La flexibilit´e

La flexibilit´e d’une mani`ere g´en´erale dans les syst`emes informatiques peut ˆetre d´efinie ainsi :

D´efinition 1.1 (La flexibilit´e) La flexibilit´e d’un syst`eme informatique est sa capacit´e `

a pouvoir ˆetre configur´e et reconfigur´e `a la demande.

La d´efinition de la flexibilit´e peut ˆetre affin´ee selon que l’on se place du point de vue de l’utilisateur ou de l’administrateur :

D´efinition 1.2 (La flexibilit´e pour l’utilisateur) La flexibilit´e d’un syst`eme informa- tique pour l’utilisateur est sa capacit´e `a pouvoir choisir le degr´e de personnalisation, `a la demande, qu’il veut avoir. Cette op´eration doit se faire sans intervention directe d’un administrateur.

Par exemple, dans le cas d’une centrale num´erique, les administrateurs d´efinissent des politiques de r´epartition des machines virtuelles sur les nœuds. Ils remplissent ´egalement le catalogue de machines virtuelles disponibles. C’est ensuite en fonction du besoin de l’utilisateur et des politiques des administrateurs que le syst`eme va d´eterminer par exemple, le placement d’une machine virtuelle donn´ee sur un nœud pr´ecis.

D´efinition 1.3 (La flexibilit´e pour l’administrateur) La flexibilit´e pour l’adminis- trateur d’un syst`eme informatique est sa capacit´e `a pouvoir d´efinir les politiques qui d´efinissent les axes selon lesquels, pour r´epondre `a un besoin d’un utilisateur le syst`eme informatique peut reconfigurer l’infrastructure de mani`ere automatique, contrˆol´ee et au- toris´ee sans risque pour la s´ecurit´e globale du syst`eme.

Dans ce contexte, cette th`ese s’int´eresse `a l’identification, la conception et la mise en œuvre d’axes de flexibilit´e pour la gestion et l’utilisation d’infrastructures informatiques distribu´ees. Pour traiter cette probl´ematique nous divisons notre ´etude en trois parties, chacune correspondant `a une contribution pr´esent´ee dans ce document.

La virtualisation sur la grille La virtualisation sur des infrastructures distribu´ees de type grappe permet essentiellement aux administrateurs de faire de la consolidation de serveurs et aux utilisateurs de b´en´eficier d’un plus grand degr´e de personnalisation des environnements d’ex´ecution qui sont cr´e´es `a la demande (`a la mani`ere des cen- trales num´eriques). Se pose alors la question de l’utilisation de ce type de syst`eme sur des infrastructures de grille. En effet, les grilles sont compos´ees de ressources h´et´erog`enes r´eparties sur diff´erents sites. Grˆace `a cette r´epartition des ressources, il

38 L e s in fr as tr u c tu re s in for m at iq u e s d is tr ib u ´e e s e t la v ir tu Niveaux infor- matiques utilisateur / administrateur

Grappe batch Grappe SSI Grille Centrale num´erique

Multi-centrale num´erique Environnement

d’ex´ecution

utilisateur Limit´e : l’envi- ronnement est pr´econfigur´e Limit´e : l’envi- ronnement est pr´econfigur´e Limit´e : l’envi- ronnement est pr´econfigur´e OK OK administrateur OK OK OK OK OK Gestionnaire de ressources utilisateur NO NO NO OK OK administrateur NO NO NO OK OK

Infrastructure utilisateur NO Limit´e : l’infrastruc- ture est pr´econfigur´ee NO Limit´e : r´eseau d’une grappe virtuelle par exemple Limit´e : r´eseau d’une grappe virtuelle par exemple administrateur OK OK OK OK OK

Table1.1 – Degr´es de personnalisation des diff´erentes couches (application / biblioth`eques – syst`eme de gestion des ressources – infrastructure) pour l’utilisateur et l’administrateur selon les infrastructures (grappes / grilles / centrales num´eriques) consid´er´ees

est int´eressant d’´etudier dans quelle mesure les syst`emes de virtualisation peuvent apporter plus de flexibilit´e dans la gestion des tˆaches, par exemple, en les d´epla¸cant d’un site `a un autre. Quels sont les probl`emes engendr´es par l’utilisation de ce type de syst`eme, par exemple du point de vue de la configuration du r´eseau ou de la ges- tion des images des machines virtuelles, et quelles sont les solutions possibles ? Nous ´etudions et proposons des ´el´ements de r´eponse `a ces questions dans le chapitre2. Le rapprochement grappe / grille / centrale num´erique Comme nous venons de

le pr´esenter dans ce chapitre, les grappes, grilles et centrales num´eriques sont des syst`emes informatiques qui proposent des axes de flexibilit´e diff´erents. Par exemple, une grappe g´er´ee par un syst`eme `a image unique a un axe de flexibilit´e orient´e vers l’agr´egation des nœuds. Une grille a un axe de flexibilit´e orient´e vers la gestion des ressources h´et´erog`enes distribu´ees entre diff´erents domaines d’administration. Enfin, les centrales num´eriques proposent un axe de flexibilit´e orient´e vers la≪cr´eation≫de ressources `a la demande et la personnalisation des environnements d’ex´ecution. La question que l’on se pose est de savoir s’il est possible de faire un rapprochement entre ces diff´erents syst`emes. Un syst`eme ≪ g´en´erique ≫ pouvant offrir `a la fois la flexibilit´e des grappes, des grilles et des centrales num´eriques est-il concevable et possible `a mettre en œuvre ? Nous ´etudions et proposons des ´el´ements de r´eponse `a ces questions dans le chapitre 3.

La flexibilit´e d’une mani`ere g´en´erale Le bilan des contributions pr´ec´edentes nous montre qu’il est possible de combiner des axes de flexibilit´e diff´erents, ce qui ouvre de nouvelles perspectives pour la gestion et l’utilisation des infrastructures distribu´ees. Nous proposons une m´ethode de formalisation de ≪ la flexibilit´e ≫ qui permet de d´ecrire des r`egles de combinaison entre les diff´erents axes de flexibilit´e. `A partir de cette formalisation, nous proposons un syst`eme qui int`egre les axes de flexibilit´e ´etudi´es et ouvre la perspective de la configuration d’une infrastructure virtuelle aux besoins des utilisateurs. Cette infrastructure virtuelle, que nous appelons plate-forme virtuelle, est≪construite≫ sur l’infrastructure mat´erielle dans le respect des r`egles d’utilisation et de s´ecurit´e d´efinies par l’administrateur. Cette construction se fait grˆace `a la configuration et reconfiguration de l’infrastructure mat´erielle par la com- binaison, `a la mani`ere de Lego R_{, des gestionnaires de ressources qui offrent les axes} de flexibilit´e ad´equats. Nous pr´esentons notre r´eflexion sur ces diff´erents points dans le chapitre4.

Chapitre 2

Saline : gestion de collections de

machines virtuelles sur une grille

pour l’ex´ecution des tˆaches

interruptibles

Les syst`emes de virtualisation dont les fondements datent de 1970, sont tr`es utilis´es depuis les ann´ees 2000. Ces syst`emes d´ecouplent la vue logique des ressources qu’a l’util- isateur de l’infrastructure mat´erielle. Ils ont ´et´e ´etudi´es principalement dans le contexte des infrastructures informatiques de type grappe et des centrales num´eriques. Dans ce chapitre, nous nous int´eressons `a la flexibilit´e apport´ee par l’utilisation de techniques de virtualisation dans les infrastructures distribu´ees de type grille.

Ces travaux ont ´et´e effectu´es en collaboration avec Adrien L`ebre, charg´e de recherche `

a l’´Ecole des Mines de Nantes et Pierre Riteau, doctorant dans l’´equipe Myriads. Ils ont donn´e lieu `a deux stages que j’ai encadr´es : le stage de master de Oana Goga d’une dur´ee de 6 mois effectu´e en 2008, le stage d’´et´e d’Archana Nottamkandath d’une dur´ee de 3 mois effectu´e en 2010. Saline a fait l’objet de plusieurs publications [82,84,85,86].

2.1

Les tˆaches interruptibles dans les grilles

Dans une premi`ere partie, nous motivons notre approche en prenant le cas d’´etude des tˆaches interruptibles. Dans une seconde partie nous pr´esentons les m´ecanismes existants en fonction des axes de flexibilit´e qu’ils offrent aux tˆaches interruptibles.