Approche dirigée par les contrats de niveaux de service pour la gestion de l'élasticité du "nuage"

SLA-driven cloud elasticity anagement approach

• Auteur / Autrice : Yousri Kouki
• Direction : Pierre Cointe
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique et applications
• Date : Soutenance le 09/12/2013
• Etablissement(s) : Nantes, Ecole des Mines
• Ecole(s) doctorale(s) : Sciences et technologie de l'information et mathématiques
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : ASCOLA. ASpect and COmposition LAnguages
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : ASCOLA / INRIA - EMN - Ecole nationale supérieure des Mines de Nantes - Laboratoire d'Informatique de Nantes Atlantique / LINA - ASCOLA / INRIA - EMN
• Jury : Président / Présidente : Claude Jard
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Fabienne Boyer, Pierre Sens, Thomas Ledoux
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : François Taïani, Thierry Coupaye

Mots clés

Mots clés contrôlés

Contrats informatiques

Planification -- Informatique

Informatique dans les nuages

Mots clés libres

Informatique en nuage

Elasticité

Contrat de niveau de service (SLA)

Dimensionnement automatique

Gestion de capacité

Planification de capacité

Cloud computing

Elasticity

Service Level agreement (SLA)

Auto-scaling

Capacity management

Capacity planning

Résumé

L’informatique en nuage révolutionne complètement la façon de gérer les ressources. Grâce à l’élasticité, les ressources peuvent être provisionnées en quelques minutes pour satisfaire un niveau de qualité de service (QdS) formalisé par un accord de niveau de service (SLA) entre les différents acteurs du nuage. Le principal défi des fournisseurs de services est de maintenir la satisfaction de leurs consommateurs tout en minimisant le coût de ces services. Du point de vue SaaS, ce défi peut être résolu d’une manière ad-hoc par l’allocation/-libération des ressources selon un ensemble de règles prédéfinies avec Amazon Auto Scaling par exemple. Cependant, implémenter finement ces règles d’élasticité n’est pas une tâche triviale. D’une part, la difficulté de profiler la performance d’un service compromet la précision de la planification des ressources. D’autre part, plusieurs paramètres doivent être pris en compte, tels que la multiplication des types de ressources, le temps non-négligeable d’initialisation de ressource et le modèle de facturation IaaS. Cette thèse propose une solution complète pour la gestion des contrats de service du nuage. Nous introduisons CSLA (Cloud ServiceLevel Agreement), un langage dédié à la définition de contrat de service en nuage. Il adresse finement les violations SLA via la dégradation fonctionnelle/QdS et des modèles de pénalité avancés. Nous proposons, ensuite, HybridScale un framework de dimensionnement automatique dirigé par les SLA. Il implémente l’élasticité de façon hybride : gestion réactive-proactive, dimensionnement vertical horizontal et multi-couches (application-infrastructure). Notre solution est validée expérimentalement sur Amazon EC2.

Cloud computing promises to completely revolutionize the way to manage resources. Thanks to elasticity, resources can be provisioning within minutes to satisfy a required level of Quality of Service(QoS) formalized by Service Level Agreements (SLAs) between different Cloud actors. The main challenge of service providers is to maintain its consumer’s satisfaction while minimizing the service costs due to resources fees. For example, from the SaaS point of view, this challenge can be achieved in ad-hoc manner by allocating/releasing resources based on a set of predefined rules as Amazon Auto Scaling implements it. However, doing it right –in a way that maintains end-users satisfaction while optimizing service cost– is not a trivial task. First, because of the difficulty to profile service performance,the accuracy of capacity planning may be compromised. Second, several parameters should be taken into account such as multiple resource types, non-ignorable resource initiation time and IaaS billing model. For that purpose, we propose a complete solution for Cloud Service Level Management. We first introduce CSLA (Cloud Service LevelAgreement), a specific language to describe SLA for Cloud services. It finely expresses SLA violations via functionality/QoS degradationand an advanced penalty model. Then, we propose HybridScale, an auto-scaling framework driven by SLA. It implements the Cloud elasticity in a triple hybrid way : reactive-proactive management, vertical horizontal scaling at cross-layer (application-infrastructure). Our solution is experimentally validated on Amazon EC2.