Gestion de ressources de façon "éco-énergétique" dans un système virtualisé : application à l'ordonnanceur de marchines virtuelles

Design and implementation of an energy-effcient resources manager in a virtualized system : case of virtuals machines scheduler

• Auteur / Autrice : Christine Mayap Kamga
• Direction : Daniel Hagimont
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Réseaux, Télécommunications, Systèmes et Architecture
• Date : Soutenance le 26/06/2014
• Etablissement(s) : Toulouse, INPT
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mathématiques, informatique et télécommunications (Toulouse)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de Recherche en Informatique de Toulouse (1995-....)

Mots clés

Mots clés libres

Ordonnanceur

Sla

Machine virtuelle

Energie

Reconfiguration

Hyperviseur

Scheduler

Sla

Virtual machine

Energy

Reconfiguration

Hypervisor

Résumé

Face au coût de la gestion locale des infrastructures informatiques, de nombreuses entreprises ont décidé de la faire gérer par des fournisseurs externes. Ces derniers, connus sous le nom de IaaS (Infrastructure as a Service), mettent des ressources à la disposition des entreprises sous forme de machine virtuelle (VM - Virtual Machine). Ainsi, les entreprises n'utilisent qu'un nombre limité de machines virtuelles capables de satisfaire leur besoin. Ce qui contribue à la réduction des coûts de l'infrastructure informatique des entreprises clientes. Cependant, cette externalisation soulève pour le fournisseur, les problèmes de respect d'accord de niveau de service (SLA - Service Layer Agreement) souscrit par le client et d'optimisation de la consommation énergétique de son infrastructure. Au regard de l'importance que revêt ces deux défis, de nombreux travaux de recherches se sont intéressés à cette problématique. Les solutions de gestion d'énergie proposées consistent à faire varier la vitesse d'exécution des périphériques concernés. Cette variation de vitesse est implémentée, soit de façon native parce que le périphérique dispose des mécaniques intégrés, soit par simulation à travers des regroupements (spatial et temporel) des traitements. Toutefois, cette variation de vitesse permet d'optimiser la consommation énergétique d'un périphérique mais, a pour effet de bord d'impacter le niveau de service des clients. Cette situation entraine une incompatibilité entre les politiques de variation de vitesse pour la baisse d'énergie et le respect de l'accord de niveau de service. Dans cette thèse, nous étudions la conception et l'implantation d'un gestionnaire de ressources "éco énergétique" dans un système virtualisé. Un tel gestionnaire doit permettre un partage équitable des ressources entre les machines virtuelles tout en assurant une utilisation optimale de l'énergie que consomment ces ressources. Nous illustrons notre étude avec un ordonnanceur de machines virtuelles. La politique de variation de vitesse est implantée par le DVFS (Dynamic Voltage Frequency Scaling) et l'allocation de la capacité CPU aux machines virtuelles l'accord de niveau de service à respecter.

Considering the cost of local management of the computing infrastructures, numerous companies decided to delegate theirs to providers. These latter are known as an Infrastructure as a Service (IaaS) and provide resources to companies in the form of virtual machine (VM). This decision to outsource contributes to lower the cost of IT infrastructure of the customer companies. However, it raises for the provider, the problems of the respect of the Service Layer agreement (SLA) of the customer and of the optimization of the energy consumption of his infrastructure. With regard to the importance of these two challenges, many research works have focused on this problem. The proposed energy management solutions consist in varying the execution speed of the affected devices. This variation of speed is implemented either natively because the device has integrated mechanics, or by simulation through a spatial or temporal batching requests. However, this variation of speed optimizes the energy consumption of a device but has the side effect of degrading the customers SLA. In this thesis, we study the design and the implementation of an energy-efficient resources manager in a virtualized system. Such a manager must ensure a fair share of resources among VMs while ensuring optimal use of the energy consumed by the resources. We illustrate our study thanks to a scheduler of VMs. The DVFS constitutes our energy management policy and the CPU capacity of the VMs the SLA to respect.