Performance analysis and models for collocated VMs running on multi-core physical machines

Next generation high performance computers will massively use virtualization as a way to share hardware resources between multiple applications and to provide flexible mechanisms for fault tolerance and energy optimisation. In this context, understanding the performance behavior of virtual machines and the interference between them is a major scientific challenge that will allow a more efficient usage of resources. The first step is to characterize CPU usage sharing and to propose a performance model for virtual machines. Nonetheless, focusing on the sharing of a single CPU core is no more possible as next generation high performance machines will contain a large number of cores. Moreover, as these cores share micro-architectural resources e.g. caches, using a single core performance model is not sufficient as inter-core interference can happen. Finally, to be able to use such a model in large scale infrastructures as Clouds or high performance computers, the model must be lightweight to simulate the behavior of tens of thousands physical machines hosting hundreds of thousands virtual machines (VMs). In this paper, we present an in-depth analysis of the performance of collocated VMs. By running our experiments on the Grid'5000 testbed, we were able to evaluate 2 processor families for a total of 6 different processor models. We have systematically explored the effect of collocation by testing all the different VCPU to CPU mapping while taking into account micro-architectural components (shared caches and NUMA nodes). We also explored the effect of multi-core virtual machines. Based on these experiments, we evaluate 8 lightweight performance models and observe that the virtual machine performance can be accurately predicted using a model that takes into account the number of VMs on the core and on the related NUMA node (with less than 8% error). Finally, we validate our models on several processors and on both single and multi-(virtual)-cores VM. Using this model, we can increase the accuracy of the virtualization layer of the general purpose distributed system simulator SimGrid and improve it's usability to simulate (HPC) Clouds. These results may also be used to improve VM placement algorithms.La prochaine génération d'ordinateur haute performance (HPC) utilisera massivement la virtualisation comme un moyen pour partager les ressources matérielles entre plusieurs applications et également pour fournir des mécanismes flexibles pour la tolérance aux fautes ainsi que l'optimisation énergétique. Dans ce contexte, comprendre comment se comporte la performance des machines virtuelles et les interférences entre elles est un défi scientifique majeur qui permettra d'aller vers un utilisation plus efficace des ressources. La première étape est la caractérisation du partage de processeur et d'en proposer un modèle de performance pour les machines virtuelles. Mais, se concentrer sur le partage d'un processeur unique n'est plus possible. En effet, les prochaines générations d'ordinateur haute performance contiendront un très large ensemble de coeurs. De plus, comme ces coeurs partages des ressources micro-architecturales, e.g. caches, utilisé un modéle de performance d'un coeur unique n'est pas suffisant car il ne capturerai pas les interferences entre coeurs. Finalement, pour pouvoir utiliser un tel modèle à l'échelle d'infrastructures large échelle tel que les Clouds ou les ordinateurs HPC, le modèle doit être légé pour pouvoir simuler des dizaines de milliers de machines physiques hébergeant des centaines de milliers de machines virtuelles. Dans ce papier, nous présentons une analyse en profondeur des performances de machines virtuelles colocalisées i.e. s'exécutant sur la même machine physique. En exécutant nos expérimentations sur le banc d'essai Grid'5000, nous avons pu évaluer 2 familles de processeurs pour un total de 6 différents modèles de processeurs. Nous avons exploré systématiquement l'effet de la colocalisation en testant tous les différentes placements VCPU vers CPU tout en prenant en compte les composants micro-architecturaux (caches partagés et NUMA nodes). Nous avons également exploré l'effet des machines virtuelles qui ont plusieurs coeurs. En se basant sur ces expérimentations, nous avons évalué 8 modèles légés de performance et observé que la performance d'une machine virtuelle peut être précisément prédite en utilisant un modèle qui prend en compte le nombre de machines virtuelles sur le coeur et le nombre de machines virtuelles sur la NUMA Node (avec un taux d'erreur inférieur à 8%). Finalement, nous avons évalué nos modèles sur plusieurs processeurs et sur des machines virtuelles avec un ou plusieurs processeurs virtuels. En utilisant ce modèle, nous pourrons accroître la précision de la couche de virtualisation du simulateur générique pour les systèmes distribués, SimGrid mais également sa capacité à simuler des Clouds (haute performance). Nos résultats peuvent également être utilisés pour améliorer les algorithmes de placement de machines virtuelles

SimGrid VM: Virtual Machine Support for a Simulation Framework of Distributed Systems

International audienceAs real systems become larger and more complex, the use of simulator frameworks grows in our research community. By leveraging them, users can focus on the major aspects of their algorithm, run in-siclo experiments (i.e., simulations), and thoroughly analyze results, even for a large-scale environment without facing the complexity of conducting in-vivo studies (i.e., on real testbeds). Since nowadays the virtual machine (VM) technology has become a fundamental building block of distributed computing environments, in particular in cloud infrastructures, our community needs a full-fledged simulation framework that enables us to investigate large-scale virtualized environments through accurate simulations. To be adopted, such a framework should provide easy-to-use APIs as well as accurate simulation results. In this paper, we present a highly-scalable and versatile simulation framework supporting VM environments. By leveraging SimGrid, a widely-used open-source simulation toolkit, our simulation framework allows users to launch hundreds of thousands of VMs on their simulation programs and control VMs in the same manner as in the real world (e.g., suspend/resume and migrate). Users can execute computation and communication tasks on physical machines (PMs) and VMs through the same SimGrid API, which will provide a seamless migration path to IaaS simulations for hundreds of SimGrid users. Moreover, SimGrid VM includes a live migration model implementing the precopy migration algorithm. This model correctly calculates the migration time as well as the migration traffic, taking account of resource contention caused by other computations and data exchanges within the whole system. This allows user to obtain accurate results of dynamic virtualized systems. We confirmed accuracy of both the VM and the live migration models by conducting several micro-benchmarks under various conditions. Finally, we conclude the article by presenting a first use-case of one consolidation algorithm dealing with a significant number of VMs/PMs. In addition to confirming the accuracy and scalability of our framework, this first scenario illustrates the main interest of SimGrid VM: investigating through in-siclo experiments pros/cons of new algorithms in order to limit expensive in-vivo experiments only to the most promising ones

Glycerol as a cheap, safe and sustainable solvent for the catalytic and regioselective β,β-diarylation of acrylates over palladium nanoparticles

Herein we show that glycerol can be considered as a promising cheap and green solvent for the regioselective β,β-diarylation of alkenes. Whereas this reaction is generally catalyzed under an inert atmosphere by expensive phosphine or carbene-palladium complexes, we show here that the diarylation of alkenes can be conveniently achieved in glycerol in the presence of air-stable palladium nanoparticles. These palladium nanoparticles were stabilized over a sugar-based surfactant derived from biomass. By an adjustment of the reaction temperature, we were able to control the mono- and diarylation step of alkenes, thus offering a convenient route to unsymmetrical diarylated alkenes. At the end of the reaction, the diarylated alkenes were cleanly and selectively extracted from the glycerol-palladium catalytic phase using supercritical carbon dioxide, thus affording a convenient purification work-up. Within the framework of green chemistry, this work combines (i) catalysis in a cheap, safe and sustainable medium, (ii) easily made and air-stable palladium nanoparticles as the catalyst, and (iii) a clean and selective extraction of the reaction products with supercritical carbon dioxide

Services publics + et éco-responsabilité

Un référentiel national de qualité d’accueil des publics géré par la DITP (Direction interministérielle de la transformation publique) • Diffusé en 2020, succédant au référentiel Marianne (« 9 engagements pour un service public proche, efficace et simple »), avec un nouvel engagement éco-responsabilité • Inscrit dans les politiques prioritaires du gouvernement : « priorité 2, planifier et accélérer la transition écologique, priorité 3 bâtir de nouveaux progrès et refonder nos services publics » Cf https://www.plus.transformation.gouv.fr

Transformation des alcools sur zéolithes protoniques ("rôle paradoxal du coke)

L'éthanol est converti, à 350C sous 30 bar et sur des zéolithes protoniques, en un mélange de paraffines légères et d'aromatiques ; produits incorporables dans le pool essence. Cependant, la transformation de EtOH sur zéolithes acides conduit à la formation du coke. Des techniques physiques avancées, en particulier les techniques MALDI et LDI-TOF MS, couplées à la méthode d'analyse qui consiste à récupérer dans un solvant les molécules carbonées après dissolution de la zéolithe dans HF, contribuent à caractériser finement le coke. Sa composition dépend du catalyseur : sur HBEA(11), zéolithe à larges pores, 17 familles ont été détectées contre 4 sur HZSM-5(40) de taille de pore intermédiaire. Sur cette dernière, le coke, composé de polyalkybenzènes / naphtalènes / phénalènes et pyrènes, est localisé à l'intersection des canaux et a une toxicité vis-à-vis des sites acides de Brønsted de 1. En dépit d'un empoisonnement total, cette zéolithe est toujours capable de convertir EtOH, comme MeOH, en hydrocarbures et qui plus est avec les mêmes sélectivités en produits. La transformation de ces deux alcools ne s'explique pas par un mécanisme classique de catalyse acide, mais par un mécanisme concerté radicalaire-acide. La présence d'un inhibiteur de radicaux dans la charge réactionnelle, l'hydroquinone, provoque une désactivation immédiate et une diminution de la concentration des radicaux. La transformation de EtOH et MeOH passe par un intermédiaire réactionnel commun, le carbène :CH2, dont l'oligomérisation radicalaire conduit à la formation d'oléfines. Ces oléfines légères (n-O3-n-O5) sont très réactives et se transforment par catalyse acide (oligomérisation / cyclisation / tEthanol is converted into light paraffins and aromatics mixture at 350C under 30 bar over protonic zeolites. These products can be incorporated in the gasoline pool. Nevertheless, EtOH transformation over acid zeolites leads to the formation of the coke. Advanced physical techniques, in particular MALDI and LDI-TOF MS, were coupled to the coke analysis method. This method consists of the recovery of the carbonaceous molecules in a solvent after zeolite dissolution in hydrofluoric acid solution. This coupling allows characterizing the coke through an extensive way. The coke composition depends on the catalyst morphology: over HBEA(11) zeolite of large pores, 17 families were detected while 4 over HZSM-5(40) of intermediate pore size. Over this latter, the coke, composed of polyalkylbenzenes/naphtalenes/phenalenes and pyrenes, is located in the channels intersections and has toxicity of 1 towards Brønsted acid sites. In spite of a total poisoning, HZSM-5 zeolite is always able to convert EtOH, like MeOH, into hydrocarbons with the same products selectivity. The transformation of the two alcohols cannot be explained by a classical mechanism of acid catalysis, but by a cooperative radical-acid mechanism. The presence of a radical inhibitor in the feed, the hydroquinone, causes an immediate deactivation and a decrease in the concentration of radicals. The transformation of EtOH and MeOH passed by the common reaction intermediate, the :CH2 carbene, which its radical oligomerization leads to the formation of olefins. Olefins (n-O3-n-O5) are very active and can be transformed through acid catalysis (oligomerization/cyclisation/Hydrogen transfer) into aromatics or undergo isomerPOITIERS-SCD-Bib. électronique (861949901) / SudocSudocFranceF

A Unified Monitoring Framework for Energy Consumption and Network Traffic

International audienceProviding experimenters with deep insight about the effects of theirexperiments is a central feature of testbeds. In this paper, wedescribe Kwapi, a framework designed in the context of the Grid'5000testbed, that unifies measurements for both energy consumption andnetwork traffic. Because all measurements are taken at theinfrastructure level (using sensors in power and network equipment),using this framework has no dependencies on the experiments themselves.Initially designed for OpenStack infrastructures, the Kwapi framework allowsmonitoring and reporting of energy consumption of distributed platforms. Inthis article, we present the extension of Kwapi to network monitoring, andoutline how we overcame several challenges: scaling to a testbed the size ofGrid'5000 while still providing high-frequency measurements; providing long-termloss-less storage of measurements; handling operational issues when deployingsuch a tool on a real infrastructure

Synthèse et fonctionnalisation d'aldéhydes issus de la coupure d'esters gras insaturés

La valorisation du carbone renouvelable joue un rôle croissant dans l'industrie chimique. Ces travaux rapportent l'utilisation d'huiles végétales comme matières premières en substitution de celles d'origine fossiles pour la synthèse de monomères bio-sourcés destinés à la production de polyesters ou de polyamides.La production du 9 oxononanoate de méthyle, comme molécule plateforme, à partir d'esters méthyliques d'huile de colza a été réalisée par coupure oxydante (ozonolyse) sans solvant à température ambiante, suivie d'une réduction des intermédiaires par hydrogénation catalytique sous pression de H2 et de Pd(5)/C. Ainsi, le rendement en aldéhyde-ester est de 92%. Ce procédé a été appliqué à la synthèse de molécules plateformes avec des longueurs de chaînes de 9 à 13 atomes de carbone. Une matière première renouvelable, des conditions de réaction douces, le recyclage du catalyseur et des co-produits non toxiques et valorisables ont permis de développer un procédé durable plus respectueux de l'environnement. La réduction de la fonction aldéhyde a été menée par hydrogénation catalytique, à 50C dans le méthanol, pour former l'alcool-ester correspondant. Le nickel de Raney ainsi que le Pd(5)/C offrent des rendements en 9-hydroxynonanoate de méthyle supérieurs à 90 %, mais le premier catalyseur conduit à un temps de réaction plus court. L'amination réductrice de la fonction aldéhyde a été menée avec succès à partir de NH3 gazeux et de Pd(5)/C, à 50C dans le méthanol, pour conduire majoritairement à la synthèse de l'amino-ester primaire. La quantité de NH3(g) influence la sélectivité et au moins trois équivalents sont nécessaires pour limiter la formation d'amino-ester.A high interest has been devoted to the use of renewable carbon in the chemical industry. The goal of this work is the substitution of fossil oils by vegetable oils to synthesize bio sourced monomers for polyesters and polyamides production. The synthesis of methyl 9-oxononanoate as a platform molecule from fatty acid methyl esters of rapeseed oil was carried out in solvent free ozonolysis at room temperature. Intermediary ozonides was reduced to aldehydes by catalytic hydrogenation under H2 pressure and in the presence of Pd(5)/C catalyst giving a 92% carbonyl yield. This process was applied to a wide range of unsaturated esters with a chain length within 9 and 13 carbon atoms. This process allows the selective conversion of renewable materials to value added chemicals, in mild conditions and in the presence of a recyclable catalyst. Moreover, the co products are non toxic and valuable. Hydrogenation of aldehyde group was performed in the presence of methanol at 50C under hydrogen pressure. Raney Nickel and Pd(5)/C exhibit a yield to methyl 9 hydroxynonanoate higher than 90%. Reductive amination of the aldehyde functional group was investigated with success in the presence of NH3(g) and Pd(5)/C at 50C in methanol to produce primary amino ester. The amount of ammoniac is directly correlated to the selectivity of the reaction. As a consequence a minimum amount of 3 eq. of ammoniac is required to avoid the formation of secondary amino-ester.POITIERS-SCD-Bib. électronique (861949901) / SudocSudocFranceF

Kwapi: A Unified Monitoring Framework for Energy Consumption and Network Traffic

International audienceShort version of the TRIDENTCOM’2015 talk about Kwap