Gossip et la convergence dans les réseaux d'équipements virtualisés

L'Internet du futur devra certainement utiliser la virtualisation, car elle permet un passage flexible vers de nouveaux modèles de réseau, offre une abstraction des ressources, permet une meilleure utilisation de ces ressources ainsi que le partage de ces ressources. La virtualisation des serveurs est déjà utilisée depuis plusieurs années dans les centres de données et sur Internet. L'abstraction du matériel, le partage des ressources et les facilités de déploiement ont permis d'évoluer vers le modèle des services infonuagiques. On pense donc que l'Internet du futur doit passer par une virtualisation des équipements de réseau pour emprunter un chemin similaire à celui des serveurs vers l'informatique en nuage. Pour faciliter la découverte des ressources d'un réseau d'équipements virtuels, il est préférable de ne pas contacter chaque équipement du réseau à tour de rôle. Pour accélérer la création d'un inventaire des ressources disponibles, il est nécessaire d'établir leur cartographie. Cette cartographie des ressources associées à leur nœud physique sera appelée topologie puisqu'elle tiendra compte des liaisons entre les ressources et les nœuds du réseau. Le contexte de cette recherche est une approche de stabilisation rapide de la topologie des ressources mises en commun pour des réseaux dont les équipements ont été virtualisés. La centralisation d'une topologie globale d'un réseau comme Internet ne pourrait être possible. La fréquence des mises à jour et la quantité d'opérations de lecture demanderaient une infrastructure incroyablement puissante pour supporter des millions de clients concurrents. La décentralisation est une approche qui permet de répondre à cette demande en puissance par la distribution massive de la charge de travail entre plusieurs ordinateurs. De plus, elle permet d'accroitre la tolérance aux fautes, l'autoadaptation de la topologie, la réplication d'une large quantité de données et rapproche les informations vers les clients. À première vue, le modèle semble parfait, mais pour maintenir une telle topologie qui soit structurée autour d'un réseau, qui est lui-même en constante évolution, le modèle présente une complexité supplémentaire. En effet, pour maintenir une telle structure, il faut la mettre à jour à chaque changement. La décentralisation seule peut alors entraîner des connexions lentes entre deux nœuds qui sont relativement éloignés l'un de l'autre géographiquement et dont la latence entre ces liens peut être élevée. Ces connexions lentes peuvent ralentir les mises à jour de la topologie et donc ralentir la convergence (voir lexique) de l'information. L'utilisation d'une approche non structurée peut éliminer cette limitation. Chaque nœud participant à un système non structuré prend ses propres décisions. Ces décisions n'affectent pas les autres nœuds du système. Le travail présenté dans ce mémoire utilise un réseau qui reflète une des directions d'exploration des projets de GENI [1], PlanetLab [2], VINI [3], Cabo [4], etc. Ce réseau utilise des routeurs virtuels dont les nœuds physiques partagent leurs ressources informatiques. Une approche de mises à jour décentralisées et non structurées sera utilisée dans le but de gérer la topologie et de répondre aux exigences de distribution, de robustesse, de croissance et d'extensibilité de cette dernière. Dans le réseau de routeurs virtuels du présent travail, chaque nœud physique possède sa propre copie de la topologie des ressources partagées par les autres nœuds physiques du réseau. Le défi principal que relève ce mémoire est la convergence rapide de cette topologie des ressources partagées, appliquée à un grand réseau. Afin de réaliser les mises à jour de la topologie des ressources partagées, deux modèles d'architecture de système distribué ont été étudiés : le P2P (voir lexique) et le Gossip (voir lexique). Dans un premier temps, il sera démontré comment le modèle Gossip paraît être le mieux adapté au contexte du présent travail. Dans un deuxième temps, l'expérience du protocole P2P Gnutella a fait ressortir qu'il est préférable de profiter de la topologie du réseau sur lequel on s'exécute. Le protocole Gossip sera amélioré en ce sens. Cette nouvelle version démontrera comment l'utilisation de la topologie du réseau physique peut être utilisée comme levier pour améliorer sa performance. Finalement, il sera démontré en quoi l'amélioration apportée permet de stabiliser le temps de convergence d'une topologie décentralisée et non structurée indépendamment de la taille et de la latence d'un réseau, pourvu qu' il soit fortement maillé.\ud _____________________________________________________________________________

Dynamic Scalability for Next Generation Gaming Infrastructures

Modern Massively Multiplayer Online Games (MMOGs) allow hundreds of thousands of players to interact with a large, dynamic virtual world. Implementing a scalable MMOG service is challenging because\ud the system is subject to high variabilities in the workload, and nevertheless must always operate under\ud very strict QoS requirements. Traditionally, MMOG services are implemented as large dedicated IT infrastructures with aggressive over-provisioning of resources in order to cope with the worst-case workload\ud scenario. In this paper we address the problem of building a large-scale, multi-tier MMOG service using\ud resources provided by a Cloud computing infrastructure. The Cloud paradigm allows the service providers\ud to allocate as many resources as they need using a pay as you go model. We harness this paradigm by\ud describing a dynamic provisioning algorithm which can resize the resource pool to adapt to workload variabilities, still maintaining a response time below a user-defined threshold. Our algorithm uses a Queueing\ud Network performance model to quickly evaluate different configurations. Numerical experiments are used\ud to validate the effectiveness of the proposed approach