An Experimental Study of A Design-driven, Tool-based Development Approach

International audienceDesign-driven software development approaches have long been praised for their many benefits on the development process and the resulting software system. This paper discusses a step towards assessing these benefits by proposing an experimental study that involves a design-driven, tool-based development approach. This study raises various questions including whether a design-driven approach improves software quality and whether the tool-based approach improves productivity. In examining these questions, we explore specific issues such as the approaches that should be involved in the comparison, the metrics that should be used, and the experimental framework that is required

Design-driven Development of Dependable Applications: A Case Study in Avionics

International audienceMaking an application dependable demands that its functional and non-functional requirements be stringently fulfilled throughout its development process. In this context, a design-driven development approach has the key advantage of enabling requirements to be traced from their high-level design forms to the resulting executable artifact. However, because such approaches are mostly general purpose, they provide little design guidance, if any. This situation makes unpredictable the coherence and the conformance of an application with respect to its requirements. To address this situation, we propose an approach that leverages a design-driven development process dedicated to a specific paradigm. This approach guides the verification of the coherence and conformance of an application throughout its development. We demonstrate the benefits of our approach by applying it to a realistic case study in the avionics domain

Towards a Tool-based Development Methodology for Sense/Compute/Control Applications (Poster)

posterInternational audienceThis poster presents a design language and a tool suite covering the development life-cycle of a Sense/Compute/Control (SCC) application. This language makes it possible to define the architecture of an application, following an architectural pattern commonly used in SCC applications. Our underlying methodology assigns roles to the stakeholders, providing separation of concerns. Our tool suite includes a compiler that takes design artifacts written in our language as input. The compiler generates customized support for subsequent development stages, namely implementation and test. In doing so, it ensures the conformance between the architecture and the code. Our tool suite also includes a simulator for testing SCC applications, without requiring code modification. Our methodology has been applied to a wide spectrum of areas, such as building automation, advanced telecommunications, and health-care

Développement d'applications logicielles sûres de fonctionnement : une approche dirigée par la conception

In many domains such as avionics, medecine or home automation, software applications play an increasingly important role that can even be critical for their environment. In order to trust these applications, their development is contrained by dependability requirements. Indeed, it is necessary to demonstrate that these high-level requirements are taken into account throughout the development cycle and concrete solutions are implemented to achieve compliance. Such constraints make the development of dependable applications particularly complex and difficult. Easing this process calls for the research of new development approaches that integrate dependability concepts and guide the developers during each step of the development of trustworthy applications. This thesis proposes to leverage a design-driven approach to guide the development of dependable applications. This approach is materialized through a tool-suite called DiaSuite and offers dedicated support for each stage of the development. In particular, a design language is used to describe both functional and non-functional applications. This language is based on a dedicated paradigm and integrates dependability concepts such as error handling. From the description of an application, development support is generated to guide the implementation and verification stages. Indeed, the generation of a dedicated programming framework allows to guide the implementation while the generation of a formal model allows to guide the static verification and simulation support eases the testing. This approach is evaluated through case studies conducted in the domains of avionics and pervasive computing.Dans de nombreux domaines tels que l'avionique, la médecine ou la domotique, les applications logicielles jouent un rôle de plus en plus important, allant jusqu'à être critique pour leur environnement. Afin de pouvoir faire confiance à ces applications, leur développement est contraint par des exigences de sûreté de fonctionnement. En effet il est nécessaire de démontrer que ces exigences de haut-niveau sont prises en compte tout au long du cycle de développement et que des solutions concrètes sont mises en oeuvre pour parvenir à les respecter. De telles contraintes rendent le développement d'applications sûres de fonctionnement particulièrement complexe et difficile. Faciliter ce processus appelle à la recherche de nouvelles approches de développement qui intègrent des concepts de sûreté de fonctionnement et guident les développeurs lors de chacune des étapes nécessaires à la production d'une nouvelle application digne de confiance. Cette thèse propose ainsi de s'appuyer sur une approche dirigée par la conception pour guider le développement des applications sûres de fonctionnement. Cette approche est concrétisée à travers une suite d'outils nommée DiaSuite et offre du support dédié à chaque étape du développement. En particulier, un langage de conception permet de décrire à la fois les aspects fonctionnels et non-fonctionnels des applications en se basant sur un paradigme dédié et en intégrant des concepts de sûreté de fonctionnement tels que le traitement des erreurs. A partir de la description d'une application, du support est généré pour guider les phases d'implémentation et de vérification. En effet, la génération d'un framework de programmation dédié permet de guider l'implémentation tandis que la génération d'un modèle formel permet de guider la vérification statique de l'application et qu'un support de simulation permet de faciliter les tests. Cette approche est évaluée grâce à des cas d'études réalisés dans les domaines de l'avionique et de l'informatique ubiquitaire

Development of dependable applications : a design-driven approach

Dans de nombreux domaines tels que l’avionique, la médecine ou la domotique, les applications logicielles jouent un rôle de plus en plus important, allant jusqu’à être critique pour leur environnement. Afin de pouvoir faire confiance à ces applications, leur développement est contraint par des exigences de sûreté de fonctionnement. En effet il est nécessaire de démontrer que ces exigences de haut-niveau sont prises en compte tout au long du cycle de développement et que des solutions concrètessont mises en œuvre pour parvenir à les respecter. De telles contraintes rendent le développement d’applications sûres de fonctionnement particulièrement complexe et difficile. Faciliter ce processus appelle à la recherche de nouvelles approches dedéveloppement qui intègrent des concepts de sûreté de fonctionnement et guident les développeurs lors de chacune des étapesnécessaires à la production d’une nouvelle application digne de confiance.Cette thèse propose ainsi de s’appuyer sur une approche dirigée par la conception pour guider le développement des applications sûres de fonctionnement. Cette approche est concrétisée à travers une suite d’outils nommée DiaSuite et offre du support dédié à chaque étape du développement. En particulier, un langage de conception permet de décrire à la fois les aspects fonctionnels et non-fonctionnels des applications en se basant sur un paradigme dédié et en intégrant des concepts de sûreté de fonctionnement tels que le traitement des erreurs. A partir de la description d’une application, du support est généré pour guider les phases d’implémentation et de vérification. En effet, la génération d’un framework de programmation dédié permet de guider l’implémentation tandis que la génération d’un modèle formel permet de guider la vérification statique de l’application et qu’un support de simulation permet de faciliter les tests. Cette approche est évaluée grâce à des cas d’études réalisés dans les domaines de l’avionique et de l’informatique ubiquitaire.In many domains such as avionics, medecine or home automation, software applications play an increasingly important rolethat can even be critical for their environment. In order to trust these applications, their development is contrained by dependability requirements. Indeed, it is necessary to demonstrate that these high-level requirements are taken into account throughout the development cycle and concrete solutions are implemented to achieve compliance. Such constraints make the development of dependable applications particularly complex and difficult. Easing this process calls for the research of new development approaches that integrate dependability concepts and guide the developers during each step of the development of trustworthy applications.This thesis proposes to leverage a design-driven approach to guide the development of dependable applications. This approachis materialized through a tool-suite called DiaSuite and offers dedicated support for each stage of the development. Inparticular, a design language is used to describe both functional and non-functional applications. This language is based on adedicated paradigm and integrates dependability concepts such as error handling. From the description of an application, development support is generated to guide the implementation and verification stages. Indeed, the generation of a dedicated programming framework allows to guide the implementation while the generation of a formal model allows to guide the static verification and simulation support eases the testing. This approach is evaluated through case studies conducted in the domains of avionics and pervasive computing

Development of dependable applications : a design-driven approach

Dans de nombreux domaines tels que l’avionique, la médecine ou la domotique, les applications logicielles jouent un rôle de plus en plus important, allant jusqu’à être critique pour leur environnement. Afin de pouvoir faire confiance à ces applications, leur développement est contraint par des exigences de sûreté de fonctionnement. En effet il est nécessaire de démontrer que ces exigences de haut-niveau sont prises en compte tout au long du cycle de développement et que des solutions concrètessont mises en œuvre pour parvenir à les respecter. De telles contraintes rendent le développement d’applications sûres de fonctionnement particulièrement complexe et difficile. Faciliter ce processus appelle à la recherche de nouvelles approches dedéveloppement qui intègrent des concepts de sûreté de fonctionnement et guident les développeurs lors de chacune des étapesnécessaires à la production d’une nouvelle application digne de confiance.Cette thèse propose ainsi de s’appuyer sur une approche dirigée par la conception pour guider le développement des applications sûres de fonctionnement. Cette approche est concrétisée à travers une suite d’outils nommée DiaSuite et offre du support dédié à chaque étape du développement. En particulier, un langage de conception permet de décrire à la fois les aspects fonctionnels et non-fonctionnels des applications en se basant sur un paradigme dédié et en intégrant des concepts de sûreté de fonctionnement tels que le traitement des erreurs. A partir de la description d’une application, du support est généré pour guider les phases d’implémentation et de vérification. En effet, la génération d’un framework de programmation dédié permet de guider l’implémentation tandis que la génération d’un modèle formel permet de guider la vérification statique de l’application et qu’un support de simulation permet de faciliter les tests. Cette approche est évaluée grâce à des cas d’études réalisés dans les domaines de l’avionique et de l’informatique ubiquitaire.In many domains such as avionics, medecine or home automation, software applications play an increasingly important rolethat can even be critical for their environment. In order to trust these applications, their development is contrained by dependability requirements. Indeed, it is necessary to demonstrate that these high-level requirements are taken into account throughout the development cycle and concrete solutions are implemented to achieve compliance. Such constraints make the development of dependable applications particularly complex and difficult. Easing this process calls for the research of new development approaches that integrate dependability concepts and guide the developers during each step of the development of trustworthy applications.This thesis proposes to leverage a design-driven approach to guide the development of dependable applications. This approachis materialized through a tool-suite called DiaSuite and offers dedicated support for each stage of the development. Inparticular, a design language is used to describe both functional and non-functional applications. This language is based on adedicated paradigm and integrates dependability concepts such as error handling. From the description of an application, development support is generated to guide the implementation and verification stages. Indeed, the generation of a dedicated programming framework allows to guide the implementation while the generation of a formal model allows to guide the static verification and simulation support eases the testing. This approach is evaluated through case studies conducted in the domains of avionics and pervasive computing

Développement d'applications logicielles sûres de fonctionnement (une approche dirigée par la conception)

Dans de nombreux domaines tels que l avionique, la médecine ou la domotique, les applications logicielles jouent un rôle de plus en plus important, allant jusqu à être critique pour leur environnement. Afin de pouvoir faire confiance à ces applications, leur développement est contraint par des exigences de sûreté de fonctionnement. En effet il est nécessaire de démontrer que ces exigences de haut-niveau sont prises en compte tout au long du cycle de développement et que des solutions concrètessont mises en œuvre pour parvenir à les respecter. De telles contraintes rendent le développement d applications sûres de fonctionnement particulièrement complexe et difficile. Faciliter ce processus appelle à la recherche de nouvelles approches dedéveloppement qui intègrent des concepts de sûreté de fonctionnement et guident les développeurs lors de chacune des étapesnécessaires à la production d une nouvelle application digne de confiance.Cette thèse propose ainsi de s appuyer sur une approche dirigée par la conception pour guider le développement des applications sûres de fonctionnement. Cette approche est concrétisée à travers une suite d outils nommée DiaSuite et offre du support dédié à chaque étape du développement. En particulier, un langage de conception permet de décrire à la fois les aspects fonctionnels et non-fonctionnels des applications en se basant sur un paradigme dédié et en intégrant des concepts de sûreté de fonctionnement tels que le traitement des erreurs. A partir de la description d une application, du support est généré pour guider les phases d implémentation et de vérification. En effet, la génération d un framework de programmation dédié permet de guider l implémentation tandis que la génération d un modèle formel permet de guider la vérification statique de l application et qu un support de simulation permet de faciliter les tests. Cette approche est évaluée grâce à des cas d études réalisés dans les domaines de l avionique et de l informatique ubiquitaire.In many domains such as avionics, medecine or home automation, software applications play an increasingly important rolethat can even be critical for their environment. In order to trust these applications, their development is contrained by dependability requirements. Indeed, it is necessary to demonstrate that these high-level requirements are taken into account throughout the development cycle and concrete solutions are implemented to achieve compliance. Such constraints make the development of dependable applications particularly complex and difficult. Easing this process calls for the research of new development approaches that integrate dependability concepts and guide the developers during each step of the development of trustworthy applications.This thesis proposes to leverage a design-driven approach to guide the development of dependable applications. This approachis materialized through a tool-suite called DiaSuite and offers dedicated support for each stage of the development. Inparticular, a design language is used to describe both functional and non-functional applications. This language is based on adedicated paradigm and integrates dependability concepts such as error handling. From the description of an application, development support is generated to guide the implementation and verification stages. Indeed, the generation of a dedicated programming framework allows to guide the implementation while the generation of a formal model allows to guide the static verification and simulation support eases the testing. This approach is evaluated through case studies conducted in the domains of avionics and pervasive computing.BORDEAUX1-Bib.electronique (335229901) / SudocSudocFranceF

A domainspecific approach to architecturing error handling in pervasive computing

The challenging nature of error handling constantly escalates as a growing number of environments consists of networked devices and software components. In these environments, errors cover a uniquely large spectrum of situations related to each layer ranging from hardware to distributed platforms, to software components. Handling errors becomes a daunting task for programmers, whose outcome is unpredictable. Scaling up error handling requires to raise the level of abstraction beyond the code level and the try-catch construct, approaching error handling at the software architecture level. We propose a novel approach that relies on an Architecture Description Language (ADL), which is extended with error-handling declarations. To further raise the level of abstraction, our approach revolves around a domain-specific architectural pattern commonly used in pervasive computing. Error handling is decomposed into components dedicated to platform-wide, error-recovery strategies. At the application level, descriptions of functional components include declarations dedicated to error handling. We have implemented a compiler for an ADL extended with error-handling declarations. It produces customized programming frameworks that drive and support the programming of error handling. Our approach has been validated with a variety of applications for building automation

Design-driven Development of Safety-critical Applications: A Case Study In Avionics

Abstract—Safety-critical applications have to fulfill stringent requirements, both functional and nonfunctional. These requirements have to be coherent with each other and must be preserved throughout the software development process. In this context, a design-driven development approach can play a critical role. However existing design-driven development approaches are often general purpose, providing little, if any, conceptual framework to guide the development. The resulting design scope thus becomes largely unpredictable, leading to inconsistencies. In this paper, we propose a design-driven methodology that relies on a specific development paradigm. This development paradigm provides a conceptual framework that guides the stakeholders at each development stage. Based on this paradigm, a tool suite provides development support dedicated to each development stage. We demonstrate the benefits of this methodology with a realistic case study in the avionics domain. I

Design-Driven Development Methodology for Resilient Computing

International audienceResilient computing is defined as the ability of a system to stay dependable when facing changes. To mitigate faults at runtime, dependable systems are augmented with fault tolerance mechanisms such as replication techniques. These mechanisms have to be systematically and rigorously applied in order to guarantee the conformance between the application runtime behavior and its dependability requirements. The main contribution of this paper is to propose a design- driven development methodology for resilient computing systems. Our approach consists of refining the design with specifications dedicated to the dependability concerns. This design is then leveraged to support the development of the application while ensuring the traceability of the dependability requirements along the application life-cycle, including runtime adaptation