Support à l'exécution pour objets actifs multi-threadés : conception et implémentation

Execution support for multi-threaded active objects : design and implementation

• Auteur / Autrice : Justine Rochas
• Direction : Ludovic Henrio
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique
• Date : Soutenance le 22/09/2016
• Etablissement(s) : Université Côte d'Azur (ComUE)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences fondamentales et appliquées (Nice ; 2000-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement de préparation : Université de Nice (1965-2019)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut national de recherche en informatique et en automatique (France). Unité de recherche (Sophia Antipolis, Alpes-Maritimes) - Laboratoire Informatique, signaux et systèmes (Sophia Antipolis, Alpes-Maritimes) - Safe Composition of Autonomous applications with Large-SCALE Execution environment - Laboratoire d'Informatique, Signaux, et Systèmes de Sophia Antipolis
• Jury : Président / Présidente : Johan Montagnat
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Ludovic Henrio, Johan Montagnat, Einar Broch Johnsen, Lionel Seinturier, Florian Kammüller, Fabrice Huet
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Einar Broch Johnsen, Lionel Seinturier

Mots clés

Mots clés contrôlés

Parallélisme (informatique)

Langages de programmation

Bases de données orientées objet

Mots clés libres

Objet actif

Langage de programmation

Parallélisme

Concurrence

Distribution

Active object

Programming language

Parallelism

Concurrency

Distribution

Résumé

Pour aborder le développement d'applications concurrentes et distribuées, le modèle de programmation à objets actifs procure une abstraction de haut niveau pour programmer de façon concurrente. Les objets actifs sont des entités indépendantes qui communiquent par messages asynchrones. Peu de systèmes à objets actifs considèrent actuellement une exécution multi-threadée. Cependant, introduire un parallélisme contrôlé permet d'éviter les coûts induits par des appels de méthodes distants. Dans cette thèse, nous nous intéressons aux enjeux que présentent les objets actifs multi-threadés, et à la coordination des threads pour exécuter de façon sûre les tâches d'un objet actif en parallèle. Nous enrichissons dans un premier temps le modèle de programmation, afin de contrôler l'ordonnancement interne des tâches. Puis nous exhibons son expressivité de deux façons différentes: d'abord en développant et en analysant les performances de plusieurs applications,puis en compilant un autre langage à objets actifs avec des primitives de synchronisation différentes dans notre modèle de programmation. Aussi, nous rendons nos objets actifs multi-threadés résilients dans un contexte distribué en utilisant les paradigmes de programmation que nous avons développé. Enfin, nous développons une application pair-à-pair qui met en scène des objets actifs multi-threadés. Globalement, nous concevons un cadre de développement et d'exécution complet pour les applications hautes performances distribuées. Nous renforçons notre modèle de programmation en formalisant nos contributions et les propriétés du modèle. Cela munit le programmeur de garanties fortes sur le comportement du modèle de programmation.

In order to tackle the development of concurrent and distributed applications, the active object programming model provides a high-level abstraction to program concurrent behaviours. Active objects are independent entities that communicate by mean of asynchronous messages. Very few of the existing active object frameworks consider a multi-threaded execution of active objects. Introducing a controlled parallelism enables removing some latency induced by remote method invocations. In this thesis, we take interest in the challenges of having multiple threads inside an active object, and in their safe coordination to execute tasks in parallel. We enhance this programming model by adding language constructs that control the internal scheduling of tasks. We then show its expressiveness in two ways: first with a classical approach, by developing and analysing the performance of several applications, and secondly, by compiling another active object language with different synchronisation primitives into our programming model. Also, we make multi-threaded active objects resilient in a distributed context through generic engineering constructs, and by using our programming abstractions. Finally, we develop a peer-to-peer application that shows multi-threaded active objects and their features in action. Overall, we design a thorough framework for the development and execution of high performance distributed applications. We reinforce our programming model by formalising our work and the model’s properties