Le contrôle d'accès d'une mémoire virtuelle répartie dans les systèmes à espace d'adressage uniforme est souvent réalisée par capacités logicielles à mot de passe. Ceci permet à l'utilisateur de manipuler les capacités comme des données banalisées. Cette thèse reprend l'idée de protection par capacités logicielles, mais en les cachant à l'utilisateur. On est alors capable d'ajouter la protection à une application répartie existante sans toucher au code de cette application. Les résultats sont étayés par la réalisation et l'évaluation d'un prototype.

Arias est un système de mémoire partagée répartie (MPR) réalisé dans le cadre du projet SIRAC, qui étudie les supports logiciels pour les applications distribuées. Une MPR facilite grandement la programmation de telles applications. Nous retraçons l'évolution des systèmes distributés qui ont abouti à cette idée, et caractérisons les diverses particularités de quelques projets antérieurs. Nous édictons nos objectifs propres et dégageons les spécifications qui sont souhaitables pour notre projet. Partant de là, et après avoir esquissé l'architecture générale d'Arias, nous nous concentrons sur les problèmes liés à la répartition de la mémoire. En particulier, l'allocation et la localisation de la mémoire dans une MPR à grand espace d'adresses posent des difficultés de réalisation qui ont des conséquences importantes dans la conception de l'interface logicielle avec l'application et le système d'exploitation sous-jacent. L'analyse de ces difficultés nous mène au module d'allocation et de localisation que nous décrivons. Une fois son implémentation décrite dans ses détails techniques, nous en explicitons les paramètres d'ajustement et soulignons leur impact à travers des mesures et des simulations. Nous montrons plusieurs configurations envisageables, dont certaines sont spécialement adaptées à certains types d'utilisation. Pour finir, nous concluons sur les leçons apprises de ce travail, tant du point de vue de ce qui a été réalisé que sur les travaux futurs et les perspectives générales des MPR.

Ce travail de thèse de doctorat traite de l'étude d'un problème d'ordonnancement NP-difficile au sens fort à contraintes de ressource : le problème de la programmation des déplacements de processus. Ce problème, issu de l'industrie des télécommunications, est lié à l'opérabilité de certains systèmes temps réel répartis à haute disponibilité tels le BSCe3, un autocommutateur pour la téléphonie cellulaire commercialisé par Nortel.<br />En quelques mots, ce problème consiste, étant donnée une répartition arbitraire admissible de processus sur les processeurs d'un système réparti, à trouver une séquence d'opérations (migrations de processus sans effet sur le service ou arrêts temporaires) de moindre impact par le biais de laquelle une autre répartition arbitraire, et fixée à l'avance, peut être obtenue. La principale contrainte réside dans le fait que la capacité des processeurs du système ne doit pas être dépassée durant la reconfiguration.<br />Nous avons abordé ce problème d'ordonnancement sous différents angles. Tout d'abord, nous avons établi son caractère NP-difficile au sens fort et exhibé quelques cas particuliers polynomiaux. Puis, sur le plan de la résolution exacte dans le cas général, nous avons conçu deux algorithmes de recherche arborescente : le premier trouve ses fondements dans l'étude de la structure combinatoire du problème, le second dans des considérations polyédrales. De nombreux résultats expérimentaux illustrent la pertinence pratique de ces deux algorithmes. Enfin, en raison des contraintes imposées par le caractère temps réel de notre application industrielle, nous avons mis au point un algorithme efficace de résolution approchée basé sur la métaheuristique du recuit simulé et, en capitalisant sur nos travaux en résolution exacte, empiriquement vérifié sa capacité pratique à produire des solutions acceptables, en un sens bien défini.

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.

Mes travaux de recherche s'intéressent à la simulation distribuée et aux possibilités offertes par le paradigme pair-à-pair. Le modèle pair-à-pair est généralement asymétrique. Il est constitué de réseaux de machines totalement hétérogènes avec des configurations matérielles et des débits de connexion très variables. Les nœuds constituant un tel réseau sont hautement dynamiques et organisés de manière totalement décentralisée.<br /><br />Une étude comparative entre les deux paradigmes grille de calcul et pair-à-pair est présentée. Elle révèle que la taxonomie des systèmes de l'informatique répartie est simpliste et sommaire. Nous en présentons une autre plus raffinée. Elle prend en compte de nouveaux paramètres pouvant aider l'utilisateur à faire un choix entre les grilles de calculs et le modèle pair-à-pair.<br /><br />Ces nouveaux paramètres sont pris en compte dans le développement de la plate-forme PHAC (P2P-based Highly Available Computing Framework) présentée dans ce mémoire. Il s'agit d'un environnement de programmation de haut niveau qui permet de construire un réseau pair-à-pair hautement disponible et adapté aux besoins de l'utilisateur. La plate-forme tient compte des spécificités des réseaux pair-à-pair telles que la volatilité et l'hétérogénéité des pairs. La robustesse du réseau est étudiée selon une voie expérimentale. Les résultats montrent que le réseau est suffisamment robuste pour distribuer des simulations de manière transparente.

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.

APPROCHE PERMETTANT LA DETECTION EN LIGNE, DANS LES SYSTEMES DISTRIBUES, DES ERREURS DUES A DES FAUTES MATERIELLES, LOGICIELLES OU HUMAINES ET AFFECTANT LE FONCTIONNEMENT NORMAL DU SYSTEME. ELLE REPOSE SUR L'UTILISATION DE DEUX LOGICIELS DISTINCTS CONSTITUANT UN COUPLE EXECUTANT-OBSERVATEUR. L'EXECUTANT REALISE DE MANIERE CLASSIQUE LES TACHES FONCTIONNELLES DU SYSTEME, L'OBSERVATEUR IMPLEMENTE UN SIMULATEUR DE RESEAUX DE PETRI

La progression des applications coopératives est confrontée, de façon inhérente, à la latence des moyens de communication. Lorsque celle-ci devient importante, les modèles de cohérence traditionnels entraînent un manque de réactivité rédhibitoire. Nous attaquons ce problème, en réduisant une application coopérative à une collection de réplicats coopérants, puis en se focalisant sur la gestion de cohérence d'un tel groupe de réplicats.<br /><br />Ce problème est important par deux aspects : par son application dans tous les domaines impliquant la coopération d'individus et par son caractère fondamental dans la structuration et la compréhension des mécanismes de coopération.<br /><br />Notre étude critique, des critères de cohérence associés aux cohérences dites «faibles», embrasse quatre domaines : les systèmes transactionnels, les mémoires partagées réparties, les objets concurrents et les plate-formes de communication. Notre thèse contribue sur trois points :<br /><br />Notre modèle d'exécution est libre de tout a priori concernant la causalité des opérations. Ce modèle est basé sur des histoires répliquées.<br />Notre modèle de partage, la réplication coopérante, dérivée de la réplication active, n'impose pas un ordre commun unique sur l'exécution des opérations. Les réplicats sont autonomes et ne coopèrent que lorsque leur vue de l'histoire globale ne suffit plus à garantir la correction de l'application.<br />Nos principes systèmes permettent de construire un nouveau type de composant, le gestionnaire de cohérence . Ce composant :<br />prend en charge la coopération des réplicats. Il implante la partie complexe de la gestion de cohérence : le contrôle de la distribution, de la réplication et de la concurrence ;<br />maintient, sur l'ordre réparti des opérations, des propriétés déterministes. Ces propriétés définissent un contrat de cohérence ; elles peuvent être utilisées comme critère de correction ;<br />est choisi à l'exécution par l'application ;<br />est réutilisable.<br />Nous avons réalisé Core, une plate-forme de développement complète, partiellement documentée et accessible sur FTP, développée au-dessus d'Unix. Core offre, outre les services usuels nécessaires à la mise en oeuvre de groupes de processus répartis, une bibliothèque extensible de gestionnaires de cohérence. Core offre aussi de nombreuses classes, utilisées tant pour la réalisation de nouveaux gestionnaires que pour l'expression de nouveaux types et modèles d'exécution, par les concepteurs d'applications. Nous avons réalisé, avec Core, deux applications : une application d'édition coopérative basée sur Emacs et une simulation de ressource partagée.

Quand un système réparti est sujet à des défaillances transitoires qui modifient arbitrairement son état, il est crucial de pouvoir retrouver un comportement correct au bout d'un temps fini. L'auto-stabilisation présente une telle garantie, mais en général au prix de ressources importantes. Dans cette thèse, notre démarche a consisté à minimiser ces ressources lorsque cela était possible. <br /><br />Nous avons développé le concept de détecteur de défaillances transitoires, des oracles appelés par les processeurs du système, qui indiquent si des défaillances transitoires sont survenues, en un temps constant. Notre implantation permet de classifier les problèmes classiques suivant les ressources spécifiques nécessaires à la détection d'une erreur. Pour les tâches statiques, une suite naturelle a été de montrer qu'une condition sur le code localement exécuté par chaque processeur pouvait être suffisante pour garantir l'auto-stabilisation du système tout entier, indépendamment des hypothèses d'exécution et de la topologie du graphe de communication. Du fait que l'algorithme n'est pas modifié, il est forcément sans surcoût. De manière duale, nous avons développé des outils de synchronisation permettant de construire des algorithmes auto-stabilisants pour des spécifications dynamiques avec un surcoût en mémoire constant, c'est à dire indépendant de la taille du réseau. En outre, l'un des algorithmes présentés est instantanément stabilisant. Enfin, nous avons présenté une technique générale pour réduire systématiquement le coût des communications, en garantissant un délai de retransmission borné, et nous avons donné un cadre général ainsi que des outils d'implantation pour écrire des algorithmes auto-stabilisants dans ce contexte.

Les systèmes informatiques sont des systèmes de plus en plus complexes, répartis sur plusieurs niveaux d’infrastructures des Technologies de l’Information et de la Communication (TIC). Ces systèmes sont parfois appelés des systèmes répartis multiéchelles. Le terme « multiéchelle » peut qualifier des systèmes répartis extrêmement variés suivant les points de vue dans lesquels ils sont caractérisés, comme la dispersion géographique des entités, la nature des équipements qui les hébergent, les réseaux sur lesquels elles sont déployées, ou encore l’organisation des utilisateurs. Pour une entité d’un système multiéchelle, les technologies de communication, les propriétés non fonctionnelles (en termes de persistance ou de sécurité), ou les architectures à favoriser, varient suivant la caractérisation multiéchelle pertinente définie ainsi que l’échelle à laquelle est associée l’entité. De plus, des architectures ad hoc de tels systèmes complexes sont coûteuses et peu durables. Dans cette thèse, nous proposons un framework de caractérisation multiéchelle, appelé MuSCa. Ce framework inclut un processus de caractérisation fondé sur les concepts de points de vue, dimensions et échelles, permettant de mettre en avant, pour chaque système complexe étudié, ses caractéristiques multiéchelles. Ces concepts constituent le cœur d’un métamodèle dédié. Le framework que nous proposons permet aux concepteurs de systèmes répartis multiéchelles de partager une taxonomie pour qualifier chaque système. Le résultat d’une caractérisation est un modèle à partir duquel le framework produit des artefacts logiciels qui apportent, à l’exécution, la conscience des échelles aux entités du système / Computer systems are becoming more and more complex. Most of them are distributed over several levels of Information and Communication Technology (ICT) infrastructures. These systems are sometimes referred to as multiscale systems. The word “multiscale” may qualify extremely various distributed systems according to the viewpoints in which they are characterized, such as the geographic dispersion of the entities, the nature of the hosting devices, the networks they are deployed on, or the users’ organization. For one entity of a multiscale system, communication technologies, non-functional properties (in terms of persistence or security) or architectures to be favored may vary depending on the relevant multiscale characterization defined for the system and on the scale associated to the entity. Moreover, ad hoc architectures of such complex systems are costly and non-sustainable. In this doctoral thesis, we propose a multiscale characterization framework, called MuSCa. The framework includes a characterization process based on the concepts of viewpoints, dimensions and scales, which enables to put to the fore the multiscale characteristics of each studied system. These concepts constitute the core of a dedicated metamodel. The proposed framework allows multiscale distributed systems designers to share a taxonomy for qualifying each system. The result of a characterization is a model from which the framework produces software artifacts that provide scale-awareness to the system’s entities at runtime