Energy-aware management of scientific workflows in the Cloud : a Cloud provider-centric vision

par Emile Cadorel

Thèse de doctorat en Informatique

Sous la direction de Jean-Marc Menaud.

Soutenue le 21-10-2020

à l'Ecole nationale supérieure Mines-Télécom Atlantique Bretagne Pays de la Loire , dans le cadre de École doctorale Mathématiques et sciences et technologies de l'information et de la communication (Rennes) , en partenariat avec Software Stack for Massively Geo-Distributed Infrastructures (laboratoire) , Département Automatique, Productique et Informatique (laboratoire) et de Laboratoire des Sciences du Numérique de Nantes (laboratoire) .

  • Titre traduit

    Prise en compte de l’énergie dans la gestion des workflows scientifiques dans le Cloud : une vision centrée sur le fournisseur de service


  • Résumé

    Les simulations scientifiques par ordinateur sont généralement très complexes et se caractérisent par de nombreux processus parallèles. Afin de mettre en évidence les parties parallèlisables, et de permettre une exécution efficace, de nombreux scientifiques ont choisi de définir leurs applications sous forme de workflows. Un workflow scientifique représente une application comme un ensemble de tâches de traitement unitaires, liées par des dépendances. De nos jours, grâce à leur faible coût, leur élasticité et leur aspect à la demande, les services de cloud computing sont largement utilisés pour l’exécution de workflows. Les utilisateurs utilisant ce type d’environnement gèrent l’exécution de leur workflow, ainsi que les ressources nécessaires, à l’aide de service standards tel que le IaaS (Infrastructure-as-a-Service). Néanmoins, comme les services de cloud ne sont pas spécifiques à la nature de l’application à exécuter, l’utilisation des ressources physiques n’est pas aussi optimisée qu’elle pourrait l’être. Dans cette thèse, nous proposons de déplacer la gestion et l’exécution des workflows du côté du fournisseur de Cloud afin d’offrir un nouveau type de service dédié aux workflows. Cette nouvelle approche rend possible une amélioration de la gestion des ressources et une réduction de la consommation d’énergie et de ce fait l’impact environnemental de l’infrastructure utilisée.


  • Résumé

    Scientific computer simulations are generally very complex and are characterized by many parallel processes. In order to highlight the parts that can be parallelized,and to enable efficient execution, many scientists have chosen to define their applications as workflows. A scientific workflow represents an application as a set of unitary processing tasks, linked by dependencies. Today, because of their low cost, elasticity, and on demand nature, cloud computing services are widely used for workflow execution. Users using this type of environment manage the execution of their workflow, as well as the necessary resources, using standard services such as IaaS (Infrastructure-as-a-Service). However,because cloud services are not specific to the nature of the application to be executed,the use of physical resources is not as optimized as it could be. In this thesis, we propose to move the management and execution of workflows to the cloud provider’s side in order to offer a new type of service dedicated to workflows. This new approach makes it possible to improve resource management and reduce energy consumption and thus the environmental impact of the infrastructure used.


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