Thèse soutenue

Modélisation et contrôle de la performance et de la disponibilité des systèmes de serveurs
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Auteur / Autrice : Luc Malrait
Direction : Nicolas Marchand
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Automatique et productique
Date : Soutenance le 03/07/2012
Etablissement(s) : Grenoble
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale électronique, électrotechnique, automatique, traitement du signal (Grenoble ; 199.-....)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Grenoble Images parole signal automatique
Jury : Président / Présidente : Didier Georges
Examinateurs / Examinatrices : Nicolas Marchand, Xiaoyun Zhu, Sara Bouchenak
Rapporteurs / Rapporteuses : Fabio Gomez-Estern Aguilar, Gilles Grimaud

Mots clés

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Résumé

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Les serveurs informatiques permettent de mettre en œuvre un large éventail de services en ligne et d'applications telles que les services Web, les services de messagerie ou les services de base de données. Cependant, leur configuration ad hoc soulève des problématiques cruciales liées à la performance, la disponibilité et le coût économique des applications. Dans cette thèse, nous étudions l'impact de la configuration des serveurs sur le compromis central entre performance et disponibilité du service. Dans une première partie, nous modélisons le comportement de serveurs uniques à l'aide d'approximations fluides et développons des lois de commandes novatrices pour le contrôle d'admission sur les systèmes de serveurs centralisés. Nous proposons plusieurs lois de commande pour différentes combinaisons d'objectifs de qualité de service et de niveau de service. Parmi elles, AM-C garantit un objectif de performance du service en maximisant sa disponibilité; PM-C garantit un objectif de disponibilité du service en maximisant sa performance. Nous évaluons expérimentalement le modèle ainsi que les stratégies de contrôle sur TPC-C, un benchmark industriel reconnu qui reproduit un service d'e-commerce, implémenté sur le serveur de base de données PostgreSQL. Nos expériences montrent que les techniques proposées améliorent jusqu'à 30% les performances du service tout en garantissant les contraintes de disponibilité. Dans une deuxième partie, nous étendons ce travail aux systèmes de serveurs distribués, qui sont largement utilisés par les applications Internet évoluant sur des systèmes multi-niveaux hébergés par des clusters de serveurs. Nous présentons un modèle de serveur distribué comme un modèle continu non linéaire en faisant une analogie avec les systèmes transferts de fluide. Nous formalisons alors un problème d'optimisation pour le contrôle de ces systèmes. Nous fournissons un contrôle d'admission qui permet d'obtenir la disponibilité de service la plus élevée tout en garantissant un objectif de performance. Une évaluation numérique du modèle proposé et du contrôle distribué associé est présentée et montre que la configuration optimale de ces systèmes n'est pas intuitive.