Travaux de Thèse

Intergiciel de gestion de la qualité de service (QoS) dans les environnements de l’informatique diffuse

 
Ma thèse a pour objectif la conception et l’implémentation d’un intergiciel de gestion de la qualité de service (QoS) dans les environnements de l’informatique diffuse. Les principales contributions de ma thèse sont: 
 
  1.  Un modèle sémantique qui permet une vision commune de la QoS dans le contexte de l’informatique diffuse,
  2. Une approche efficace de composition de service basée sur la QoS,
  3.  Une approche d’adaptation dirigée par la QoS pour faire face aux changements qui se produisent pendant l’exécution des services composés.

Les contributions de ma thèse sont implémentées au sein d'un intergiciel appelé QASOM qui a été validé dans le contexte des projets de recherche SemEUsE et I-CROSS (voir la liste des projets de recherche). Ces contributions ont par ailleurs abouti à la publication de trois articles dans des conférences internationales avec des comités de lecture (en plus de deux articles révisés et qui sont en cours de soumission). Mes travaux de thèse ont également fait l'objet d'un stage de recherche au sein du laboratoire Honiden, NII, Tokyo. Les détails de ces travaux sont données ci-dessous.

Un modèle sémantique de la QoS de bout en bout

Le premier objectif de ma thèse consiste à définir un modèle qui permet une compréhension adéquate de la QoS dans le contexte de l’informatique diffuse. Pour cela, j’ai proposé un modèle sémantique qui représente la QoS de bout en bout, en considérant les propriétés de qualité des différents éléments participant à la réalisation de service, ceux-ci incluent:
 
  1. Les services applicatifs, 
  2. L’infrastructure logicielle et matérielle appuyant ces services, 
  3. Les utilisateurs finaux.

Plus de détails concernant le modèle proposé sont donnés dans: ICSE2009_PESOS_2213_BenMabrouk_Nebil.pdf (1 MB)

Une approche de composition de services basée sur la QoS

J'ai conçu une approche de composition de services dirigée par la QoS qui permet de construire, dynamiquement à la volée, des services complexes capables de satisfaire les exigences fonctionnelles et de qualité des utilisateurs.
 
Mon approche se concentre sur les contraintes globales de QoS, c.à.d., contraintes imposées sur l'ensemble de la composition. Elle utilise les techniques de classification de données (à savoir l'algorithme K-Means) pour permettre une gestion détaillée des différents compromis entre les propriétés de QoS requises. Mon approche consiste en deux phases: (a) sélection locale, puis (b) sélection globale.
 
La première phase de sélection locale s'applique à chaque activité abstraite (ou service abstrait) de la tâche utilisateur séparément. Durant cette phase, les services candidats (associés à chaque activité) sont classifiés plusieurs fois, une par propriété de QoS. Ensuite, je considère le meilleur groupe de services résultant de chaque classification et j'effectue leur intersection, obtenant ainsi des services qui ont une bonne valeur pour chaque propriété de QoS. 
 
Dans la phase de sélection globale, les services obtenus (pour l'ensemble des activités abstraites) sont composés ensemble et leur QoS totale est vérifiée. Grâce à ces deux phases, mon approche de composition réduit considérablement le nombre de services examinés et présente une efficacité importante en termes de temps d'exécution et d'optimalité. En outre, mon approche résout les principaux défis liés à la composition de services dans le contexte de l'informatique diffuse, à savoir: 
 
  1. Considérer les exigences de QoS de bout-en-bout; 
  2. Considérer la QoS réelle au moment de l’exécution; 
  3. Support des adaptations futures  au moment de l’exécution; 
  4. Support des styles architecturaux centralisé et distribué.
Plus de détails concernant mon approche sont donnés dans: IEEE ICWS 2015_Nebil Ben Mabrouk.pdf (575,9 kB)
 

Une approche d’adaptation dirigée par la QoS

J'ai introduit une approche d'adaptation de compositions de services dirigée par les changements de la QoS pendant l'exécution. Cette approche met l'accent sur l'adaptation comportementale, c.à.d., trouver une composition de service ayant un comportement alternatif et qui permet de réaliser les mêmes fonctions que la composition initiale. Un comportement alternatif peut être obtenu par une coordination de services différente, ou par des services ayant une granularité fonctionnelle différente (par exemple granularité plus fine ou plus étendue).
 
Pour définir le comportement alternatif d'une façon formelle, j'ai introduit le concept de Classe de Tâches, qui définit les compositions de service fonctionnellement équivalentes, mais ayant des comportements différents. En se basant sur ce concept, je réduis l'adaptation comportementale des compositions de services à un problème de comparaison de graphes, spécifiquement l'homéomorphisme de sous-graphes (vertex disjoint sub-graph homeomorphism). La détermination d'homéomorphisme de sous-graphes permet d'établir l'équivalence fonctionnelle entre des services complexes et introduit une nouvelle idée à l'adaptation comportementale, d'où une contribution importante de ma thèse.