Co-allocation de ressources distribuées: architectures, protocoles et optimisation

New computing applications require nowadays a physical distribution of computing resources. These geographically distributed resources belonging to different organizations must be associated logically in order to solve cooperatively a given problem or to provide a given service. The virtual infrastructure corresponding to the set of these distributed and remote resources and to the inherent underlying networking facilities is called a Grid. Present models do not enable network and other resources such as computing or storage to be co-allocated on demand, nor do they guarantee the Quality of Service. The aim of this thesis is first to provide a review of the state of the art on co-allocation. For that purpose, various environments such as Web Services distributed resources management systems, IP Multimedia Subsystem and Generalized Multi-protocol Label Switching architecture are considered. We propose extensions to existing Grid toolkits, WS, IMS and GMPLS for dynamic resource co-allocation provisioning. The suitability of each of these approaches for Grid services provisioning is investigated and compared to the other alternatives. We then analyze a WS based protocol between a global resource coordinator (Grid Scheduler) and local resources managers (local schedulers). Algorithms are proposed to model the possible interactions between the grid scheduler, the network resource manager and the local schedulers. A co-allocation algorithm is proposed to improve the efficiency as seen by the end user and the resource providers. An analytical model is proposed to predict and understand the performance; simulations are run to verify the validity of the model and the results.Les applications de calcul intensif nécessitent de plus en plus de ressources. Ces ressources distribuées bien qu'appartenant à des entités juridiques et administratives différentes doivent être associées logiquement temporairement pour constituer une infrastructure virtuelle afin de résoudre un problème scientifique ou fournir un service donné. Une telle infrastructure virtuelle et le réseau sous jacent est appelée une grille. Les modèles actuels d'exploitation des grilles ne permettent pas de coallouer les ressources et n'offre pas une qualité de service prenant en compte les contraintes réseaux et applicatives. Cette thèse fourni une vision de l'état de l'art en matière de Co-allocation. Différentes architectures sont considérés: les Web Services, l'architecture IP Multimedia Subsystem et Generalized Multi-protocol Label Switching. Des extensions aux logiciels de gestion des grilles, ainsi qu'à ces trois architectures sont proposées. Dans un second temps, nous étudions plus en détail le cœur du système de Co-allocation: le protocole de communication entre l'ordonnanceur de la grille et les ordonnanceurs locaux. Enfin, des algorithmes modélisant l'utilisation des ressources de calcul et des ressources réseaux sont proposés pour déterminer quel est la meilleure interaction possible entre le gestionnaire de ressource réseau et celui des ressources de calcul. Un algorithme de Co-allocation est proposé pour améliorer l'efficacité du système. Un modèle analytique est proposé pour prédire et comprendre les performances, des simulations ont permis de vérifier la validité du modèle et des résultats