitorer les propriétés de ce réseau et de ses nœuds. Les contraintes des MANET peuvent avoir un impact significatif sur les efforts mis en œuvre pour les monitorer. La mobilité et la disponibilité peuvent créer des résultats incomplets pour le monitorage. Les propriétés usuelles utilisées en monitorage sont simples, comme notamment la consommation moyenne du processeur, la bande passante moyenne, etc. De plus, l'évolution des réseaux a conduit à un besoin croissant d'examiner des comportements plus complexes, dépendants et imbriqués. La littérature indique que la précision des valeurs obtenues par monitorage et donc des approches n'est pas fiable et difficile à atteindre en raison des propriétés dynamiques du MANET. Nous proposons donc des architectures de surveillance décentralisées et distribuées qui reposent sur de multiples points d'observation. L'approche décentralisée combine des algorithmes dits hiérarchiques et de ‘gossip’ pour fournir une approche de monitorage efficace. Grâce à des expérimentations approfondies, nous avons conclu que même si nous étions en mesure d'atteindre d’excellentes performances, la fragmentation du réseau a toujours un impact sévère sur la méthodologie mise en place. Essayant d'améliorer notre technique, nous avons proposé une approche distribuée pour améliorer l'efficacité et la précision globale.Il fournit un mécanisme de consensus qui lui permet d'agréger de nombreux résultats fournis par plusieurs nœuds et fournit un résultat plus significatif et plus précis. Nous soutenons notre proposition avec de nombreuses définitions mathématiques qui modélisent les résultats locaux pour un seul nœud et les résultats globaux pour le réseau. Nos expériences ont été évaluées avec un émulateur construit en interne qui s'appuie sur Amazon Web Services, NS-3, Docker et GoLang avec un nombre variable de nœuds, la taille du réseau, sa densité, la vitesse des nœuds, les algorithmes de mobilité et les délais. Grâce à cet émulateur, nous avons pu analyser plusieurs aspects en fournissant des testbeds reproductibles, documentés et accessibles. Nous avons obtenu des résultats prometteurs pour les deux approches, et surtout pour l'approche distribuée en particulier en ce qui concerne la précision des valeurs obtenues par monitorage / MANETs represent a significant area of network research due to the many opportunities derived from the problematics and applications. The most recurring problematics are the mobility, the availability and also the limited resources. A well-known interest in networks and therefore in MANETs is to monitor properties of the network and nodes. The problematics of the MANETs can have a significant impact on the monitoring efforts. Mobility and availability can create incomplete results for the monitoring. The usual properties discussed in monitoring are simple ones, e.g., average CPU consumption, average bandwidth and so on. Moreover, the evolution of networks has led to an increasing need to examine more complex, dependent and intertwined behaviors. The literature states that accuracy of the approaches is not reliable and difficult to achieve due to the dynamic properties of the MANET. Therefore, we propose a decentralized and distributed monitoring architecture that rely on multiple points of observation. The decentralized approach combines gossip and hierarchical algorithms to provide an effective monitoring approach. Through extensive experimentation, we concluded that although we were able to achieve exceptional performance, network fragmentation still has a harsh impact on the approach. Trying to improve our approach, we proposed a distributed approach, relying on stronger bedrock to enhance the overall efficiency and accuracy. It provides a consensus mechanism that allows it to aggregate and provides a more meaningful and accurate result. We support our proposal with numerous mathematical definition that models local results for a single node and global results for the network. Our experiments were evaluated with an emulator built in-house that relies on Amazon Web Services, NS-3, Docker and GoLang with varying number of nodes, network size, network density, speed, mobility algorithms and timeouts. Through this emulator, we were able to analyze multiple aspects of the approaches by providing a repeatable, documented and accessible test beds. We obtained promising results for both approaches, but for the distributed approach, especially regarding accuracy