Planning and Management of Cloud Computing Networks

L'évolution de l'internet a un effet important sur une grande partie de la population mondiale. On l'utilise pour communiquer, consulter de l'information, travailler et se divertir. Son utilité exceptionnelle a conduit à une explosion de la quantité d'applications et de ressources informatiques. Cependant, la croissance du réseau entraîne une importante consommation énergétique. Si la consommation énergétique des réseaux de télécommunications et des centres de données était celle d'un pays, il se classerait 5e pays du monde. Pis, le nombre de serveurs dans le monde devrait être multiplié par 10 entre 2013 et 2020. Ce contexte nous a motivé à étudier des techniques et des méthodes pour affecter les ressources d'une façon optimale par rapport aux coûts, à la qualité de service, à la consommation énergétique et `a l'impact écologique. Les résultats que nous avons obtenus minimisent les dépenses d'investissement (CAPEX) et les dépenses d'exploitation (OPEX), réduisent d'un facteur 6 le temps de réponse, diminuent la consommation énergétique de 30% et divisent les émissions de CO2 par un facteur 60. L'infonuagique permet l'accès dynamique aux ressources informatiques comme un service. Les programmes sont exécutés sur des serveurs connectés `a l'internet, et les usagers peuvent les utiliser depuis leurs ordinateurs et dispositifs mobiles. Le premier avantage de cette architecture est de réduire le temps de mise en place des applications et l'interopérabilité. En effet, un nouvel utilisateur n'a besoin que d'un navigateur web. Il n'est forcé ni d'installer de programmes sur son ordinateur, ni de posséder un système d'exploitation spécifique. Le deuxième avantage est la disponibilité des applications et de l'information de fa ̧con continue. Celles-ci peuvent être utilisées `a partir de n'importe quel endroit et de n'importe quel dis- positif connecté `a l'internet. De plus, les serveurs et les ressources informatiques peuvent être affectés aux applications de fa ̧con dynamique, selon la quantité d'utilisateurs et la charge de travail. C'est ce que l'on appelle l'élasticité des applications.

Abstract

The evolution of the Internet has a great impact on a big part of the population. People use it to communicate, query information, receive news, work, and as entertainment. Its extraordinary usefulness as a communication media made the number of applications and technological resources explode. However, that network expansion comes at the cost of an important power consumption. If the power consumption of telecommunication networks and data centers is considered as the power consumption of a country, it would rank at the 5th place in the world. Furthermore, the number of servers in the world is expected to grow by a factor of 10 between 2013 and 2020. This context motivates us to study techniques and methods to allocate cloud computing resources in an optimal way with respect to cost, quality of service (QoS), power consumption, and environmental impact. The results we obtained from our test cases show that besides minimizing capital expenditures (CAPEX) and operational expenditures (OPEX), the response time can be reduced up to 6 times, power consumption by 30%, and CO2 emissions by a factor of 60. Cloud computing provides dynamic access to IT resources as a service. In this paradigm, programs are executed in servers connected to the Internet that users access from their computers and mobile devices. The first advantage of this architecture is to reduce the time of application deployment and interoperability, because a new user only needs a web browser and does not need to install software on local computers with specific operating systems. Second, applications and information are available from everywhere and with any device with an Internet access.