Contrôle d'application flot de données pour les systèmes sur puces : étude de cas sur la plateforme Magali

International audienceLes applications embarquées demandent toujours plus de puissance de calcul pour moins de consommation, avec comme conséquence l'apparition de systèmes sur puces dédiés. Dans le domaine du traitement du signal, le modèle de calcul flot de données est couramment utilisé pour la programmation de ces systèmes sur puce. Il est donc nécessaire d'avoir un modèle d'exécution adapté à ces architectures et répondant aux contraintes applicatives. Dans ce tra- vail, nous proposons un nouveau modèle d'exécution pour le contrôle d'applications flot de données. Notre approche s'appuie sur les liens entre les caractéristiques des applications et les performances selon le modèle d'exécution associé. Ce travail est illustré avec une étude de cas sur la plateforme Magali

Kevoree (Model@Runtime pour le développement continu de systèmes adaptatifs distribués hétérogènes)

La complexité croissante des systèmes d'information modernes a motivé l'apparition de nouveaux paradigmes (objets, composants, services, etc), permettant de mieux appréhender et maîtriser la masse critique de leurs fonctionnalités. Ces systèmes sont construits de façon modulaire et adaptable afin de minimiser les temps d'arrêts dus aux évolutions ou à la maintenance de ceux-ci. Afin de garantir des propriétés non fonctionnelles (par ex. maintien du temps de réponse malgré un nombre croissant de requêtes), ces systèmes sont également amenés à être distribués sur différentes ressources de calcul (grilles). Outre l'apport en puissance de calcul, la distribution peut également intervenir pour distribuer une tâche sur des nœuds aux propriétés spécifiques. C'est le cas dans le cas des terminaux mobiles proches des utilisateurs ou encore des objets et capteurs connectés proches physiquement du contexte de mesure. L'adaptation d'un système et de ses ressources nécessite cependant une connaissance de son état courant afin d'adapter son architecture et sa topologie aux nouveaux besoins. Un nouvel état doit ensuite être propagé à l'ensemble des nœuds de calcul. Le maintien de la cohérence et le partage de cet état est rendu particulièrement difficile à cause des connexions sporadiques inhérentes à la distribution, pouvant amener des sous-systèmes à diverger. En réponse à ces défi scientifiques, cette thèse propose une abstraction de conception et de déploiement pour systèmes distribués dynamiquement adaptables, grâce au principe du Model@Runtime. Cette approche propose la construction d'une couche de réflexion distribuée qui permet la manipulation abstraite de systèmes répartis sur des nœuds hétérogènes. En outre, cette contribution introduit dans la modélisation des systèmes adaptables la notion de cohérence variable, permettant ainsi de capturer la divergence des nœuds de calcul dans leur propre conception. Cette couche de réflexion, désormais cohérente "à terme", permet d'envisager la construction de systèmes adaptatifs hétérogènes, regroupant des nœuds mobiles et embarqués dont la connectivité peut être intermittente. Cette contribution a été concrétisée par un projet nommé ''Kevoree'' dont la validation démontre l'applicabilité de l'approche proposée pour des cas d'usages aussi hétérogènes qu'un réseau de capteurs ou une flotte de terminaux mobiles.The growing complexity of modern IT systems has motivated the development of new paradigms (objects, components, services,...) to better cope with the critical size of their functionalities. Such systems are then built as a modular and dynamically adaptable compositions, allowing them to minimise their down-times while performing evolutions or fixes. In order to ensure non-functional properties (i.e. request latency) such systems are distributed across different computation nodes. Besides the added value in term of computational power (cloud), this distribution can also target nodes with dedicated properties such as mobile nodes and sensors (internet of things), physically close to users for interactions. Adapting a system requires knowledge about its current state in order to adapt its architecture to its evolving needs. A new state must be then disseminated to other nodes to synchronise them. Maintaining its consistency and sharing this state is a difficult task especially in case of sporadic connexions which lead to divergent state between sub-systems. To tackle these scientific problems, this thesis proposes an abstraction to design and deploy distributed adaptive systems following the Model@Runtime paradigm. From this abstraction, the proposed approach allows defining a distributed reflexive layer to manipulate heterogeneous distributed nodes. In particular, this contribution introduces variable consistencies in model definition and divergence in system conception. This reflexive layer, eventually consistent allows the construction of distributed adapted systems even on mobile nodes with intermittent connectivity. This work has been realized in an open source project named Kevoree, and validated on various distributed systems ranging from sensor networks to cloud computing.RENNES1-Bibl. électronique (352382106) / SudocSudocFranceF

Internet des Objets: Défis sociétaux et domaines de recherche scientifique pour l'Internet des Objets (IoT)

International audienceDe la même manière qu’Internet a profondément bouleversé notre société,l’Internet des Objets (Internet of Things, ou “IoT” en anglais) impactera tous lessecteurs de l’activité humaine : notre habitat, nos véhicules, notre environnementde travail, nos usines, nos villes, notre agriculture, nos systèmes de santé… Demême, tous les niveaux de la société (individus, entreprises, États) sont d’oreset déjà concernés, de l’urbain au rural, ainsi que la nature au-delà. Dès lors,comprendre les fondements et les enjeux de l’IoT apparaît crucial.Ce document a en premier lieu pour but de (i) définir les contours de l’IoT, sa genèse, son actualité et ses perspectives, et (ii) identifier les principaux défis sociétaux, techniques et scientifiques relatifs à l’IoT.Une forte accentuation, jusqu’à l’omniprésence de l’IoT, paraît inéluctable.L’IoT a en effet vocation à s’insérer dans les moindres aspects de la vie de toutun chacun, connectant tout (des milliards de nouvelles machines hétérogènescommunicantes) et mesurant tout de nos agissements collectifs à l’échelleplanétaire et au-delà, à nos plus infimes signaux physiologiques individuels,en temps réel. Cette vocation est à double tranchant : elle défie l’imaginationpour le meilleur (automatisations, optimisations, fonctionnalités innovantes…)comme pour le pire (surveillances, dépendances, cyberattaques…). L’IoT étant enperpétuelle évolution, de nouveaux défis sociétaux concernant la protection dela vie privée, la transparence, la sûreté et de nouvelles responsabilités civiles ouindustrielles, commencent à apparaître.L’IoT s’appuie sur un ensemble de plus en plus complexe de concepts et detechnologies imbriqués et enfouis. Pour un acteur industriel, cette complexitégrandissante rend plus difficile (voire illusoire) d’envisager seul une maîtrisefine, de bout en bout, des éléments constitutifs de l’IoT. Néanmoins, la culturegénérale de demain devra permettre d’en appréhender les fondements techno-logiques. Un défi pour l’enseignement est donc d’augmenter progressivement lasensibilisation à l’IoT, à la fois pour préserver la souveraineté et le libre arbitredes individus, et pour mieux amorcer les formations de nos scientifiques et nostechniciens. Un institut public de recherche tel qu’Inria peut contribuer à lafois à maîtriser et à expliquer les fondements technologiques de l’IoT, ainsi qu’àpréserver la s ­ ouveraineté en Europe.L’IoT augmentera inévitablement la dépendance à certaines technologiese ­ nfouies. Ceci implique d’identifier les nouveaux risques, et d’élaborer de nouvellesstratégies pour tirer tous les bénéfices de l’IoT, tout en minimisant ces risques.Comme dans d’autres domaines où il faut chercher à préserver continuellementl’éthique sans pour autant entraver l’innovation, l’encadrement de l’IoT par la Loiest un effort à la fois nécessaire et ardu. Il semble toutefois clair que le niveaueuropéen soit le niveau adéquat (comme le montre le RGPD par exemple) pourpeser face aux géants industriels ou aux superpuissances. Par ailleurs, les normestechnologiques ayant une influence grandissante sur notre société, il paraîtindispensable de participer activement aux processus de normalisation de cestechnologies. Les normes ouvertes notamment, ainsi que l’open source conçucomme « bien commun public », seront des moteurs de premier plan pour l’IoTtout comme ils l’ont été pour Internet.Enfin, le défi environnemental auquel nous faisons face pourra être mieuxcapturé, et on l’espère, atténué, grâce à une utilisation massive de l’IoT. Il nes’agit pas seulement de réduire le coût en ressources naturelles consomméespar l’IoT (pour sa production, son déploiement, son entretien, et le recyclage).Il s’agit aussi d’être en mesure de pouvoir évaluer plus précisément, à l’échelleplanétaire, le bénéfice net global de l’IoT sur l’environnement, en défalquant soncoût environnemental des bénéfices attestés qu’il apporte, ce qui relève de lagageure actuellement.L’impact grandissant de l’IoT souligne la nécessité de se maintenir à la pointedes développements technologiques et de la recherche qui le sous-tendent.Ce document a donc en second lieu pour but de :(i) mettre en lumière la diversité des domaines de recherche sur lesquels s’appuiefondamentalement l’IoT, et(ii) passer en revue les problématiques de recherches actuelles et futures danschacun de ces domaines.Au gré du document, un certain nombre de liens sont établis avec les contri-butions d’Inria. Ces dernières sont de natures diverses (recherche fondamentaleet appliquée, logiciel libre, incubation de startups…) et concernent la plupart desdomaines de recherche sur lesquels s’appuie l’IoT

Composition adaptative de services pour l’Internet des objets

L'internet des objets (IoT) est une technologie émergente, qui représente l’intégration ou la fusion de l'espace d'information et de l'espace physique. Au fil du temps, l’IoT est devenu de plus en plus populaire dans plusieurs endroits. Afin de répondre à la demande compliquée des utilisateurs, la plupart des appareils IoT ne fonctionnent pas seuls, une composition de services multiples doit être effectuée et elle est définie comme la composition de services. Pour des raisons de conductivités, pannes, batterie, charge et autres, la disponibilité des services IoT est imprévisible. Cette imprévisibilité de la disponibilité et l'évolution dynamique des besoins des utilisateurs, font que la composition du service doit gérer cette dynamique et s'adapter à de nouvelles configurations non prévues à la conception. La composition adaptative des services consiste à modifier le système pour lui permettre de se comporter correctement dans différents contextes afin d'assurer la disponibilité des services offerts, afin de répondre à une situation non prévue lors de la phase de conception. De ce fait, notre objectif est de proposer une méthode de composition de services IoT adaptative et sensible au contexte afin de satisfaire les besoins des utilisateurs. Dans notre travail, nous considérons que la croissance de l'Internet des Objets (IoT) implique la disponibilité d'un très grand nombre de services qui peuvent être similaires ou identiques, la gestion de la Qualité de Service (QoS) permet de différencier un service d'un autre. La composition de services offre la possibilité d'effectuer des activités complexes en combinant les fonctionnalités de plusieurs services au sein d'un seul processus. Très peu de travaux ont présenté une solution de composition de services adaptative gérant les attributs de QoS, en plus dans le domaine de la santé, qui est l'un des plus difficiles et délicats car il concerne la précieuse vie humaine. Dans cette thèse, nous présenterons une approche de composition de services adaptative sensible aux QoS basée sur un algorithme génétique multipopulation dans un environnement Fog-IoT. Notre algorithme P-MPGA implémente une méthode de sélection intelligente qui nous permet de sélectionner le bon service. En outre, PMPGA implémente un système de surveillance qui surveille les services pour gérer le changement dynamique des environnements IoT. Les résultats expérimentaux montrent les excellents résultats du P-MPGA en termes de temps d'exécution, de valeurs de fitness moyennes et de rapport temps d'exécution / meilleure valeur de fitness malgré l'augmentation de la population. P-MPGA peut rapidement obtenir un service composite satisfaisant les besoins de QoS de l'utilisateur, ce qui le rend adapté à un environnement IoT à grande échelle

Environnement de coopération de simulation pour la conception de systèmes cyber-physiques

La conception de systèmes cyber-physiques (CPS) est une activité complexe qui requiert l’utilisation de plusieurs méthodes et outils pendant le processus de développement. L’objectif du travail présenté est de fournir un moyen de simuler plusieurs types de modèles réalisés à plusieurs niveaux dans la phase de conception. Nous avons développé un environnement de co-simulation permettant la coopération de deux outils de simulation open source : Ptolemy II et HLA/CERTI. Ptolemy II permet la modélisation hiérarchique de systèmes hétérogènes tandis qu’HLA/CERTI permet des simulations distribuées interopérables (parfois en intégrant des éléments matériels). Dans le papier, nous détaillons les points communs et différences sémantiques de la gestion du temps. Trois nouveaux objets Ptolemy : un attribut HlaManager ainsi que deux acteurs, HlaPublisher et HlaSubscriber, ont été développés afin de réaliser l’interface entre les deux outils de simulation. Une étude de cas est détaillée à la fin du papier

Optimisation de l'assignation des flux de données dans une passerelle IdO à interfaces multiples

Les dernières années ont été marquées par une augmentation significative du déploiement de réseaux hétérogènes. Les équipements de l’Internet des Objets (IdO) envoient des données avec différentes exigences, telles que le délai et les débits binaires, en utilisant les différents réseaux disponibles. Les équipements IdO à interfaces multiples apportent la flexibilité pour se connecter à plusieurs réseaux d’accès hétérogènes, ce qui peut améliorer la capacité du réseau. Toutefois, chaque interface réseau a ses propres contraintes en termes de couverture réseau, de bande passante, de taux de perte de paquets, etc. Ainsi, un réseau peut garantir de meilleurs taux de transmission, mais consommer plus d’énergie. De plus, les ressources réseau des équipements IdO peuvent être saturées lorsque le trafic envoyé par la même interface augmente. Une utilisation efficace de ces interfaces améliorerait les performances du réseau. Par conséquent, il est crucial de concevoir un mécanisme d’assignation de flux à l’interface appropriée qui répond au mieux aux exigences des flux et qui permet de maximiser la quantité de données acceptées par une passerelle IdO. Dans ce mémoire, nous avons modélisé le problème d’assignation de flux optimisé (OFAP) dans une passerelle IdO à interfaces multiples. Nous avons défini le problème d’optimisation de flux en utilisant la programmation non linéaire en nombre entier (NILP). L’objectif de cette formulation est de maximiser la quantité de données acceptée par la passerelle, en tenant compte de la capacité en ressources réseau disponibles et en satisfaisant les exigences des flux IdO. De plus, nous avons conçu un protocole de handover pour migrer les flux d’une interface à une autre. Un module de contrôle a été également conçu au sein de la passerelle pour prendre la décision d’assignation des flux. Nous avons développé deux algorithmes pour résoudre le problème OFAP. Le premier algorithme est basé sur l’approche Greedy et le deuxième utilise la programmation dynamique pour attribuer les flux aux interfaces. Les simulations ont montré la capacité de notre solution à maximiser la quantité de données acceptées par la passerelle. Aussi, les résultats expérimentaux ont prouvé l’efficacité de notre solution. Nous avons également effectué des expérimentations réelles pour implémenter et tester le protocole de handover conçu ainsi que le module de contrôle de la passerelle proposé

Une nouvelle architecture distribuée pour la reconnaissance d’activités au sein d’une maison intelligente

L’espérance de vie humaine n’a cessé de croître durant les dernières décennies. Ce phénomène, quoique bénéfique d’un certain point de vue, cause l’apparition de divers types de dégénérescences physiques et mentales au fur et à mesure du vieillissement. Ces dernières peuvent même entraîner la démence sénile dont la principale cause est la maladie d’Alzheimer dont une des conséquences est une perte de l’autonomie. Malgré celle-ci, les individus touchés désirent plus que tout rester chez eux. Cette situation force la mise en place d’une aide à domicile, onéreuse, donnée par la famille ou du personnel médical. Depuis une trentaine d’années, les domaines de l’informatique et de la microélectronique ont connu un âge d’or sans précédent. On assiste à une augmentation exponentielle de la puissance des appareils pour un prix, une taille et une consommation énergétique qui baisse au même rythme permettant notamment l’émergence de l’Intelligence Ambiante (Amb.I) dont une des applications est l’habitat intelligent où l’environnement tente de reconnaître les activités réalisées par le résident afin d’aider ce dernier si le besoin s’en fait sentir. Malheureusement, la reconnaissance des dites activités, la fiabilité ainsi que le coût des installations restent, encore aujourd’hui, des défis majeurs auxquels il convient de répondre. Dans cette thèse, nous apportons des réponses au problème de la fiabilité de ces environnements en introduisant une nouvelle façon de concevoir ceux-ci. Ainsi, en utilisant les transducteurs déjà présents dans l’environnement, nous avons réussi à construire une infrastructure distribuée, peu onéreuse, extrêmement fiable et permettant, autant que les anciennes architectures, de reconnaître les activités. Afin d’atteindre cet objectif, nous avons réalisé trois contributions principales dans différents domaines. La première est un nouveau protocole de communication appelé « Light Node Communication Framework » permettant de communiquer au sein d’un environnement intelligent sans aucun point central, travail publié dans un journal spécialisé. La seconde, objet principal d’un article soumit dans un journal, est une architecture, facile à reproduire et assurant trois points importants qui sont la fiabilité, la mise à l’échelle et le faible coût. Pour finir, nous introduisons dans cette thèse, une nouvelle façon de reconnaître les activités de manière distribuée qui est le coeur d’un papier de conférence soumis. Toutes ces contributions mises ensemble répondant au problème de fiabilité dont souffraient les précédents travaux dans le domaine

RMI Dump

This document quickly describes a java tool that could be used on "tcp trace files" (pcap format) to follow Remote Invocation Method (RMI) interactions between clients and object servers. Method names are displayed in plain text for hash based operations numbers. Parameters and results are deserialized as best. A plugin for Ethereal (Wireshark) with similar features is also proposed. Note: indeed this report is an end of year project report of a computer science engineering school student (internship)