Alessandro de Luna Almeida Encadré par : Jean-Pierre Briot Jacques Malenfant Samir Aknine

1. Smart- s Une approche de réplicationfondée sur les planspour la tolérance aux fautesdes systèmes multi-agents Alessandro de Luna Almeida Encadré par : Jean-Pierre Briot Jacques Malenfant Samir Aknine

2. Motivation: objectif • Qu’est-ce que la fiabilité? • « Probabilité de fonctionnement sans défaillance d’un dispositif dans des conditions spécifiées et pendant une période de temps déterminée » (Larousse) • Objectif: minimiser l’impact de pannes sur un système multi-agent Une approche de réplication fondée sur les plans...

3. Motivation: défi • Exemples de pannes: • Bugs de programmation • Panne de processeur • Panne de communication • Effets: • Comportements non attendus • Messages perdus • Retards de transmission ou traitement Une approche de réplication fondée sur les plans...

4. Motivation: domaines d’application • Gestion de crise • Contrôle aérien • Automatisation des processus • Surveillance médicale en soins intensifs • … Une approche de réplication fondée sur les plans...

5. État de l’art • Brazier 02, Fedoruk 02 • Réplication statique  • Criticité des composants peut varier • Cuckuern 98, Kalbarczyk 99, Favarim 03 • Réplication dynamique • Adaptation manuelle et à la charge du concepteur  Une approche de réplication fondée sur les plans...

6. État de l’art: Guessoum 04 • Réplication dynamique et automatique • Comment déterminer la criticité? • Système: CPU • Sémantique: • Rôles et interdépendance entre agents • Les messages échangées ne suffisent pas pour déterminer l’importance des agents avec précision  • Estimation instantanée seulement  Une approche de réplication fondée sur les plans...

7. Agent1 Agent2 A F AND AND B C C G H OR AND OR D I E J K L Notre approche • Réplication prédictive, dynamique et automatique • Hypothèse: architecture d'agent avec plans • Utiliser les plans pour estimer un modèle de criticité dans le futur

8. Criticité d’un agent • Idée • Plus ses actions sont critiques, plus l’agent est critique • Criticité des actions du plan de l’agent • Criticité relative de la racine du graphe de son plan courant Une approche de réplication fondée sur les plans...

9. Criticité absolue d’une action • Définie a priori par le concepteur: • Nombre d’agents pouvant l’effectuer • Ressources nécessaires (temps, mémoire, …) • Informations sémantiques du domaine d’application Une approche de réplication fondée sur les plans...

10. Criticité relative d’une action • Importance de l’action dans le système • Criticité absolue + utilité de ses résultats Une approche de réplication fondée sur les plans...

11. Exemple CA = 4 A CR = CA + SUM(CR(B),CR(C)) = 16 AND CA = 4 CA = 8 B C CR = CA + MOY(CR(D),CR(E)) = 7 CR = CA = 8 OR D E CA = 1 CA = 5 CR = CA = 1 CR = CA = 5 Une approche de réplication fondée sur les plans...

12. Mécanisme de Réplication • Minimiser les probabilités de panne des agents les plus critiques • Fiabilité des réplicas (pi) • Criticité des agents (ci) • Agenti ensemble des réplicas Ri = {r1, r2, … , rni} • P(Panne (Agenti) = 1) = (1-p1) × (1-p2) × … × (1-pni) • p1 + p2 + … + pni ≤ ti • ti = ci × P / C • P = Somme des fiabilités de tous les réplicas • C = Somme des criticités de tous les agents Une approche de réplication fondée sur les plans...

13. Implémentation • DARX (Dynamic Agent Replication eXtension) • Plateforme de tolérance aux fautes • Grande échelle • Dynamisme • Environnement hétérogène (JAVA) • Modèle de faute: crash Une approche de réplication fondée sur les plans...

14. DARX Architecture Agent Contrôle de réplication adaptatif MAS Adaptateur Réplication DARX Nommage & Localisation Détection de Défaillances Une approche de réplication fondée sur les plans...

15. Expérimentations • Chaque agent doit exécuter une séquence de 5 plans • Chaque plan avec 10 actions • La durée moyenne des actions égale à 2 secondes • Chaque expérimentation exécutée 10 fois Une approche de réplication fondée sur les plans...

16. Résultats – overhead Une approche de réplication fondée sur les plans...

17. Résultats – qualité Une approche de réplication fondée sur les plans...

18. Conclusions et perspectives • Proposition d’une nouvelle approche de réplication fondée sur les plans • Les résultats préliminaires sont prometteurs, mais… • Définir formellement le problème de la tolérance aux pannes dans les systèmes multi-agents • Modeler la criticité comme une courbe au lieu d'une valeur simple • Raffiner le mécanisme de réplication en considérant les actions jointes des agents (stratégie de réplication par groupe d'agents) • Expérimentations grande échelle + comparaison avec d’autres techniques Une approche de réplication fondée sur les plans...

19. Publications • J.-P. Briot, Z. Guessoum, S. Aknine, A. L. Almeida, N. Faci, J. Malenfant, O. Marin, P. Sens. Engineering Control Strategies for Replication-Based Fault-Tolerant Multi-Agent Systems. In: International Workshop on Engineering of Fault Tolerant Systems, Luxembourg, June 2006. • J.-P. Briot, Z. Guessoum, S. Aknine, A. L. Almeida, N. Faci, M. Gatti, C. Lucena, J. Malenfant, O. Marin, P. Sens. Experience and Prospects for Various Control Strategies for Self-Replicating Multi-Agent Systems. In: Workshop on Software Engineering for Adaptive and Self-Managing Systems, ICSE 2006, Shangai, China, May 2006. • A. L. Almeida, S. Aknine, J.-P. Briot, J. Malenfant. Plan-based Replication for Fault-tolerant Multi-Agent Systems. In: Proceedings of the 11th IEEE Workshop on Dependable Parallel, Distributed and Network-Centric Systems (DPDNS’06), 20th International Parallel and Distributed Processing Symposium (IPDPS’2006), Rhodes Island, Greece, April 2006. • A. L. Almeida, S. Aknine, J.-P. Briot, J. Malenfant. Une approche de réplication fondée sur les plans pour la tolérance aux fautes des systèmes multi-agents. In: Journées Francophones sur les Systèmes Multi-Agents (JFSMA), Calais, France, November 2005. Une approche de réplication fondée sur les plans...

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