QoS-CARE : a reliable system for preserving QoS contracts through dynamic reconfiguration

par Gabriel Tamura

Thèse de doctorat en Informatique

Sous la direction de Laurence Duchien et de Rubby Casallas Gutiérrez.

  • Titre traduit

    QoS-CARE : un système fiable pour préserver les contrats de qualité de service dans une reconfiguration dynamique


  • Résumé

    Le principal défi de cette thèse est de préserver de façon fiable la qualité de service (QoS) définie par contrats dans des systèmes logiciels à base de composants, ceci dans des conditions changeantes d'exécution du système. En réponse à ce défi, nous présentons deux contributions. La première est un modèle pour les applications logicielles à base de composants avec contrats de qualité de service et règles de reconfiguration définies par des graphes attribués typés. Ainsi, nous utilisons des modèles formels à l'exécution pour reconfigurer de manière fiable des applications logicielles de façon à préserver les contrats de QoS. Plus précisément, nous montrons la faisabilité d'exploiter des patrons de conception à l'exécution dans des boucles de reconfiguration tout en garantissant les niveaux de QoS attendues. Nous mettons en œuvre ce modèle formel par le biais d'une architecture à base de composants qui peut être utilisée comme une couche supplémentaire de la plateforme SCA, ceci afin de préserver les contrats de QoS.La seconde contribution est la caractérisation des propriétés d'adaptation pour évaluer les systèmes logiciels auto-adaptatifs de manière standardisée et comparable. De par leur nature, les mécanismes d'adaptation des systèmes logiciels auto-adaptatifs sont essentiellement des boucles de rétroaction telles que définies par la théorie du contrôle. Ainsi, pour les évaluer, il est nécessaire de ré-interpréter ces proprétés dans le domaine du logiciel. Nous définissons la fiabilité de la réalisation de notre modèle formel en termes de sous-ensemble des propriétés d'adaptation caractérisées, et nous montrons que ces propriétés sont garanties dans cette réalisation.


  • Résumé

    The main challenge of this Thesis is to reliably preserve quality of service (QoS) contracts in component-based software systems under changing conditions of system execution. In response to this challenge, the presented contribution is twofold. The first is a model for component-based software applications, QoS contracts and reconfiguration rules as typed attributed graphs, and the definition of QoS-contracts semantics as state machines in which transitions are performed as software reconfigurations. Thus, we effectively use (formal) models at runtime to reliably reconfigure software applications for preserving its QoS contracts. More specifically, we show the feasibility of exploiting design patterns at runtime in reconfiguration loops to fulfill expected QoS levels associated to specific context conditions. We realize this formal model through a component-based architecture and implementation that can be used as an additional layer of SCA middleware stacks to preserve the QoS contracts of executed applications.The second contribution is the characterization of adaptation properties to evaluate self-adaptive software systems in a standardized and comparable way. By its own nature, the adaptation mechanisms of self-adaptive software systems are essentially feedback loops as defined in control theory. Thus, it results reasonable to evaluate them using the standard properties used to evaluate feedback loops, re-interpreting these properties for the software domain. We define the relibility of our formal model realization in terms of a subset of the characterized adaptation properties, and we show that these properties are guaranteed in this realization.


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