Description
Date depot: 15 juillet 2021
Titre: Gestion de groupes de sous-systèmes dans un environnement hautement hétérogène et dynamique
Directeur de thèse:
Pierre SENS (LIP6)
Encadrant :
Jonathan LEJEUNE (LIP6)
Domaine scientifique: Sciences et technologies de l'information et de la communication
Thématique CNRS : Systèmes et réseaux
Resumé: Résumé : L’émergence de nouveaux modèles de systèmes distribués comme le Fog Computing possédant des caractéristiques dynamiques, hétérogènes et large échelle apporte de nouvelles problématiques d’un point de vue algorithmique. Cette thèse a pour but d’apporter et d’étudier des solutions pour construire et maintenir efficacement des groupes de sous-systèmes en se basant sur des protocoles de diffusion. La difficulté réside dans le fait que ces sous-systèmes sont hétérogènes, autonomes et peuvent se déplacer géographiquement.
Mots-clés : Algorithmique distribuée, diffusion, système large-échelle, dynamicité, hétérogénéité, expérimentation, recherche
Contexte : Le Fog Computing [1] est un paradigme récent et se base sur une forte décentralisation des ressources informatiques matérielles (calcul, stockage, communication)
et logicielles (services). Ainsi, au lieu d’utiliser un gros système centralisé type datacenter orchestrant l’ensemble des ressources, le principe est de faire collaborer plusieurs sous-systèmes autonomes géo-distribués de taille plus réduite (ex : petit datacenter, véhicules, maisons connectées, réseau mobile, etc.) et orchestrant leurs propres ressources. En prenant en compte la localité des ressources, il est ainsi possible de rapprocher géographiquement la ressource de son utilisateur ce qui permet de réduire significativement les coûts en termes de temps de réponse, de transfert de données et de consommation électrique. Cependant cette organisation complexifie grandement l’orchestration de l’utilisation de ces ressources à cause de sa nature hautement distribué, non fiable et dynamique qui proscrit toute construction efficace d’une vision globale et cohérente. Dans ce contexte, nous travaillons actuellement sur un modèle de prise de décisions collaborative permettant d’orchestrer de manière décentralisée différents groupes de sous-systèmes (un sous-système pouvant appartenir à plusieurs groupes). Nos recherches se focalisent sur la prise de décisions en tant que telle, mais ne traitent pas de la manière dont ces groupes se construisent et se maintiennent avec cohérence dans le temps. De plus, nous ne prenons pas en compte la topologie physique du réseau lors des communications internes à un groupe, or la topologie physique du système est un aspect central dans un environnement comme le Fog où la
localité géographique des sous-systèmes est prépondérante.
Objectifs : L’objectif de la thèse est de proposer des algorithmes permettant de construire et de maintenir différents groupes de sous-systèmes hétérogènes tout en prenant en compte l’évolution dans le temps de la topologie physique. Il faudra répondre efficacement aux deux problématiques suivantes :
- toute diffusion de message au sein d’un groupe doit être reçue exclusivement par l’ensemble des membres de ce groupe (multicast)
- tout sous-système doit être en mesure de rejoindre ou quitter un groupe et tout membre d’un groupe doit être en mesure de connaître les sous-systèmes qui appartiennent à ce même groupe
Bien que ces deux problématiques soient plus ou moins orthogonales, notons que la résolution de la première problématique est une étape pour résoudre efficacement la deuxième. Ces problématiques ont déjà été traitées (la plateforme Census du MIT [2]) dans des systèmes aujourd’hui en production (Zookeeper [3], Cassandra [4] . . .) mais restent
toujours d’actualité ([5], VMWare Rapid [6]). Cependant, ces solutions considèrent des environnements très homogènes avec une topologie relativement statique. Un environnement hétérogène remet en cause les solutions existantes. Il est en effet possible d’avoir des sous-systèmes avec différentes contraintes :
- matérielles : autonomie de batterie, puissance de calcul, capacité mémoire, débit carte réseau
- de mobilité : on considère tout aussi bien un serveur dans un datacenter qu’un objet connecté
- applicatives : les services qu’un sous-système héberge doivent répondre à des besoins différents avec souvent une QoS à respecter
De plus, la prise en compte de topologie physique du système nous amène à considérer également une hétérogénéité au niveau de la densité géographique des sous-systèmes. Le
point de départ pourra être de considérer un modèle de système comme les MANET (Mobile Ad Hoc Network) et d’essayer d’y adapter une des solutions existantes.
Doctorant.e: Agon-Rambosson Aymeric