Computational Science of Computer Systems

Méthodologies d'expérimentation pour l'informatique distribuée à large échelle

Martin Quinson (1)

1 ALGORILLE - Algorithms for the Grid

Despite their major impact on our modern societies, large scale distributed systems remain extremely challenging to study and assess as they aggregate million of heterogeneous elements in complex hierarchies. These artifacts, among the most complex ever built, pose a novel methodological challenge: the reductionist approach, that explains the system from a theoretical perspective through the interactions of its components, turn out to be inefficient to tackle the complexity of these systems. Experimentation reveals mandatory, but no unique experimentation methodology is sufficient to study the correctness and performance of large scale distributed systems. This document presents my research toward the practical resolution of these methodological issues. My results were implemented in the SimGrid framework, a scientific instrument to simulate realistically large scale distributed systems. The first part presents our contribution to the simulation performance, through an innovative architecture for Discrete-Event Simulators. The second part details how we integrated a full-featured model checker to the environment to formally assess properties on simulated systems. Finally, the third part extends the scope of our tool toward the study of real applications.

Bien qu'omniprésents dans notre société, les systèmes informatiques distribués de très grande taille restent extrêmement difficiles à étudier et à évaluer. Ils agrègent des millions d'éléments hétérogènes dans des hiérarchies complexes afin de fournir une puissance de traitement et de stockage toujours accrue. Ces artéfacts, parmi les plus complexes jamais construits, posent un défi méthodologique nouveau en architecture des systèmes informatiques : l'approche réductionniste visant à expliquer le système au travers des interactions entre ses parties ne suffit plus à appréhender la complexité de ces systèmes. L'approche expérimentale s'impose alors avec une force nouvelle. Ce document présente mes recherches sur la résolution pratique de ces problèmes méthodologiques. La plupart de ces travaux ont été implémentés dans l'environnement SimGrid. Cet instrument scientifique permet l'étude des performances des systèmes distribués au travers de simulations réalistes. La première partie présente nos contributions aux performances de SimGrid grâce entre autres à une nouvelle approche de parallélisation des simulateurs de DES (Discrete-Event Systems). La seconde partie détaille nos travaux pour faire converger l'étude des performances et celle de la correction des systèmes au sein du même environnement, au travers de l'intégration d'un model checker complet à SimGrid. Enfin, nous étendons dans la troisième partie le champ d'application de SimGrid à des applications réelles.

Mots clés: Distributed Systems; Dynamic Verification

Mots clés: Systèmes distribués; Simulation; Verification dynamique

Domaines: Calcul parallèle, distribué et partagé [cs.DC]; Modélisation et simulation; Performance et fiabilité [cs.PF]

Martin Quinson. Computational Science of Computer Systems. Distributed, Parallel, and Cluster Computing [cs.DC]. Université de Lorraine, 2013. ⟨tel-00927316⟩