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Theses

From Mobile to Cloud: Using Bio-Inspired Algorithms for Collaborative Application Offloading

Roya Golchay 1
1 DYNAMID - Dynamic Software and Distributed Systems
CITI - CITI Centre of Innovation in Telecommunications and Integration of services
Résumé : Actuellement les smartphones possèdent un grand éventail de fonctionnalités. Ces objets tout en un sont constamment connectés. Le smartphone est l’appareil favori plébiscité par les utilisateurs, comme étant le plus efficace, pratique et nécessaire parmi tous les dispositifs de communication existants. Les applications actuelles développées pour les smartphones doivent donc faire face à une forte augmentation de la demande en termes de fonctionnalités - de la part des utilisateurs, en données collectées et enregistrées - de la part des objets IoT du voisinage, en ressources de calculs - pour l’analyse des données et le profilage des utilisateurs ; tandis que - dans un même temps - les smartphones doivent répondre à des critères de compacité et de conception qui les limitent en énergie et à un environnement d’exécution relativement pauvre en ressources. Utiliser un système riche en ressource est une solution classique introduite en informatique dans les nuages mobiles (Mobile Cloud Computing), celle-ci permet de contourner les limites des appareils mobiles en exécutant à distance, toutes ou certaines parties des applications dans ces environnements de nuage. Cependant, l’exécution déportée (offloading) - mise en oeuvre dans des centres de données géographiquement éloignés - introduit une grande latence du réseau, qui n’est pas acceptable pour les utilisateurs de smartphone. De plus, une exécution déportée (offloading) massive sur une architecture centralisée, crée un goulot d’étranglement, qui empêche l’évolution requise par l’expansion du marché des dispositifs de l’Internet des choses. L’informatique brumeuse (libre traduction du Fog Computing) a été introduite pour ramener le stockage et la capacité de calcul dans le voisinage de l’utilisateur ou à proximité d’un emplacement précis. Certaines architectures émergent, mais peu d’algorithmes existent pour traiter les propriétés dynamiques de ces environnements. Dans cette thèse, nous focalisons notre intérêt sur la conception d’ACOMMA (Ant-inspired Collaborative Offloading Middleware for Mobile Applications), un interlogiciel d’exécution déportée collaborative inspirée par le comportement des fourmis, pour les applications mobiles. C’est une architecture orientée service permettant de décharger dynamiquement des partitions d’applications, de manière simultanée, sur plusieurs clouds éloignés ou sur un cloud local créé spontanément, incluant les appareils du voisinage. Les principales contributions de cette thèse sont doubles. Si beaucoup d’intergiciels traitent un ou plusieurs défis relatifs à l’éxecution déportée, peu proposent une architecture ouverte basée sur des services qui serait facile à utiliser sur n’importe quel support mobile sans aucun exigence particulière. Parmi les principaux défis il y a les questions de quoi et quand décharger dans cet environnement changeant et très dynamique, où le profile et le contexte du dispositif mobile, et les propriétés du serveur jouent un rôle considérable dans l’efficacité. A cette fin, nous développons des algorithmes de prises de décisions bio-inspirées : un processus de prise de décision bi-objectif dynamique avec apprentissage et un processus de prise de décision en collaboration avec les autres dispositifs mobiles du voisinage. Nous définissons un mécanisme de déport d’exécution avec une méthode de partitionnement grain fin de son graphe d’appel. Nous utilisons les algorithmes des colonies de fourmis pour optimiser bi-objectivement la consommation du CPU et le temps total d’exécution, en incluant la latence du réseau. Nous montrons que les algorithmes des fourmis sont plus facilement re-adaptables face aux modifications du contexte, peuvent être très efficaces en ajoutant des algorithmes de cache par comparaison de chaîne (string matching caching) et autorisent facilement la dissémination du profil de l’application afin de créer une exécution déportée collaborative dans le voisinage.
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https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01346422
Contributor : Frédéric Le Mouël <>
Submitted on : Monday, July 18, 2016 - 11:14:18 PM
Last modification on : Wednesday, July 8, 2020 - 12:43:57 PM

Identifiers

  • HAL Id : tel-01346422, version 1

Citation

Roya Golchay. From Mobile to Cloud: Using Bio-Inspired Algorithms for Collaborative Application Offloading. Mobile Computing. Université de Lyon, 2016. English. ⟨NNT : 2016LYSEI009⟩. ⟨tel-01346422⟩

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