Towards Self-Optimization in Autonomic Systems.

Vers l'Auto-Optimisation dans les Systèmes Autonomes.

Christophe Taton (1)

1 LIG - Laboratoire d'Informatique de Grenoble

The increasing complexity of computer systems makes their administration even more tedious and error-prone. A general approach to this problem consists in building autonomic systems that are able to manage themselves and to handle changes of their state and their environment. While energy becomes even more scarce and expensive, the optimization of computer systems is an essential management field to improve their performance and to reduce their energetic footprint. As huge energy consumers, current computer systems are usually statically configured and behave badly in response to changes of their environment, and especially to changes of their workload. Self-optimization appears as a promising approach to these problems as it endows these systems with the ability to improve their own performance in an autonomous manner. This thesis focus on algorithms and techniques to implement self-optimized autonomic systems. We specifically study self-optimization algorithms that rely on dynamic system provisioning in order to improve their performance and their resources' efficiency. In the context of the Jade prototype of a component-based autonomic management platform, we propose best-effort algorithms that improve the performance of the managed systems through dynamic adaptations of the systems in response to gradual or sudden changes of their workload. We show the efficiency of these algorithms on Internet services and on messages services submitted to changing workloads. Finally, in order to guarantee optimal performance, we propose an optimization policy relying on the modeling of the managed system so as to generate optimal configurations. This policy is evaluated on a monitoring service for distributed systems. The implementation of autonomic management policies raised a number of challenges : the system is required to support dynamic adaptions, to observe itself and to take actions on itself. We address these needs with the Oz programming language and its distributed platform Mozart to implement the FructOz framework dedicated to the construction and handling of complex dynamic and distributed architecture-based systems, and the LactOz library specialized in the querying and browsing of dynamic architectures. Combining FructOz and LactOz, we show how to build complex dynamic systems involving distributed deployments as well as high levels of synchronizations and parameters.

La complexité croissante des systèmes informatiques rend l'administration des systèmes de plus en plus fastidieuse. Une approche à ce problème vise à construire des systèmes autonomes capables de prendre en charge eux-mêmes leur administration et de réagir aux changements de leur état et de leur environnement. Dans le contexte actuel de l'énergie rare et chère, l'optimisation des systèmes informatiques est un domaine d'administration fondamental pour améliorer leurs performances et réduire leur empreinte énergétique. Gros consommateurs d'énergie, les systèmes actuels sont statiquement configurés et réagissent assez mal aux évolutions de leur environnement, et notamment aux variations des charges de travail auxquelles ils sont soumis. L'auto-optimisation offre une réponse prometteuse à ces différents besoins en dotant les systèmes de la faculté d'améliorer leurs performances de manière autonome. Cette thèse se consacre à l'étude des algorithmes et mécanismes permettant de mettre en oeuvre des systèmes autonomes auto-optimisés. Nous étudions plus particulièrement les algorithmes d'auto-optimisation fondés sur l'approvisionnement dynamique des systèmes afin d'en améliorer les performances et de maximiser le rendement des ressources. Dans le cadre du prototype Jade, plate-forme d'administration autonome à base de composants, nous proposons des algorithmes qui améliorent au mieux les performances des systèmes administrés par des adaptations des systèmes en réponse à des variations progressives ou brutales des charges auxquelles ils sont soumis. Nous montrons l'efficacité de ces algorithmes sur des services Internet et des services à messages soumis à des charges variables. Enfin, dans le but de garantir des performances optimales, nous proposons également une politique d'optimisation qui repose sur une modélisation des systèmes administrés servant à l'élaboration de configurations optimales. Cette politique fait l'objet d'une évaluation sur un service de surveillance d'une infrastructure distribuée. L'implantation de politiques d'administration autonome fait apparaître un certain nombre de défis en induisant diverses contraintes : le système doit être capable d'adaptation dynamique, de s'observer et de se manipuler. En réponse à ces besoins, nous nous appuyons sur le langage Oz et sa plateforme distribuée Mozart pour implanter FructOz, un canevas spécialisé dans la construction et la manipulation de systèmes à architectures distribuées dynamiques complexes, et LactOz, une bibliothèque d'interrogation des architectures dynamiques. En combinant FructOz et LactOz, on montre comment implanter des systèmes dynamiques complexes impliquant des déploiements distribués avec un haut niveau de paramétrage et de synchronisation.

Mots clés: autonomic system; self-optimization; dynamic provisioning

Mots clés: système autonome; auto-optimisation; approvisionnement dynamique

Domaines: Réseaux et télécommunications [cs.NI]

Christophe Taton. Vers l'Auto-Optimisation dans les Systèmes Autonomes.. Réseaux et télécommunications [cs.NI]. Institut National Polytechnique de Grenoble - INPG, 2008. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00540554⟩