Un système de composants distribué pour les réseaux de capteurs sans-fils

L'utilisation de réseaux de capteurs sans-fils (RCSF) se développe dans de nombreux domaines où l'informatique doit être intégrée au plus proche de l'environnement. Ce principe appelé informatique omniprésente se popularise par des applications dans de multiples domaines, de la domotique à l'étude d'environnements naturels en passant par la régulation des transports ou encore la surveillance de bâtiments à risques. Si les RCSF présentent de bonnes perspectives pour le domaine de l'informatique omniprésente, le matériel utilisé présente souvent des capacités très limitées et il est souvent compliqué de développer des applications ou de configurer de tels réseaux. Des travaux récemment réalisés au laboratoire DOMUS amènent la vision d'une informatique omniprésente autonome qui permettrait à plusieurs éléments d'un réseau de s'organiser entre eux pour limiter les interventions humaines. Dans cette vision, la reprogrammation dynamique des noeuds est utilisée pour simplifier et alléger le processus de reconfiguration du réseau. Le présent projet s'est donc intéressé à la problématique de la reprogrammation des noeuds du réseau dans une optique future d'informatique omniprésente autonome adaptée aux RCSF. Le présent projet de maîtrise a permis dans un premier temps de mettre en place un cadriciel de programmation par composants adapté aux ressources contraintes des RCSF. Ce système de programmation par composants (POC) appelé Nodecom se place comme une amélioration par rapport aux solutions de POC déjà existantes. En effet, Nodecom présente la première architecture hybride permettant à la fois de programmer en utilisant des composants statiques et à la fois de pouvoir charger de nouveaux composants de manière dynamique. Cette architecture hybride a permis d'alléger l'impact du système de programmation par composants tout en conservant la possibilité de reprogrammer dynamiquement certains composants. Dans un second temps, le projet a consisté à réaliser un dépôt distribué de composants qui permet à chaque noeud de charger dynamiquement n'importe quel composant publié à travers le réseau. Dans ce dépôt distribué, chaque noeud peut se voir attribuer le rôle de conserver une copie d'un fichier de composant dans sa mémoire locale. Pour ce faire, l'implémentation réalisée repose sur un algorithme de routage par clé inspiré des réseaux pair-à-pair traditionnels et adapté aux contraintes des plateformes utilisées. Les résultats de l'évaluation de ce système de composants distribué pour les réseaux de capteurs sans-fils sont encourageants puisqu'ils mettent en évidence les faibles besoins en mémoire du système. L'implémentation réalisée dans ce projet se place alors comme un bon support pour les travaux futurs qui chercheront à adapter la vision d'informatique omniprésente autonome au contexte des réseaux de capteurs sans-fils

RoSe (un framework pour la conception et l'exécution d'applications distribuées dynamiques et hétérogènes)

L'adaptation est aujourd'hui devenue un enjeu majeur en Génie Logiciel. Les ingénieurs sont en effet régulièrement confrontés à des demandes d'évolution qui peuvent prendre de nombreuses formes : mises à jour, nouvelles versions, besoins en nouvelles fonctionnalités, etc. Cette tendance est accrue par l'émergence de nouveaux domaines tels que l'informatique ubiquitaire ou le cloud computing qui exigent des changements dynamiques dans des environnements en constante évolution. Ainsi, dans ces domaines, les ressources sont souvent élastiques, volatiles et hétérogènes. Cette thèse s'intéresse en particulier à la conception et à l'exécution d'applications distribuées composées d'entités hétérogènes et qui nécessitent d'être adaptées durant l'exécution. Notre approche s'appuie sur les modèles à composant orientés service et sur les styles d'architectures SOA et REST. Nous proposons un framework, nommé RoSe, qui permet l'import de ressources distantes dans un framework à composant orienté service et l'export de service locaux. RoSe permet aux développeurs et aux administrateurs de gérer la distribution des applications de manière totalement indépendante et dynamique grâce à un langage de configuration et d'une API dite fluent. Le framework lui-même est modulaire et flexible et supporte l'ajout et le retrait de composants durant l'exécution. L'implantation de RoSe est hébergée au sein du projet OW2 Chameleon et est aujourd'hui utilisée dans plusieurs projets industriels et académiques.Adaptation has now become a major challenge in Software Engineering. Engineers are indeed regularly confronted with requests for changes that can take many forms: updates, new versions, new features need etc. This trend is enhanced by the emergence of new areas such as ubiquitous computing or cloud computing that require dynamic changes in rapidly constantly evolving environments. For instance, in these areas, resources are often elastic, volatile and heterogeneous. %This thesis focuses especially in the design and execution of distributed applications composed of heterogeneous entities which need to be adapted at runtime. Our approach is based on service-oriented component models and on the SOA and REST architectural styles. We propose a framework, named RoSe, which enables the import of remote resources in a service-oriented component framework and the export of local services. RoSe allows developers and administrators to manage the distribution of their application in a totally independent and dynamic way thanks to a configuration language and a fluent API. The framework itself is modular, flexible and supports the addition and removal of components during execution. The implementation of RoSe is hosted by OW2 in the Chameleon project and is now used in several industrial and academic projects.SAVOIE-SCD - Bib.électronique (730659901) / SudocGRENOBLE1/INP-Bib.électronique (384210012) / SudocGRENOBLE2/3-Bib.électronique (384219901) / SudocSudocFranceF

Composition dynamique de services sensibles au contexte dans les systèmes intelligents ambiants

With the appearance of the paradigms of the ambient intelligence and ubiquitaire robotics, we attend the emergence of new ambient intelligent systems to create and manage environments or intelligent ecosystems in a intuitive and transparent way. These environments are intelligent spaces characterized in particular by the opening, the heterogeneousness, the uncertainty and the dynamicité of the entities which establish(constitute) them. These characteristics so lift(raise) considerable scientific challenges for the conception(design) and the implementation of an adequate intelligent system. These challenges are mainly among five: the abstraction of the representation of the heterogeneous entities, the management of the uncertainties, the reactivity in the events, the sensibility in the context and the auto-adaptationAvec l'apparition des paradigmes de l'intelligence ambiante et de la robotique ubiquitaire, on assiste à l'émergence de nouveaux systèmes intelligents ambiants visant à créer et gérer des environnements ou écosystèmes intelligents d'une façon intuitive et transparente. Ces environnements sont des espaces intelligents caractérisés notamment par l'ouverture, l'hétérogénéité, l'incertitude et la dynamicité des entités qui les constituent. Ces caractéristiques soulèvent ainsi des défis scientifiques considérables pour la conception et la mise en œuvre d'un système intelligent adéquat. Ces défis sont principalement au nombre de cinq : l'abstraction de la représentation des entités hétérogènes, la gestion des incertitudes, la réactivité aux événements, la sensibilité au contexte et l'auto-adaptation face aux changements imprévisibles qui se produisent dans l'environnement ambiant. L'approche par composition dynamique de services constitue l'une des réponses prometteuses à ces défis. Dans cette thèse, nous proposons un système intelligent capable d'effectuer une composition dynamique de services en tenant compte, d'une part, du contexte d'utilisation et des diverses fonctionnalités offertes par les services disponibles dans un environnement ambiant et d'autre part, des besoins variables exprimés par les utilisateurs. Ce système est construit suivant un modèle multicouche, adaptatif et réactif aux événements. Il repose aussi sur l'emploi d'un modèle de connaissances expressif permettant une ouverture plus large vers les différentes entités de l'environnement ambiant notamment : les dispositifs, les services, les événements, le contexte et les utilisateurs. Ce système intègre également un modèle de découverte et de classification de services afin de localiser et de préparer sémantiquement les services nécessaires à la composition de services. Cette composition est réalisée d'une façon automatique et dynamique en deux phases principales: la phase offline et la phase online. Dans la phase offline, un graphe global reliant tous les services abstraits disponibles est généré automatiquement en se basant sur des règles de décision sur les entrées et les sorties des services. Dans la phase online, des sous-graphes sont extraits automatiquement à partir du graphe global selon les tâches à réaliser qui sont déclenchées par des événements qui surviennent dans l'environnement ambiant. Les sous-graphes ainsi obtenus sont exécutés suivant un modèle de sélection et de monitoring de services pour tenir compte du contexte d'utilisation et garantir une meilleure qualité de service. Les différents modèles proposés ont été mis en œuvre et validés sur la plateforme ubiquitaire d'expérimentation du laboratoire LISSI à partir de plusieurs scénarii d'assistance et de maintien de personnes à domicil

Déploiement adaptatif d'applications orientées services sur environnements contraints

National audienceL'installation et l'exécution d'applications sur les dispositifs mobiles est une tâche difficile en raison de la limite des ressources de ceux-ci. Dans cet article, nous proposons une approche de déploiement contextuel d'applications orientées services, basée sur la coloration de graphes selon des contraintes de ressources. Nous représentons l'application sous la forme d'un graphe bi-dimensionnel dynamique de dépendances entre services et composants. La coloration du graphe fournit la configuration optimale de déploiement de l'application à un instant et contexte donnés. Des mécanismes d'écoute du contexte capturent les changements et répercutent une recoloration et un redploiement dynamique. L'architecture AxSeL (A conteXtual Service Loader) est validée par un prototype OSGi et illustrée par un cas d'utilisation réel

Architectures de diagnostic et de pronostic distribuées de systèmes techniques complexes de grande dimension

Dans ce mémoire, différentes architectures pour le contrôle et la surveillance des systèmes techniques complexes de grande dimension (STCGD) sont discutées. Les problématiques de maintenance conditionnelle et d'évaluation de l'état de santé sont définies. Les types de diagnostic et de pronostic sont présentés afin d'aboutir à une évaluation de l'état de santé des STCGD. Les études relatives au diagnostic décentralisé sont discutées puis les apports des NTIC et des technologies distribuées au diagnostic sont présentés. Par la suite, le diagnostic distribué et les travaux relatifs à ce mode de déploiement sont introduits. Les limites des approches centralisées et décentralisées du diagnostic sont présentées et confrontées à l'apport des approches distribuées. Les informations et/ou les connaissances supports aux diagnostic et au pronostic ainsi que leur modélisation afin de les exploiter sont décrites et formalisées. Une caractérisation des statuts que peut prendre un composant est proposée. Il est décrit les pré-requis nécessaires pour la couche de surveillance des STCGD et les principes du diagnostic et du pronostic sont ensuite présentés sous la forme de différents algorithmes. Enfin, une méthode d'évaluation de l'état de santé des STCGD est proposée. Plusieurs déploiements peuvent être envisagés pour l'évaluation de la santé des STCGD. Une plateforme de simulation a été développée pour évaluer les performances des déploiements centralisés et distribués. La plateforme a eu pour but de se comporter comme la couche de surveillance d'un STCGD. Un cas d'étude paramétrable est proposé pour chacun des deux déploiements et leurs performances sont comparées. ABSTRACT : In this dissertation, various architectures for the control and the monitoring of Large Scale Complex Technical Systems (LSCTS) are discussed. The problematic of condition-based maintenance and health status assessment is defined. A diagnostic and prognostic typology is presented leading to the assessment of the health status of LSCTSs. Decentralized diagnosis studies are discussed then the contributions of the ICT and of the distributed technologies for the diagnosis are presented. Thereafter, the distributed diagnosis and works relative to this kind of deployments are introduced. The limits of the centralized and decentralized diagnosis approaches are presented. Then the centralized approaches are compared to the distributed ones. Information and/or knowledge that support the diagnosis and the prognosis as well as their modeling in order to exploit them are described and formalized. A characterization is proposed for the different status of a component can be in. Requirements are described for the monitoring layer of the LSCTSs are described in order to implement the proposed diagnosis and prognosis principles that are then specified by the means of algorithms. Eventually, a health assessment method of the LSCTSs is also proposed. Several deployments can be considered to implement the health assessment of the LSCTSs. A simulation platform, which was developed to evaluate the performances of the centralized and the distributed deployments, is presented. Among the purposes of the platform, one is to behave as the monitoring layer of a LSCTS. A use case is proposed for two deployments and their performances are compared

Contribution à la modélisation des données spatio-temporelles

Rapport de recherche en modelistion spatio-temporelle impliquant divers technologies incluant les bases de données spatiales, les systèmes d'information géographiques participatifs, le web sémantique, les ontologies spatiales, la knowledge discovery et les réseaux des capteurs sans fils

Élaboration d'un intergiciel pour relier les instruments aux grids

Les logiciels Grid sont en train de devenir une partie intégrale de la science électronique puisque la science moderne a besoin d'une grande capacité de calcul et une grande base de données d'information. Afin d'avoir des logiciels Grid capables de s'intégrer avec la science d'aujourd'hui, il faut que les instruments de mesure soient accessibles et représentés grâce à des intergiciels Grid de façon à ce qu'ils fassent partie de la Grid. Ce mémoire présente un résumé de la technologie des Grids, la conception du modèle et l'implémentation initiale de l'intergiciel appelé Grid Resource Instrument Model (GRIM) bâti à l'aide du WSRF pour les instruments et capteurs et inspiré par les standards IEEE1451, SensorML et TML. Le résultat de cette recherche est un intergiciel qui peut être utilisé par des applications Grid à des fins telles la planification et partage de laboratoires, le contrôle à distance d'instruments et la surveillance de capteurs

Criblage virtuel sur grille de composés isolés au Vietnam

Virtual Screening (VS) is a computational technique used in the drug discovery process to select the most promising candidate drugs for in vitro testing from millions of chemical compounds. This method can offer an efficient alternative to reduce the cost of drug discovery and platform. The Natural Products Chemistry Institute of the Academy of Sciences of Vietnam (INPC) collects samples from local biodiversity and determines the 3D structure of single molecules. Their challenge is to set up a virtual screening platform on grid computing for their chemists to process their data. However, as the number of users who might have a wide range of virtual screening applications (in terms of the number of tasks and execution time) increases with limited available computing resources, it becomes crucial to devise an effective scheduling policy that can ensure a certain degree of fairness, user satisfaction and overall system throughput. In this context, the thesis focuses on an effective scheduling policy for the virtual screening workflow where multiple users with varying numbers of tasks are actively sharing a common system infrastructure. We have researched in theory and proposed some candidate policies. With the simulation results and the experimentation results in real system, we proposed the best policy for the fairness between users, which can be applied to INPC virtual screening platform.L’Institut National des Produits Chimiques de l’Académie des Sciences du Vietnam (INPC) développe depuis plusieurs années une activité autour de la recherche de nouveaux médicaments issus de la biodiversité. Le développement d’un nouveau médicament prend de l’ordre d’une dizaine d’années et passe par plusieurs phases. Dans la phase de découverte, l’activité des composés chimiques sur une cible biologique est mesurée afin de mettre en évidence une action inhibitrice. Le développement d’approches in silico pour le criblage virtuel des composés chimiques est une alternative aux approches classiques in vitro beaucoup plus coûteuses à mettre en œuvre. L’utilisation de la grille a été identifiée comme une voie économiquement prometteuse pour accompagner la recherche de nouveaux médicaments au Vietnam. En effet, le développement de nouvelles stratégies basées sur l’utilisation de plates-formes de soumission de tâches (DIRAC, HTCaaS) a permis d’améliorer considérablement le taux de succès et le confort des utilisateurs, ouvrant la voie à une démocratisation de la grille.Dans ce contexte, l’objectif poursuivi dans le cadre de cette thèse est d’étudier dans quelle mesure des plates-formes multidisciplinaires pouvaient répondre aux besoins des chimistes de l’INPC. Le travail s’est concentré sur les modalités d’un partage équitable d’une plate-forme de soumission de tâches sur la grille par une ou plusieurs communautés d’utilisateurs. L’ordonnancement des tâches sur un serveur commun doit permettre que les différents groupes aient une expérience positive et comparable. Sur les infrastructures de grille EGEE et EGI en Europe , on peut distinguer deux grandes catégories d’utilisateurs : les utilisateurs « normaux » qui vont solliciter les ressources pour des tâches requérant typiquement de quelques dizaines à quelques centaines d’heures de calcul, et les « gros » utilisateurs qui vont lancer des grandes productions nécessitant le traitement de plusieurs milliers de tâches pendant des dizaines, voire des centaines de milliers d’heures de calcul. Les stratégies d’ordonnancement déployées aujourd’hui sur les plates-formes comme DIRAC ou HTCaaS ne permettent pas de servir de façon optimale et simultanée ces deux familles d’utilisateurs.Le manuscrit présente une évaluation par simulation des performances de plusieurs stratégies d’ordonnancement des tâches d’une plate-forme soumettant des jobs pilotes. L’outil SimGrid a permis de simuler l’infrastructure de grille régionale déployée en Auvergne à partir de traces archivées de son utilisation. Après évaluation des performances de plusieurs politiques d’ordonnancement tirées de la littérature, une nouvelle politique a été proposée dans laquelle les utilisateurs normaux et les très gros utilisateurs sont gérés de façon indépendante. Grâce à cette politique, le ralentissement expérimenté par les très gros utilisateurs est réduit significativement sans pénaliser excessivement les utilisateurs normaux. L’étude a été étendue à une fédération de clouds utilisant les mêmes ressources et arrive aux mêmes conclusions. Les performances des politiques d’ordonnancement ont ensuite été évaluées sur des environnements de production, à savoir l’infrastructure de grille européenne EGI et l’infrastructure nationale de supercalculateurs de la Corée du Sud. Un serveur DIRAC a été adossé aux ressources de l’organisation virtuelle biomédicale d’EGI pour étudier les ralentissements observés par les utilisateurs de ce serveur. Pareillement, les ralentissements expérimentés par les utilisateurs de la plate-forme HTCaaS au KISTI ont été observés en excellent accord avec les résultats de simulation avec SimGrid.Ces travaux confirment la faisabilité et l’intérêt d’une plate-forme unique au Vietnam au service des communautés scientifiques consommatrices des ressources académiques de grille et de cloud, notamment pour la recherche de nouveaux médicaments