THESE

THESE pr´esent´ee par Fr´ed´eric POURRAZ pour obtenir le diploˆme de DOCTEUR DE L’UNIVERSITE DE SAVOIE (Arrˆet´e minist´eriel du 30 mars 1992) Sp´ecialit´e : INFORMATIQUE Diapason : une approche formelle et centr´ee architecture pour la composition ´evolutive de services Web Soutenue publiquement le 10 d´ecembre 2007 devant le jury compos´e de : Farouk TOUMANI Rapporteur & Professeur `a l’Universit´e Pr´esident de jury Blaise Pascal Claude GODART Rapporteur Professeur a` l’Universit´e Henri Poincar´e Nancy 1 Christine COLLET Examinatrice Professeur a` l’Institut National Polytechnique de Grenoble Mireille BLAY-FORNARINO Examinatrice Maˆıtre de Conf´erences a` l’Universit´e de Nice Flavio OQUENDO Directeur de th`ese Professeur `a l’Universit´e de Bretagne Sud Herv´e VERJUS Co-encadrant Maˆıtre de Conf´erences a` l’Universit´e de Savoie Pr´epar´ee au sein du LISTIC : Laboratoire d’Informatique, Syst`emes, Traitement de l’Information et de la Connaissance En collaboration avec THESAME - M´ecatronique & ManagementA Elsa...Remerciements J’adresse mes plus vifs remerciements a` M. Farouk TOUMANI, Professeur `a l’Universit´e Blaise Pascal de Clermont-Ferrand, et a` M. Claude GODART, Pror `a l’Universit´e Henri Poincar´e Nancy 1, pour m’avoir fait l’honneur de rapporter mes travaux de th`ese ainsi que pour leurs remarques et l’int´erˆet qu’ils ont manifest´e. Je remercie tout particu- li`erementM.FaroukTOUMANIquim’afaitl’honneurd’ˆetre´egalementpr´esidentdejury. J’associe `a ces remerciement Mme. Mireille BLAY-FORNARINO, Maˆıtre de Conf´erences a` l’Universit´e de Nice, et ´egalement Mme. Christine COLLET, Professeur `a l’Institut National Polytechnique de Grenoble, pour avoir accept´e d’examiner ces travaux de th`ese mˆeme si Mme Christine COLLET, pour des raisons ind´ependantes de sa volont´e, n’a pu assister `a ma soutenance malgr´e son acceptation pr´ealable. Je tiens a` exprimer toute ma gratitude `a M. Flavio OQUENDO, Professeur a` l’Universit´e de Bretagne Sud, pour avoir dirig´e mes travaux, m’avoir fait part de ses conseils et de son exp´erience, mais aussi pour m’avoir fait confiance dans le cadre du projet europ´een ArchWare. Je tiens tout particuli`erement a` remercier M. Herv´e VERJUS, Maˆıtre de Conf´erences `a l’Universit´e de Savoie, pour avoir co-dirig´e mes travaux mais aussi soutenu durant l’en- semble de cette th`ese. Un grand merci ´egalement pour nos diff´erentes collaborations, ses critiques toujours tr`es constructives durant le d´eroulement de la th`ese et au moment de lar´edaction,etpoursonperfectionnisme quiontrenduce manuscritpluscompr´ehensible. Mes sinc`eres remerciements vont aux membres de THESAME - M´ecatronique & Ma- nagement, notamment `a M. Andr´e MONTAUD et `a M. R´egis DINDELEUX, pour avoir euconfianceenmoietpouravoirfinanc´emesdeuxpremi`eresann´eesdeth`esedanslecadre du projet europ´een ArchWare, dont THESAME´etait l’un des partenaires. De mˆeme pour la soci´et´e Maat-G Knowledge, notamment M. Alfonso RIOS et M. David MANSET, pour avoir financ´e la fin de mes travaux dans le cadre du projet europ´een Health-e-Child. Mes remerciements les plus sinc`eres vont aux diff´erents coll`egues et anciens coll`egues du laboratoire LISTIC avec une mention toute particuli`ere a` Mme. Val´erie BRAESCH pour l’aide qu’elle m’a apport´ee au quotidien. Enfin, je remercie de tout cœur mes parents et ma famille pour la confiance, le sou- tien et l’aide qu’ils m’ont apport´es durant toutes mes ´etudes et je ne remercierai jamais assez Elsa pour m’avoir accompagn´e, soutenu et support´e durant ces ann´ees de th`ese. 5Table des mati`eres Table des mati`eres 7 Table des figures 11 I Chapitres 13 1 Introduction 17 2 Etat de l’art 23 2.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 2.2 Les architectures orient´ees service . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 2.2.1 Les services . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 2.2.2 Les architectures orient´ees service : d´efinition . . . . . . . . . . . . 25 2.2.3 La notion de faible couplage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 2.2.4 Les infrastructures et les mod`eles d’ex´ecution pour SOA . . . . . . 28 2.2.5 Le mod`ele de r´ef´erence OASIS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 2.3 Les architectures orient´ees service Web . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 2.3.1 La couche transport . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 2.3.2 La couche messages . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 2.3.3 La couche description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 2.3.4 La couche qualit´e de service . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 2.3.5 La couche processus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40 2.4 Synth`ese . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43 2.4.1 Bilan des travaux . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43 2.4.2 Analyse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 2.4.3 Les travaux de v´erifications formelles d´edi´ees aux orchestrations de services Web. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 3 L’approche Diapason 53 3.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53 3.2 Rappel de la probl´ematique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53 3.3 L’approche centr´ee architecture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57 3.3.1 La notion d’architecture logicielle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57 3.3.2 L’approche ArchWare . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 3.4 L’approche Diapason . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 3.4.1 Workflow Patterns Initiative . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 3.4.2 Le processus de d´eveloppement architectural de l’approche Diapason 65 3.5 Synth`ese . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67 7`TABLE DES MATIERES 4 Le langage π-Diapason 71 4.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71 4.2 Le π-calcul . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 4.2.1 La syntaxe des op´erateurs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 4.2.2 La s´emantique des op´erateurs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73 4.2.3 Le π-calcul monadique et polyadique . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 4.2.4 Le π-calcul synchrone et asynchrone. . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 4.2.5 Le π-calcul typ´e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 4.2.6 Le π-calcul du premier ordre et d’ordre sup´erieur . . . . . . . . . . 76 4.3 Le langage π-Diapason . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77 4.3.1 La couche noyau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77 4.3.2 La couche des patrons de Workflow . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83 4.3.3 La couche orient´ee services Web . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87 4.4 L’interpr´etation du langage π-Diapason . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91 4.5 Synth`ese . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96 5 Le langage Diapason* 99 5.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99 5.2 Les logiques temporelles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99 5.3 Les logiques temporelles arborescentes bas´ees sur actions . . . . . . . . . . 102 5.3.1 La logique ACTL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102 5.3.2 La logique ACTL* . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107 5.4 Le langage Diapason* . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107 5.4.1 La couche noyau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109 5.4.2 La couche des patrons de Workflow . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114 5.5 L’interpr´etation du langage Diapason* . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118 5.6 La g´en´eration des chemins d’ex´ecution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121 5.7 Synth`ese . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123 6 L’´evolution dynamique : une ´etude de cas 127 6.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127 6.2 La pr´esentation du cas d’´etude . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127 6.3 La mise en œuvre de l’approche Diapason . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130 6.3.1 La formalisation avec π-Diapason . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130 6.3.2 L’expression de propri´et´es avec Diapason* . . . . . . . . . . . . . . 139 6.3.3 L’environnement supportant l’approche . . . . . . . . . . . . . . . . 140 6.4 L’´evolution dynamique d’une orchestration d´ecrite en π-Diapason . . . . . 146 6.4.1 Les typologies d’´evolutions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146 6.4.2 L’´evolution dans le cadre du cas d’´etude . . . . . . . . . . . . . . . 148 6.4.3 L’´evolution dynamique graˆce au langage π-Diapason. . . . . . . . . 149 6.4.4 L’´evolution dynamique grˆace a` la machine virtuelle π-calcul . . . . 154 6.5 Synth`ese . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 158 7 Conclusions et perspectives 161 7.1 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161 7.2 Perspectives . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165 7.2.1 Au niveau des langages . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165 7.2.2 Au niveau de l’environnement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166 7.2.3 Les pistes de recherche . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 168 - 8 -`TABLE DES MATIERES II Bibliographie 171 Bibliographie 175 III Annexes 187 A π-Diapason 191 A.1 BNF (Backus-Naur Form) de la couche noyau . . . . . . . . . . . . . . . . 191 A.2 Formalisation et impl´ementation de la couche noyau . . . . . . . . . . . . . 194 A.3 Formalisation des