Un modèle à composant pour la gestion de contextes pervasifs orientés service

A component model for pervasive service oriented context management

• Auteur / Autrice : Colin Aygalinc
• Direction : Philippe Lalanda
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique
• Date : Soutenance le 18/12/2017
• Etablissement(s) : Université Grenoble Alpes (ComUE)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mathématiques, sciences et technologies de l'information, informatique (Grenoble ; 1995-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'informatique de Grenoble (2007-....)
• Jury : Président / Présidente : Claudia Lucia Roncancio
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Germàn Eduardo Vega Baez, Ada Diaconescu
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Philippe Roose, Olivier Barais

Mots clés

Mots clés contrôlés

Génie logiciel

Informatique omniprésente

Mots clés libres

Informatique pervasive

Sensibilité au contexte

Fog Computing

Architecture orientée service

Modèle à composant

Génie logiciel

Pervasive computing

Context-Awarness

Fog computing

Service oriented architecture

Component model

Software engineering

Résumé

L'informatique pervasive promeut une vision d'un cadre dans lequel un patchwork de ressources hétérogènes et volatiles est intégré dans les environnements du quotidien. Ces ressources, matérielles ou logicielles, coopèrent de manière transparente, souvent aux travers d'applications, pour fournir des services à haute valeur ajoutée adaptés à chaque utilisateur et son environnement, grâce à la notion de contexte. Ces applications sont déployées dans un large spectre d'environnements d'exécution, allant d'infrastructures distantes de Cloud Computing jusqu'au plus près de l'utilisateur dans des passerelles Fog Computing ou directement dans les capteurs du réseau. Dans ces travaux, nous nous intéressons spécifiquement au module de contexte d'une plateforme Fog Computing. Pour faciliter la conception et l'exécution des applications Fog Computing, une approche populaire est de les bâtir au dessus d'une plateforme adoptant l'architecture à service, ce qui permet de réduire leur complexité et simplifie la gestion du dynamisme. Dans nos travaux, nous proposons d'étendre cette approche en modélisant le contexte comme un ensemble de descriptions de services, disponible à la conception, et exposé dynamiquement par le module de contexte à l'exécution, selon les besoins des applications et l'état de l'environnement. Ce module est programmé à l'aide d'un modèle à composant spécifique. L'unité de base de notre modèle à composant est l'entité de contexte, qui est composé de modules hautement cohérents implémentant distinctement les spécifications des services proposées par l'entité de contexte. Ces modules peuvent décrire de manière simple leur logique de synchronisation avec les sources de contexte distantes grâce à un langage dédié à ce domaine. A l'exécution, les instances d'entitées de contexte sont rendues introspectables et reconfigurables dynamiquement, ce qui permet, grâce à un manager autonomique externe, de veiller à la satisfaction des besoins des applications. Nous avons développé une implémentation de référence de ce modèle à composant, nommée CReAM, qui a pu être utilisée dans la passerelle domotique iCASA, développée en partenariat avec Orange Labs.

Pervasive computing promotes environments where a patchwork of heterogeneous and volatile resources are integrated in places of daily life. These hardware and software resources cooperate in a transparent way, through applications, in order to provide high valueadded services. These services are adapted to each user and its environment, via the notion of context. Pervasive applications are now widely distributed, from distant cloud facilities down to Fog Computing gateway or even in sensors, near the user. Depending on the localization, various forms of context are needed by the applications. In this thesis, we focus on the context module at Fog Level. In order to simplify the design and execution, Fog applications are built on top of a service-oriented platform, freeing the developer of technical complexity and providing a support to handle the dynamism. We propose to extend this approach by providing the context as a set of service descriptions, available at design to the application developer. At runtime, depending on the context sources availability and on application current needs, context services are published or withdrawn inside the platform by the context module. We tailor a specific component model to program this context module. The base unit of our component model is called context entity. It is composed of highly coherent modules, implementing distinctly each service description proposed by the underlying context entity. These modules can simply describe their synchronization logic with context sources thanks to a domain specific language. At runtime, context entity instances can be introspected and reconfigured. An external autonomic manager uses these properties to match dynamically the context services exposed by the context module to the application needs. We have developed a reference implementation of our work, called CReAM, which can be used in a smart home gateway called iCASA, developed in a partnership with Orange Labs.