La répartition des VMs dans des clusters virtuels

La répartition des VMs dans des clusters virtuels

Historique

C Bien que le Cloud Computing n’ait commencé à se démocratiser que durant la dernière décennie, ses fondations peuvent être retracées jusqu’aux années soixante où John McCarthy, pionnier de l’intelligence artificielle, a pour la première fois formulé l’idée d’une « informatique utilitaire », en anglais utility computing [70]. L’idée consiste à pouvoir fournir à l’utilisateur de la puissance de calcul, des capacités de stockage et des capacités de communication, de la même façon que l’on lui fournit l’électricité ou l’eau dans les réseaux publics. Ainsi, la tâche de la gestion de l’infrastructure est déléguée au fournisseur et l’utilisateur est facturé selon sa consommation. Dès les années soixante-dix, certaines entreprises ont essayé d’adopter ce modèle en offrant l’accès à des mainframes moyennant des frais d’utilisation. Les utilisateurs pouvaient alors y accéder au moyen d’un client léger, et les ressources disponibles leur sont attribuées selon une politique de temps partagé. Cependant, l’absence de réseaux de communication efficaces faisaient que les utilisateurs devaient se trouver à proximité de ces ordinateurs pour en profiter. De plus, les coûts financiers importants de telles installations ne pouvaient être justifiés, le plus souvent, que si le taux d’utilisation des machines avoisinait les 100% de leur capacité. Ainsi, l’ère des mainframes a vite fait de s’écrouler après l’apparition des micro-processeurs plus performants et beaucoup moins onéreux. Ce changement intervient vers les années quatre-vingt et a contribué à populariser le modèle client-serveur à travers l’usage de clients lourds devenus plus accessibles. Il faudra ensuite attendre jusqu’aux années quatre-vingt-dix, avec l’avènement de l’Internet et du World Wide Web, pour que la tendance favorise de nouveau l’usage de clients légers, plus compatibles avec le concept d’informatique utilitaire. Toutefois, cela ne fut que l’une des retombées du Web, et l’évolution des technologies qui s’ensuit fut explosive. Ainsi, dans cette même décennie, on a vu naître les grilles de calcul [31] et ensuite le concept de logiciel en tant que service (SaaS) avec le lancement de SalesForce.com en 1999. Quelques années plus tard, c’est au tour des services Web, notamment avec le lancement d’Amazon Web Services (AWS) en 2002, et des architectures orientées services (SOA) [29] de faire leur émergence. En parallèle, d’importants progrès ont été réalisés en ce qui concerne la virtualisation [15], et l’informatique autonome [47]. Toutes ces avancées ont contribué à poser les traits d’une nouvelle ère de l’informatique, celle du Cloud Computing. Il est difficile d’associer une personne au premier usage de la terminologie « Cloud Computing ». Le premier usage documenté date de 1996 dans un plan d’affaire de l’entreprise Compaq qui a depuis fusionné avec HP [75]. C’est seulement en 2006 que ce terme fut vulgarisé, après qu’Amazon ait introduit son service Elastic Compute Cloud (EC2). Par la suite, d’autres entreprises se sont prêtées au jeu. Ainsi, Microsoft a annoncé Azure en 2008 et fut lancé deux ans plus tard en 2010. Cette même année, Rackspace Hosting, une entreprise spécialisée dans l’hébergement d’applications, s’est alliée avec la NASA pour développer OpenStack qui deviendra l’une des solutions de référence pour le déploiement d’infrastructures Cloud. En 2012, c’est au tour d’Oracle d’annoncer sa solution Cloud. Actuellement, que ce soit pour les petites, moyennes ou grandes entreprises, le Cloud Computing est devenu la solution de prédilection pour le déploiement de leurs services informatiques. Ainsi, on estime qu’actuellement 70% du trafic réseau global est imputable au Cloud, et que celui-ci va doubler et atteindre un taux de 86% en 2019 [16]. De même, l’International Data Corporation, un cabinet d’étude de marché américain, prévoit que les services Cloud vont générer plus de 95 milliards de dollars de recettes en 2016, et près de 200 milliards de dollars en 2020 [43].

Définitions et caractéristiques

Durant la dernière décennie, il y eut plusieurs tentatives de définitions pour le Cloud Computing. Nous donnons dans ce qui suit quelques-unes de ces définitions. Wang et al. [94] définissent le Cloud comme « un ensemble de services mis en réseau, offrant sur demande des plates-formes informatiques extensibles et peu chères, garantissant une certaine qualité de service, généralement personnalisée. Ces plates-formes doivent être accessibles de façon simple et continue » [Notre traduction]. Buyya et al. [10] définissent le Cloud comme « un système informatique parallèle et distribué, constitué d’un ensemble d’ordinateurs virtualisés et interconnectés. Ces ordinateurs sont fournis de façon dynamique et se présentent comme une ou plusieurs ressources informatiques unifiées suivant un contrat de niveau de service SLA (pour Service Level Agreement) établi après négociation entre le fournisseur de service et les clients » [Notre traduction]. Dans une autre définition, Gonzalez et al. [35] présentent le Cloud comme « un large ensemble de ressources virtualisées (matériel, services ou plates-formes de développement) faciles d’accès et d’utilisation. Ces ressources peuvent être reconfigurées dynamiquement pour s’adapter à une charge de travail variable (passage à l’échelle), permettant aussi une utilisation optimale des ressources. En outre, ces ressources sont exploitées suivant un modèle d’utilisation facturé à l’utilisation où le fournisseur de l’infrastructure offre certaines garanties inscrites dans un contrat de niveau de service personnalisé » [Notre traduction]. Plus récemment, et dans un cadre plus formel, le National Institute of Standards & Technology (NIST) a donné la définition suivante [56] : « Le Cloud Computing est un modèle qui permet un accès réseau continu, commode et à la demande à un ensemble de ressources informatiques partagées (p. ex. : réseaux, serveurs, stockage de données, applications, et services) qui peuvent être rapidement mis à disposition des clients en minimisant l’effort de gestion nécessaire et l’interaction avec le fournisseur de service (…) » [Notre traduction]. Il existe de nombreuses autres définitions dans la littérature. Bien que celles-ci diffèrent dans la forme, elles tendent à s’accorder sur les caractéristiques clés attribuables au Cloud Computing. La définition donnée par le NIST [56] résume très bien ces caractéristiques, et en répertorie cinq. Nous présentons chacune d’elles dans ce qui suit.

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Table des matières

Remerciements
Résumés
Table des matières
Introduction générale
1 Contexte
2 Problématiques
3 Contributions
4 Organisation de la thèse .
État de l’art
1 Le Cloud Computing
1.1 Introduction .
1.2 Historique
1.3 Définitions et caractéristiques .
1.3.1 Caractéristiques clés
1.4 Les fondations du Cloud Computing .
1.4.1 Le matériel et la virtualisation .
1.4.2 L’informatique distribuée .
1.4.3 Les technologies de l’Internet .
1.4.4 L’administration système
1.5 Classifications .
7.4.1 Aperçu global de notre approche
7.4.2 Architecture du système .
7.4.3 La répartition des VMs dans des clusters virtuels
7.4.4 Le processus de Checkpointing . .
7.4.5 Le processus de rétablissement après panne
7.5 Évaluation
7.5.1 Les entrées de simulation
7.5.2 Évaluation du temps de latence et de la perte des paquets
7.5.3 Évaluation du temps d’exécution
7.6 Conclusion .
Conclusion générale 109
1 Synthèse . .
2 Perspectives
Bibliographie
Listes 120
Liste des figures .
Liste des tableaux .
Liste des symboles
Liste des abréviations, sigles et acronymes .