Contributions aux systèmes répartis en environnements ubiquitaires : adaptation, sensibilité au contexte et tolérance aux fautes

D'années en années, nous observons l'arrivée sur le marche d'ordinateurs personnels de plus en plus petits pour des utilisateurs de plus en plus nombreux, ainsi des assistants personnels numériques et des objets dits connectés, en passant par les téléphones mobiles. Tous ces dispositifs tendent à être interchangeables du point de vue des ressources en mémoire, en calcul et en connectivité : par exemple, les téléphones mobiles sont devenus des équipements informatiques de moins en moins spécialisés ou de plus en plus universels et font dorénavant office en la matière de portails d'accès aux capteurs présents dans l'environnement immédiat de l'utilisateur. L'enjeu abordé dans nos travaux est la construction de systèmes répartis incluant ces nouveaux dispositifs matériels. L'objectif de mes recherches est la conception des paradigmes d'intermédiation génériques sous-jacents aux applications réparties de plus en plus ubiquitaires. Plus particulièrement, la problématique générale de mes travaux est la définition du rôle des intergiciels dans l'intégration des dispositifs mobiles et des objets connectés dans les architectures logicielles réparties. Ces architectures logicielles reposaient très majoritairement sur des infrastructures logicielles fixes au début des travaux présentés dans ce manuscrit. Dans ce manuscrit, je décris mes travaux sur trois sujets : 1) l'adaptation des applications réparties pour la continuité de service pendant les déconnexions, 2) la gestion des informations du contexte d'exécution des applications réparties pour leur sensibilité au contexte, et 3) les mécanismes de détection des entraves dans les environnements fortement dynamiques tels que ceux construits avec des réseaux mobiles spontanés. Sur le premier sujet, nous fournissons une couche intergicielle générique pour la gestion des aspects répartis de la gestion des déconnexions en utilisant une stratégie d'adaptation collaborative dans les architectures à base d'objets et de composants. Sur le deuxième sujet, nous étudions les paradigmes architecturaux pour la construction d'un service de gestion de contexte générique, afin d'adresser la diversité des traitements (fusion et agrégation, corrélation, détection de situation par apprentissage, etc.), puis nous adressons le problème de la distribution des informations de contexte aux différentes échelles de l'Internet des objets. Enfin, sur le troisième sujet, nous commençons par la détection des modes de fonctionnement pour l'adaptation aux déconnexions afin de faire la différence, lorsque cela est possible, entre une déconnexion et une défaillance, et ensuite nous spécifions et construisons un service de gestion de groupe partitionnable. Ce service est assez fort pour interdire la construction de partitions ne correspondant pas à la réalité de l'environnement à un instant donné et est assez faible pour être mis en oeuvre algorithmiquemen

TOWARDS GENERIC SYSTEM OBSERVATION MANAGEMENT

Едно от най-големите предизвикателства на информатиката е да създава правилно работещи компютърни системи. За да се гарантира коректността на една система, по време на дизайн могат де се прилагат формални методи за моделиране и валидация. Този подход е за съжаление труден и скъп за приложение при мнозинството компютърни системи. Алтернативният подход е да се наблюдава и анализира поведението на системата по време на изпълнение след нейното създаване. В този доклад представям научната си работа по въпроса за наблюдение на копютърните системи. Предлагам един общ поглед на три основни страни на проблема: как трябва да се наблюдават компютърните системи, как се използват наблюденията при недетерминистични системи и как се работи по отворен, гъвкав и възпроизводим начин с наблюдения.One of the biggest challenges in computer science is to produce correct computer systems. One way of ensuring system correction is to use formal techniques to validate the system during its design. This approach is compulsory for critical systems but difficult and expensive for most computer systems. The alternative consists in observing and analyzing systems' behavior during execution. In this thesis, I present my research on system observation. I describe my contributions on generic observation mechanisms, on the use of observations for debugging nondeterministic systems and on the definition of an open, flexible and reproducible management of observations.Un des plus grands défis de l'informatique est de produire des systèmes corrects. Une manière d'assurer la correction des systèmes est d'utiliser des méthodes formelles de modélisation et de validation.Obligatoire dans le domaine des systèmes critiques, cette approche est difficile et coûteuse à mettre en place dans la plupart des systèmes informatiques.L'alternative est de vérifier le comportement des systèmes déjà développés en observant et analysant leur comportement à l'exécution.Ce mémoire présente mes contributions autour de l'observation des systèmes. Il discute de la définition de mécanismes génériques d'observation, de l'exploitation des observations pour le débogage de systèmes non déterministes et de la gestion ouverte, flexible et reproductible d'observations

Contributions à la réplication de données dans les systèmes distribués à grande échelle

Data replication is a key mechanism for building a reliable and efficient data management system. Indeed, by keeping several replicas for each piece of data, it is possible to improve durability. Furthermore, well-placed copies reduce data accesstime. However, having multiple copies for a single piece of data creates consistency problems when the data is updated. Over the last years, I made contributions related to these three aspects: data durability, data access performance and data consistency. RelaxDHT and SPLAD enhance data durability by placing data copies smartly. Caju, AREN and POPS reduce access time by improving data locality and by taking popularity into account. To enhance data lookup performance, DONUT creates efficient shortcuts taking data distribution into account. Finally, in the replicated database context, Gargamel parallelizes independent transactions only, improving database performance and avoiding aborting transactions. My research has been carried out in collaboration with height PhD students, four of which have defended. In my future work, I plan to extend these contributions by (i) designing a storage system tailored for MMOGs, which are very demanding, and (ii) designing a data management system that is able to re-distribute data automatically in order to scale the number of servers up and down according to the changing workload, leading to a greener data management.La réplication de données est une technique clé pour permettre aux systèmes de gestion de données distribués à grande échelle d'offrir un stockage fiable et performant. Comme il gère un nombre suffisant de copies de chaque donnée, le système peut améliorer la pérennité. De plus, la présence de copies bien placées réduit les temps d'accès. Cependant, cette même existence de plusieurs copies pose des problèmes de cohérence en cas de modification. Ces dernières années, mes contributions ont porté sur ces trois aspects liés à la réplication de données: la pérennité des données, la performance desaccès et la gestion de la cohérence. RelaxDHT et SPLAD permettent d'améliorer la pérennité des données en jouant sur le placement des copies. Caju, AREN et POPS permettent de réduire les temps d'accès aux données en améliorant la localité et en prenant en compte la popularité. Pour accélérer la localisation des copies, DONUT crée des raccourcis efficaces prenant en compte la distribution des données. Enfin, dans le contexte des bases de données répliquées,Gargamel permet de ne paralléliser que les transactions qui sont indépendantes, améliorant ainsi les performances et évitant tout abandon de transaction pour cause de conflit. Ces travaux ont été réalisés avec huit étudiants en thèse dont quatre ont soutenu. Pour l'avenir, je me propose d'étendre ces travaux, d'une part en concevant un système de gestion de données pour les MMOGs, une classe d'application particulièrement exigeante; et, d'autre part, en concevant des mécanismes de gestion de données permettant de n'utiliser que la quantité strictement nécessaire de ressources, en redistribuant dynamiquement les données en fonction des besoins, un pas vers une gestion plus écologique des données

Matrix: Adaptive Middleware for Distributed Multiplayer Games

Short Paper</p

Contributions to Desktop Grid Computing : From High Throughput Computing to Data-Intensive Sciences on Hybrid Distributed Computing Infrastructures

Since the mid 90’s, Desktop Grid Computing - i.e the idea of using a large number of remote PCs distributed on the Internet to execute large parallel applications - has proved to be an efficient paradigm to provide a large computational power at the fraction of the cost of a dedicated computing infrastructure.This document presents my contributions over the last decade to broaden the scope of Desktop Grid Computing. My research has followed three different directions. The first direction has established new methods to observe and characterize Desktop Grid resources and developed experimental platforms to test and validate our approach in conditions close to reality. The second line of research has focused on integrating Desk- top Grids in e-science Grid infrastructure (e.g. EGI), which requires to address many challenges such as security, scheduling, quality of service, and more. The third direction has investigated how to support large-scale data management and data intensive applica- tions on such infrastructures, including support for the new and emerging data-oriented programming models.This manuscript not only reports on the scientific achievements and the technologies developed to support our objectives, but also on the international collaborations and projects I have been involved in, as well as the scientific mentoring which motivates my candidature for the Habilitation `a Diriger les Recherches

Management of Temporally and Spatially Correlated Failures in Federated Message Oriented Middleware for Resilient and QoS-Aware Messaging Services.

PhDMessage Oriented Middleware (MOM) is widely recognized as a promising solution for the communications between heterogeneous distributed systems. Because the resilience and quality-of-service of the messaging substrate plays a critical role in the overall system performance, the evolution of these distributed systems has introduced new requirements for MOM, such as inter domain federation, resilience and QoS support. This thesis focuses on a management frame work that enhances the Resilience and QoS-awareness of MOM, called RQMOM, for federated enterprise systems. A common hierarchical MOM architecture for the federated messaging service is assumed. Each bottom level local domain comprises a cluster of neighbouring brokers that carry a local messaging service, and inter domain messaging are routed through the gateway brokers of the different local domains over the top level federated overlay. Some challenges and solutions for the intra and inter domain messaging are researched. In local domain messaging the common cause of performance degradation is often the fluctuation of workloads which might result in surge of total workload on a broker and overload its processing capacity, since a local domain is often within a well connected network. Against performance degradation, a combination of novel proactive risk-aware workload allocation, which exploits the co-variation between workloads, in addition to existing reactive load balancing is designed and evaluated. In federated inter domain messaging an overlay network of federated gateway brokers distributed in separated geographical locations, on top of the heterogeneous physical network is considered. Geographical correlated failures are threats to cause major interruptions and damages to such systems. To mitigate this rarely addressed challenge, a novel geographical location aware route selection algorithm to support uninterrupted messaging is introduced. It is used with existing overlay routing mechanisms, to maintain routes and hence provide more resilient messaging against geographical correlated failures

Who wrote this scientific text?

The IEEE bibliographic database contains a number of proven duplications with indication of the original paper(s) copied. This corpus is used to test a method for the detection of hidden intertextuality (commonly named "plagiarism"). The intertextual distance, combined with the sliding window and with various classification techniques, identifies these duplications with a very low risk of error. These experiments also show that several factors blur the identity of the scientific author, including variable group authorship and the high levels of intertextuality accepted, and sometimes desired, in scientific papers on the same topic