Thèse soutenue

Alternatives à la migration de machines virtuelles pour l'optimisation des ressources dans les centres informatiques hautement consolidés
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Auteur / Autrice : Andrea Segalini
Direction : Guillaume Urvoy-Keller
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Informatique
Date : Soutenance le 29/11/2021
Etablissement(s) : Université Côte d'Azur
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences et technologies de l'information et de la communication (Sophia Antipolis, Alpes-Maritimes)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Informatique, signaux et systèmes (Sophia Antipolis, Alpes-Maritimes)
Jury : Président / Présidente : Pietro Michiardi
Examinateurs / Examinatrices : Guillaume Urvoy-Keller, Pietro Michiardi, Daniel Hagimont, Gaël Thomas, Dino-Martin Lopez-Pacheco, Anne-Cécile Orgerie
Rapporteurs / Rapporteuses : Daniel Hagimont, Gaël Thomas

Résumé

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La virtualisation est une technologie de première importance dans les centres informatiques (data centers). Elle fournit deux mécanismes clés, les machines virtuelles et la migration, qui permettent de maximiser l’utilisation des ressources pour réduire les dépenses d’investissement. Dans cette thèse, nous avons identifié et étudié deux contextes où la migration traditionnelle ne parvient pas à fournir les outils optimaux pour utiliser au mieux les ressources disponibles dans un cluster : les machines virtuelles inactives et les mises à jour à grande échelle des hyperviseurs.Les machines virtuelles inactives verrouillent en permanence les ressources qui leur sont attribuées uniquement dans l’attente des (rares) demandes des utilisateurs. Ainsi, alors qu’elles sont la plupart du temps inactifs, elles ne peuvent pas être arrêtées, ce qui libérerait des ressources pour des services plus demandeurs. Pour résoudre ce problème, nous proposons SEaMLESS, une solution qui exploite une nouvelle forme de migration de VM vers un conteneur, en transformant les machines virtuelles Linux inactives en proxys sans ressources. SEaMLESS intercepte les nouvelles demandes des utilisateurs lorsque les machines virtuelles sont désactivées, reprenant de manière transparente leur exécution dès que de nouveaux signes d’activité sont détectés. De plus, nous proposons une technique facile à adopter pour désactiver les machines virtuelles basée sur une mise en swap de la mémoire de la machine virtuelle. Grâce à notre nouveau système de suspension en swap, nous sommes en mesure de libérer la majorité de la mémoire et du processeur occupés par les instances inactives, tout en offrant une reprise rapide du service.Dans la deuxième partie de la thèse, nous abordons le problème des évolutions à grande échelle des hyperviseurs. Les mises à niveau de l’hyperviseur nécessitent souvent un redémarrage de la machine, forçant les administrateurs du centre informatique à évacuer les hôtes, en déplaçant ailleurs les machines virtuelles pour protéger leur exécution. Cette évacuation est coûteuse, à la fois en termes de transferts réseau et de ressources supplémentaires nécessaires dans le centre informatique. Pour répondre à ce défi, nous proposons Hy-FiX et Multi-FiX, deux solutions de mise à niveau sur place qui ne consomment pas de ressources externes à l’hôte. Les deux solutions tirent parti d’une migration sans copie des machines virtuelles au sein de l’hôte, préservant leur état d’exécution tout au long de la mise à niveau de l’hyperviseur. Hy-FiX et Multi-FiX réalisent des mises à niveau évolutives, avec un impact limité sur les instances en cours d’exécution.