Robustesse des systèmes distribués à grande échelle

Robustness in large scale distributed systems

• Auteur / Autrice : Asim Ali
• Direction : Sébastien Tixeuil
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Systèmes informatiques
• Date : Soutenance en 2010
• Etablissement(s) : Paris 11
• Partenaire(s) de recherche : autre partenaire : Université de Paris-Sud. Faculté des sciences d'Orsay (Essonne)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Simulateurs

Réseaux locaux sans fil

Traitement réparti

Résumé

Au cours de la dernière décennie, l'informatique et les technologies de la communication ont effectué une croissance exponentielle tant au niveau matériel que logiciel. La conséquence directe de cette croissance est l'émergence à l'échelle mondiale des systèmes distribués tels que, les systèmes de diffusion de l'information, les réseaux cellulaires, l'informatique distante, etc. L'intégration des dispositifs de détection (ou capteurs) avec les réseaux a contribué au développement de systèmes intelligents qui sont plus interactifs, plus dynamiques et adaptables à l’environnement d’exécution. Les applications futures qui sont envisagées sont entièrement décentralisées et auto-gérées. Ces systèmes à grande échelle sont difficiles à concevoir, développer et maintenir en raison de nombreuses contraintes comme l'hétérogénéité des ressources, la diversité des environnements de travail, les communications peu fiables, etc. Réseaux de capteurs sans fil (WSN) et grilles de calcul sont deux exemples importants de ces systèmes à grande échelle. Les propriétés essentielles des protocoles s’exécutant sur ces réseaux sont le passage à l’échelle, l’auto-gestion et la tolérance aux pannes. Ces trois aspects sont au centre de cette thèse. Dans cette thèse, nous contribuons à ce domaine de trois manières. D'abord, nous proposons et évaluons un protocole évolutif de gestion d’annuaire pour des systèmes distribués généraux où le temps de latence des mises à jour est indépendante de la taille du système. Dans notre deuxième contribution, nous concevons et mettons en œuvre une version évolutive et distribuée d'un simulateur de réseau sans fil existant: WSNet. Nous proposons un simulateur parallèle, XS-WSNet, et l’évaluons sur Grid5000 pour un passage à l’échelle extrême en simulation de réseaux de capteurs. Notre troisième contribution est l'élaboration d'un mécanisme d'étalonnage des performances de fiabilité des protocoles pour les WSN en présence de pannes ou d’environnements hostiles. Notre outil permet à l'utilisateur de simuler des milieux naturels dangereux pour les WSN, comme les conditions climatiques difficiles ainsi que de simuler des attaques dynamiques sur le réseau sans fil.      

During the last decade, computing and communication technologies observed exponential growth both in hardware and software. The direct result of this growth is the emergence of global scale distributed systems like, information diffusion systems, cellular networks, remote computing, etc. Integration of sensor devices with networks helped to develop smart systems that are more interactive, dynamic and adaptable to the running environment. Future applications are envisioned as completely decentralized self-managing massive distributed systems running in smart environments on top of Internet or grid infrastructure. Such large-scale systems are difficult to design, develop and maintain due to many constraints like heterogeneity of resources, diverse working environments, unreliable communications, etc. Wireless sensor networks and computational grids are two important examples of such large-scale systems. Most desirable properties of the protocols for these networks include scalability, self-management, and fault tolerance. These are the three main areas this thesis focuses on. In this thesis we contribute to this domain in three ways. First we propose and evaluate a scalable directory management protocol for general distributed systems where update latency time is independent of the system size. In our second contribution we design and implement a scalable distributed version of an existing wireless network simulator: WSNet. We run our parallel simulator, XS-WSNet, on Grid5000 and achieve extreme simulation scalability. Our third contribution is the development of a dependability benchmarking mechanism for testing WSN protocols against fault and adversarial environments. Our tool allows the user to simulate natural faulty environments for WSN, like harsh weather conditions as well as to simulate dynamic attacks to the wireless network.