Contributions à la mise en place d'une infrastructure de Cloud Computing à large échelle

Contributions to massively distributed Cloud Computing infrastructures

• Auteur / Autrice : Jonathan Pastor
• Direction : Frédéric Desprez, Adrien Lebre
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique et applications
• Date : Soutenance le 18/10/2016
• Etablissement(s) : Nantes, Ecole des Mines
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences et technologies de l'information et mathématiques (Nantes)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d’Informatique de Nantes Atlantique (UMR 6241) (Nantes) - ASCOLA. ASpect and COmposition LAnguages
• Jury : Président / Présidente : Mario Südholt
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Thierry Coupaye
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Stéphane Genaud, Pierre Sens

Mots clés

Mots clés contrôlés

Centres de traitement informatique

Informatique dans les nuages

Mots clés libres

Cloud Computing

Infrastructure IaaS

Nanos centres de données

OpenStack

Bases de données non relationnelles

Cloud Computing

Infrastructure IaaS

Nanos datacenters

OpenStack

Non relational databases

Résumé

La croissance continue des besoins en puissance de calcul a conduit au triomphe du modèle de Cloud Computing. Des clients demandeurs en puissance de calcul vont s’approvisionner auprès de fournisseurs d’infrastructures de Cloud Computing, mises à disposition via Internet. Pour réaliser des économies d’échelles, ces infrastructures sont toujours plus grandes et concentrées en quelques endroits, conduisant à des problèmes tels que l’approvisionnement en énergie, la tolérance aux pannes et l’éloignement des utilisateurs. Cette thèse s’est intéressée à la mise en place d’un système d’IaaS massivement distribué et décentralisé exploitant un réseau de micros centres de données déployés sur la dorsale Internet, utilisant une version d’OpenStack revisitée pendant cette thèse autour du support non intrusif de bases de données non relationnelles. Des expériences sur Grid’5000 ont montré des résultats intéressants sur le plan des performances, toutefois limités par le fait qu’OpenStack ne tirait pas avantage nativement d’un fonctionnement géographiquement réparti. Nous avons étudié la prise en compte de la localité réseau pour améliorer les performances des services distribués en favorisant les collaborations proches. Un prototype de l’algorithme de placement de machines virtuelles DVMS, fonctionnant sur une topologie non structurée basée sur l’algorithme Vivaldi, a été validé sur Grid’5000. Ce prototype a fait l’objet d’un prix scientifique lors de l’école de printemps Grid’50002014. Enfin, ces travaux nous ont amenés à participer au développement du simulateur VMPlaceS.

The continuous increase of computing power needs has favored the triumph of the Cloud Computing model. Customers asking for computing power will receive supplies via Internet resources hosted by providers of Cloud Computing infrastructures. To make economies of scale, Cloud Computing that are increasingly large and concentrated in few attractive places, leading to problems such energy supply, fault tolerance and the fact that these infrastructures are far from most of their end users. During this thesis we studied the implementation of an fully distributed and decentralized IaaS system operating a network of micros data-centers deployed in the Internet backbone, using a modified version of OpenStack that leverages non relational databases. A prototype has been experimentally validated onGrid’5000, showing interesting results, however limited by the fact that OpenStack doesn’t take advantage of a geographically distributed functioning. Thus, we focused on adding the support of network locality to improve performance of Cloud Computing services by favoring collaborations between close nodes. A prototype of the DVMS algorithm, working with an unstructured topology based on the Vivaldi algorithm, has been validated on Grid’5000. This prototype got the first prize at the large scale challenge of the Grid’5000 spring school in 2014. Finally, the work made with DVMS enabled us to participate at the development of the VMPlaceS simulator.