The composite "Know Thyself" : fault-tolerance in complex computer systems

La réflexivité dans les architectures multi-niveaux : application aux systèmes tolérant les fautes

François Taïani (1)

1 LAAS-TSF - Équipe Tolérance aux fautes et Sûreté de Fonctionnement informatique

Nowadays, complex software systems, made from many preexisting components, are increasingly used for applications with high dependability requirements (telecommunication, railway, automotive...). This recent evolution demands new approaches to insure the dependability of the resulting systems, while taking explicitly into account the complex nature of these systems. In this thesis, we present how we extended reflexion, a long known architectural paradigm, to be able to encompass both the algorithmic considerations of fault tolerance (validity, observation, control), and the heterogeneous and composite nature of complex software systems (OS, libraries, middleware, application, ...). The main result of our investigation is a new conceptual framework, called multilevel reflection, along with its associated concepts, reflexive footprint and inter-level mappings, that capture the key elements of the problem. We validate the practical relevance of this proposal by presenting a first prototype of this framework, based on GNU/Linux and CORBA/Orbacus.

Des logiciels complexes, assemblés à partir de nombreux composants préexistants, sont aujourd'hui utilisés pour des emplois de plus en plus critiques (télécommunication, ferroviaire, automobile...). Les risques encourus, aussi bien humains qu'économiques, exigent de pouvoir mettre en place dans ces systèmes des mécanismes de tolérance aux fautes flexibles et adaptables indépendamment des composants utilisés. Mais la complexification des logiciels pose problème, car les approches développées jadis pour assurer la sûreté de fonctionnement de petits systèmes ne leur sont plus applicables. Connues depuis longtemps, les architectures réflexives, en autorisant le découplage des aspects fonctionnels et non-fonctionnels d'un système, visent à résoudre ce problème. Jusqu'ici cependant, les approches proposées s'étaient limitées à des prototypes simples, souvent réalisés ex-nihilo pour expérimentation. Or la tolérance aux fautes est une propriété globale des systèmes considérés, qui requiert la prise en compte de tous les niveaux d'abstraction rencontrés. Dans cette thèse, nous étudions comment le paradigme réflexif peut être adapté pour permettre d'intégrer les considérations algorithmiques de la tolérance aux fautes (validité, observation, contrôle) aux contraintes architecturales rencontrées dans les systèmes complexes (abstraction, transparence, inter-opérabilité). Pour aborder cette problématique, nous développons un nouveau cadre conceptuel, la réflexivité multi-niveaux, et les concepts d'empreinte réflexive et de lien inter-niveaux qui lui sont associés. Nous validons ensuite la pertinence pratique de notre proposition en abordant la réplication de serveurs CORBA à brins d'exécution multiples (multithreaded) sur un exemple concret constitué de GNU/Linux et de l'ORB commercial ORBacus. Nous concluons finalement à la nécessité d'un nouveau paradigme de développement basé sur des composants rendus réflexifs dès leur réalisation.

Mots clés: Fault tolerance; Reflection; Complex system; Software engineering

Mots clés: Tolérance aux fautes; Réflexivité; Corba; Architectures; Systèmes complexes; Génie logiciel

Domaines: Réseaux et télécommunications [cs.NI]

François Taïani. La réflexivité dans les architectures multi-niveaux : application aux systèmes tolérant les fautes. Réseaux et télécommunications [cs.NI]. Université Paul Sabatier - Toulouse III, 2004. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00010940⟩