A formal approach to distributed application synthesis and deployment automation

• Auteur / Autrice : Jacub Zwolakowski
• Direction : Stefano Zacchiroli, Roberto Di Cosmo
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique
• Date : Soutenance en 2015
• Etablissement(s) : Sorbonne Paris Cité
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences mathématiques de Paris centre (Paris2000-....)
• Partenaire(s) de recherche : autre partenaire : Université Paris Diderot - Paris 7 (1970-2019)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Méthodes formelles (informatique)

Architecture des ordinateurs

Systèmes d'exploitation répartis

Informatique dans les nuages

Résumé

Des applications reparties complexes sont assemblées en connectant des composants logiciels distribués sur plusieurs machines. Concevoir et déployer tels systèmes est un problème difficile, qui nécessite un niveau important d'expertise: l'architecte système doit s'assurer que toutes les dépendances des composants sont satisfaits, éviter les composants incompatibles et ajuster la quantité de répliques du chaque composant pour tenir compte de la qualité de service et la tolérance aux pannes. Dans un environnement cloud il faut aussi minimiser les ressources virtuelles utilisées, afin de réduire le coût. Une fois l'architecture complète est conçue, il est nécessaire d'orchestrer correctement le processus de déploiement, en assurant que tous les composants sont installés, démarrés et connectés dans le bon ordre. Dans ce travail, nous décrivons le modèle formel Aeolus et l'outil Zephyrus, développés au cours du projet de recherche Aeolus, qui tente d'aborder les défis scientifiques liés à l'administration des systèmes distribués modernes et de les résoudre en pratique. Le modèle Aeolus nous permet d'exprimer une spécification de haut niveau du système souhaité, l'ensemble des composants disponibles avec leurs exigences et la quantité maximale de ressources virtuelles à engager. L'outil Zephyrus, basé sur ce modèle formel, est capable d'automatiser l'assemblage des applications distribuées complexes: il synthétise l'architecture complète du système en plaçant les composants de manière optimale sur les machines disponibles. Autres outils développés dans le projet Aeolus peuvent ensuite être utilisés pour déployer automatiquement le système complet dans un environnement cloud.

Complex networked applications are assembled by connecting software components distributed across multiple machines Building and deploying such systems is a challenging problem which requires a significant amount of expertise: the system architect must ensure that ail component dependencies are satisfied, avoid conflicting components, and add the right amount of component replicas to account for quality of service and fault-tolerance. In a cloud environment, one also needs to minimize the virtual resources provisioned upfront, to reduce the cost of operation. Once the full architecture is designed, it is necessary to correctly orchestrate the deployment process, to ensure ail components are installed, started and connected in the right order. In this work, we describe the different variants of the Aeolus formai model and the Zephyrus tool developed during the Aeolus research project, which attempts to tackle the scientific challenges related to the administration of modern distributed systems and solve them in practice. The various parts of the Aeolus model allow us to express a high-level specification of the desired system, the set of available components together with their requirements, and the maximal amount of virtual resources to be committed. The associated Zephyrus tool, based on this formai model, is capable of automating the assembly of complex distributed applications: it synthesizes the full architecture of the system, placing components in an optimal mimer using the minimal number of available machines Other tools developed in the Aeolus project cari then be used to automatically deploy the complete system in a cloud environment.