Vers une infrastructure participative d'hébergement de services à destination des communautés virtuelles : Orchestration dynamique de micro-services selon les conditions d'utilisation

Towards a participatory infrastructure for hosting services : QoS-aware dynamic orchestration of microservices

• Auteur / Autrice : Bruno Stévant
• Direction : Jean-Louis Pazat
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique
• Date : Soutenance le 23/05/2022
• Etablissement(s) : Rennes, INSA
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mathématiques et sciences et technologies de l'information et de la communication (Rennes)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de recherche en informatique et systèmes aléatoires (Rennes)
• Jury : Président / Présidente : Guillaume Pierre
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jean-Louis Pazat, Guillaume Pierre, Pierre Sens, Stefano Secci, Alberto Blanc, Françoise Baude
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Pierre Sens, Stefano Secci

Mots clés

Mots clés contrôlés

Réseaux d'ordinateurs

Optimisation par essaims particulaires

Architecture logicielle

Fournisseurs de services applicatifs

Qualité de Service (télécommunications)

Mots clés libres

Infrastructure participative

Calcul en bordure

Micro-services

Adaptation

Qualité de service

Participatory Infrastructure

Edge Computing

Microservices

Adaptative orchestration

Quality of Service

Résumé

Une infrastructure participative vise à fournir une solution d’hébergement de services destinés à une communauté virtuelle d’utilisateurs. Une telle communauté a des besoins qui ne sont pas entièrement satisfaits par les solutions d’hébergement dans les centres de données. Nous proposons donc une nouvelle approche où les membres de la communauté hébergent ces services sur leurs équipements domestiques. Une telle infrastructure participative soulève des problèmes liés à l’hétérogénéité des équipements et des réseaux participants, ainsi qu’aux variations de leurs capacités de calcul et de communication. À travers l’étude des solutions existantes, l’architecture logicielle basée sur les micro-services a suscité notre intérêt. Elle permet un placement plus flexible des applications sur les équipements participants. La première partie de notre travail a donc consisté à trouver un placement des micro-services sur ces équipements qui optimise le temps de réponse des applications. Après avoir défini un modèle de ce temps de réponse, nous avons utilisé l’heuristique PSO pour trouver une solution proche de l’optimale. Nous avons testé ce placement en conditions réelles d’utilisation pour évaluer l’influence des variations de la QoS du réseau sur le temps de réponse de l’application. Cette étude a montré que, sous certaines conditions, une adaptation du placement pouvait améliorer les performances mesurées. Nous avons donc ajouté à notre infrastructure participative un mécanisme capable de décider si une adaptation est nécessaire en fonction des temps de réponse mesurés, et de calculer un placement adapté aux nouvelles conditions.

A participatory infrastructure attempts to provide a solution for hosting services intended for a virtual community of users. Such a community has requirements that are not fully met by hosting solutions in data centers. We therefore propose a new approach where the members of the community host these services on home equipments. Such participatory infrastructure raises issues related to the heterogeneity of the participating devices and networks, as well as to the variations of their computing and communication capabilities. Through the study of existing solutions, microservices-based application architecture raise our interest. It allows for a more flexible placement of applications on the participating devices. The first part of our work was therefore to find a placement of microservices on these devices that optimizes the application response time. After defining a model of this response time, we used the PSO heuristic to find a solution close to the optimal one. We tested this placement in real use conditions to evaluate the influence of network QoS variations on the application response time. This study showed that, under certain conditions, an adaptation of the placement might improve the measured performance. We therefore added to our participatory infrastructure a mechanism able to decide, based on the measured response times, if an adaptation is necessary and to compute a placement adapted to the new conditions.