Étude de comportements de sobriété dans les centres de calculs
Auteur / Autrice : | Maël Madon |
Direction : | Georges Da Costa, Jean-Marc Pierson |
Type : | Thèse de doctorat |
Discipline(s) : | Informatique et Télécommunications |
Date : | Soutenance le 30/04/2024 |
Etablissement(s) : | Université de Toulouse (2023-....) |
Ecole(s) doctorale(s) : | École doctorale Mathématiques, informatique et télécommunications (Toulouse) |
Partenaire(s) de recherche : | Laboratoire : Institut de Recherche en Informatique de Toulouse (1995-....) |
Jury : | Examinateurs / Examinatrices : Emmanuel Jeannot, Laurent Lefèvre, Patricia Lago |
Rapporteurs / Rapporteuses : Ivona Brandic, Arnaud Legrand |
Résumé
L'industrie des technologies de l'information a une empreinte carbone croissante (2,1 à 3,9 % des émissions mondiales de gaz à effet de serre en 2020), incompatible avec la décarbonation rapide nécessaire pour atténuer le changement climatique. Les centres de calculs y contribuent significativement en raison de leur consommation d'électricité : 1 % de la consommation mondiale en 2018. Pour réduire cette empreinte, les travaux de recherche se sont principalement concentrés sur des mesures d'efficacité énergétique et l'utilisation d'énergies renouvelables. Si ces travaux sont nécessaires, ils entraînent également des effets rebond, à savoir une augmentation de la demande en réponse aux gains d'efficacité. Pour cette raison, il apparaît essentiel de les accompagner de mesures de sobriété, c'est-à-dire d'une utilisation raisonnée des technologies du numérique, afin de diminuer la quantité globale d'énergie et de ressources consommée. Dans cette thèse, nous présentons un modèle de centre de calculs et de ses utilisateurices. Dans la première partie, nous nous concentrons sur les utilisateurices directes, qui interagissent avec l'infrastructure en soumettant des tâches. Nous définissons cinq leviers de sobriété qu'iels peuvent adopter pour réduire leur impact sur l'infrastructure, à savoir Délai, Reconfiguration, Dégradation Spatiale, Dégradation Temporelle et Renoncement. Nous caractérisons ces leviers à l'aide de simulations sur des données réelles. Les résultats nous permettent de les classer en fonction de leur potentiel d'économie d'énergie, de leur impact sur les métriques d'ordonnancement et de l'effort requis de la part des utilisateurices. L'un des inconvénients des leviers de sobriété est leur inertie, que nous expliquons à l'aide de métriques ad hoc. Nous étudions ensuite le potentiel des leviers dans un contexte de gestion des énergies renouvelables. Nous montrons que l'adoption des leviers de sobriété en période de faible production renouvelable conduit à des économies d'énergie non renouvelable. Les économies sont proportionnelles aux efforts fournis par les utilisateurices. Dans la deuxième partie, nous nous appuyons sur notre modèle d'utilisateurices et son implémentation pour aborder un problème ouvert dans la simulation de systèmes distribués. La plupart des travaux utilisent des traces réelles pour simuler les soumissions dans l'infrastructure, en rejouant des tâches ayant les mêmes caractéristiques et les mêmes temps de soumission. Toutefois, ce modèle pose problème lorsque les performances simulées diffèrent de celles de l'infrastructure d'origine. Nous modélisons et mettons en œuvre le <<~rejeu avec feedback~>>, une façon d'utiliser les traces réelles, en préservant le temps de réflexion entre les tâches plutôt que les temps de soumission originaux. Nous fournissons une analyse approfondie de l'impact de notre méthode à l'aide de nouvelles métriques. Dans la dernière partie, nous nous concentrons sur l'utilisation indirecte des centres de calculs, en étudiant des utilisateurices de cloud professionnel. Nous menons une étude qualitative afin d'examiner ce que signifierait, en pratique, un usage sobre du cloud. L'étude comprend trois focus groups analysés par le biais d'une analyse thématique. Les résultats dressent une image préliminaire de la nature de nos besoins professionnels numériques, ainsi qu'une liste de "tactiques vers la sobriété", c'est-à-dire d'actions concrètes pour se concentrer sur l'essentiel tout en limitant son empreinte environnementale. Ce manuscrit offre un aperçu de la sobriété numérique dans les centres de calculs, impliquant à la fois simulation et sciences sociales. Nous espérons que nos codes libres et nos campagnes de simulation reproductibles seront utiles pour de futurs travaux dans cette direction.