Design of Correct-by-Construction Self-adaptive Cloud Applications using Formal Methods - CRISTAL-SPIRALS Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2023

Design of Correct-by-Construction Self-adaptive Cloud Applications using Formal Methods

Conception d'applications Cloud Auto-adaptatives Correct-by- Construction à l'aide de Méthodes Formelles

Résumé

Correctly coordinating access to cloud resources across concurrent cloud software components is essential to ensure that they satisfy user and system requirements and avoid operational faults and deadlocks. Cloud systems must be able to self-adapt to changes at run time without interruption. Traditional approaches do not separate the code of component computations from their coordination, making it difficult to debug and maintain. Changes in coordination policies require reprogramming the components and affecting other components interacting with them. This Ph.D. thesis aims to ensure that concurrent cloud application entities have the correct access to cloud resources through three main contributions: • NaturalBIP—a pseudo-natural language for specifying functional requirements. This language is defined through an ontology-driven specification approach. This ontology precisely defines concepts and their relationships in a specific domain. Then, the specifications are written in pseudo-natural templates with placeholders restricted by ontology concepts. • NaturalBIP Compiler—a compiler to analyze and translate the specifications written in NaturalBIP language into JavaBIP artifacts (i.e., JavaBIP GlueBuilder, data transfers, and safety properties) and BIP connectors. • An extension of OCCIware with coordination capabilities using JavaBIP. The Finite State Machine (FSM) specification in OCCIware design is used to specify the component’s behavior. Then, the coordination between them is established by JavaBIP generated using the NaturalBIP Compiler. The BIP model is computed from the BIP connectors and the configuration model to verify the deadlock-free property using iFinder, a tool for the compositional detection of deadlocks at design time. With these contributions, I provide a toolchain to develop correct-by-construction self-adaptive cloud applications and conclude this thesis by presenting future perspectives to improve this work.
Il est essentiel de coordonner correctement l’accès aux ressources cloud entre les composants logiciels cloud simultanés pour s’assurer qu’ils satisfont aux exigences des utilisateurs et du système et éviter les pannes opérationnelles et les blocages. Les systèmes cloud doivent être capables de s’adapter aux changements au moment de l’exécution sans interruption. Les approches traditionnelles ne séparent pas le code des calculs des composants de leur coordination, ce qui rend difficile le débogage et la maintenance. Les changements dans les politiques de coordination nécessitent de reprogrammer les composants et d’affecter d’autres composants en interaction avec eux. Cette thèse de doctorat vise à s’assurer que les entités applicatives cloud concurrentes ont le bon accès aux ressources cloud à travers trois contributions principales : • NaturalBIP—un langage pseudo-naturel pour spécifier les exigences fonctionnelles. Ce langage est défini par une approche de spécification basée sur l’ontologie. Cette ontologie définit précisément les concepts et leurs relations dans un domaine spécifique. Ensuite, les spécifications sont écrites dans des modèles pseudo-naturels avec des espaces réservés limités par des concepts d’ontologie. • NaturalBIP Compiler—un compilateur pour analyser et traduire les spécifications écrites en langage NaturalBIP en artefacts JavaBIP (c’est-à-dire JavaBIP GlueBuilder, transferts de données et propriétés de sécurité) et connecteurs BIP. • Une extension d’OCCIware avec des capacités de coordination utilisant JavaBIP. La spécification Finite State Machine (FSM) dans la conception OCCIware est utilisée pour spécifier le comportement du composant. Ensuite, la coordination entre eux est établie par JavaBIP généré à l’aide du compilateur NaturalBIP. Le modèle BIP est calculé à partir des connecteurs BIP et du modèle de configuration pour vérifier la propriété sans blocage à l’aide d’iFinder, un outil de détection compositionnelle des blocages au moment de la conception. Avec ces contributions, je propose une chaîne d’outils pour développer des applications cloud auto-adaptatives correctes par construction et conclus cette thèse en présentant des perspectives futures pour améliorer ce travail.
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trinhlk_thesis_final_Jan25.pdf (13.86 Mo) Télécharger le fichier
Origine : Fichiers produits par l'(les) auteur(s)

Dates et versions

tel-04136838 , version 1 (08-02-2023)
tel-04136838 , version 2 (21-06-2023)

Licence

Paternité

Identifiants

  • HAL Id : tel-04136838 , version 1

Citer

Trinh Le Khanh. Design of Correct-by-Construction Self-adaptive Cloud Applications using Formal Methods. Formal Languages and Automata Theory [cs.FL]. Université de Lille, 2023. English. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-04136838v1⟩
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