Development of dependable applications: a design-driven approach
Développement d'applications logicielles sûres de fonctionnement : une approche dirigée par la conception
Résumé
In many domains such as avionics, medecine or home automation, software applications play an increasingly important role that can even be critical for their environment. In order to trust these applications, their development is contrained by dependability requirements. Indeed, it is necessary to demonstrate that these high-level requirements are taken into account throughout the development cycle and concrete solutions are implemented to achieve compliance. Such constraints make the development of dependable applications particularly complex and difficult. Easing this process calls for the research of new development approaches that integrate dependability concepts and guide the developers during each step of the development of trustworthy applications. This thesis proposes to leverage a design-driven approach to guide the development of dependable applications. This approach is materialized through a tool-suite called DiaSuite and offers dedicated support for each stage of the development. In particular, a design language is used to describe both functional and non-functional applications. This language is based on a dedicated paradigm and integrates dependability concepts such as error handling. From the description of an application, development support is generated to guide the implementation and verification stages. Indeed, the generation of a dedicated programming framework allows to guide the implementation while the generation of a formal model allows to guide the static verification and simulation support eases the testing. This approach is evaluated through case studies conducted in the domains of avionics and pervasive computing.
Dans de nombreux domaines tels que l'avionique, la médecine ou la domotique, les applications logicielles jouent un rôle de plus en plus important, allant jusqu'à être critique pour leur environnement. Afin de pouvoir faire confiance à ces applications, leur développement est contraint par des exigences de sûreté de fonctionnement. En effet il est nécessaire de démontrer que ces exigences de haut-niveau sont prises en compte tout au long du cycle de développement et que des solutions concrètes sont mises en oeuvre pour parvenir à les respecter. De telles contraintes rendent le développement d'applications sûres de fonctionnement particulièrement complexe et difficile. Faciliter ce processus appelle à la recherche de nouvelles approches de développement qui intègrent des concepts de sûreté de fonctionnement et guident les développeurs lors de chacune des étapes nécessaires à la production d'une nouvelle application digne de confiance. Cette thèse propose ainsi de s'appuyer sur une approche dirigée par la conception pour guider le développement des applications sûres de fonctionnement. Cette approche est concrétisée à travers une suite d'outils nommée DiaSuite et offre du support dédié à chaque étape du développement. En particulier, un langage de conception permet de décrire à la fois les aspects fonctionnels et non-fonctionnels des applications en se basant sur un paradigme dédié et en intégrant des concepts de sûreté de fonctionnement tels que le traitement des erreurs. A partir de la description d'une application, du support est généré pour guider les phases d'implémentation et de vérification. En effet, la génération d'un framework de programmation dédié permet de guider l'implémentation tandis que la génération d'un modèle formel permet de guider la vérification statique de l'application et qu'un support de simulation permet de faciliter les tests. Cette approche est évaluée grâce à des cas d'études réalisés dans les domaines de l'avionique et de l'informatique ubiquitaire.
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