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Multi-layer quality-aware (MULQA) cloud framework

Morattab, Arash (2017). Multi-layer quality-aware (MULQA) cloud framework. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

In the past few years, the popularity of cloud-based solutions in the IT domain has been increased significantly as the consequence of the industry shift towards IoT, super-fast computer networks and notably the benefits of emerged cloud computing. However, this leads to many technical challenges such as optimizing the infrastructure for heterogeneous applications especially the quality sensitive types, and issues toward addressing different quality attributes simultaneously. In this research, we propose MULQA, an autonomic framework that monitors and estimates the quality metrics in physical, infrastructure, platform and software layers of an open source cloud system, and ensures the quality of the targeted metrics by triggering appropriate actions. MULQA is a novel approach providing such framework which targets different quality metrics in all layers of the cloud.

During this thesis, we describe MULQA framework where the analyze module, predicts the violation status of the quality metrics and this predicted information will be used to create events for the finite state machine of the planning platform. This control mechanism consists of Normal, Warning and Transition states. Warning state is used to prepare the cloud for the transition state, while transition state prevents the violations and brings back the system to the normal state. Being a modular framework, MULQA provides generic functionalities and modules that can be selectively changed by additional user-written code, which can be used to test proposed algorithms for Monitor, Analyze, Plan and Execute modules. MULQA framework is built to overcome the challenges in providing a loosely coupled system which can be easily distributed and customized through an API. Furthermore, this framework is compatible with Openstack architecture and is able to monitor and control the components that the cloud middleware doesn’t have access to.

The use-case in this thesis, is a three-tier Web application which is deployed with Openstack. Experimental results of the tests which focus on the performance QA, show that MULQA can increase the success rate of requests sent by 32%, 69% and 94% for request concurrency numbers of 200, 500 and 1000 in order. Moreover, throughput has been improved five times with low impact on the CPU utilization.

Titre traduit

MULQA : un cadre de nuage de qualité à plusieurs couches

Résumé traduit

Pendant les dernières années, des solutions infonuagiques dans le domaine TI ont augmenté significativement à cause du changement de l’industrie IoT, des réseaux à haute vitesse et notamment les avantages émergents d’informatique en nuage. Cependant, ceci présente plusieurs défis techniques comme l’optimisation de l’infrastructure pour des applications hétérogènes particulièrement celles qui sont sensibles à la qualité, et de fournir simultanément des attributs de qualité différents. Dans cette recherche, nous proposons MULQA, une plateforme logicielle autonome qui contrôle et estime les métriques de qualité dans les couches physique, d’infrastructure, de la plate-forme et logiciels d’un système de logiciel libre nuagique et assure la qualité de la métrique ciblée en déclenchant des actions appropriées. MULQA est une nouvelle approche fournissant différents niveaux de qualité dans toutes les couches du nuage.

Dans ce mémoire, nous décrivons la conception de MULQA où le module d’analyse, prédit la violation de la métrique de qualité et ces prédictions seront utilisées pour créer des événements pour l’automate fini de la plate-forme de planification. Ce mécanisme de contrôle consiste en des états Normal, Alarme et Transition. L’état Alarme est utilisé pour préparer le nuage pour l’état Transition, tandis que l’état Transition empêche les violations et ramène le système à l’état Normal. Étant une plateforme modulaire MULQA fournit des fonctionnalités génériques et les modules qui peuvent être personnalisés par des programmes d’utilisateur, qui peut être utilisé pour tester des algorithmes proposés pour les modules Moniteur, Analyser, Planificateur et Exécuteur. MULQA est conçu pour surmonter les défis dans la mise en oeuvre d’un système de couplage mou qui peut être facilement distribué et personnalisé par une API. En outre, la plateforme est compatible avec l’architecture Openstack et peut surveiller et contrôler les composants que ce intergiciel de nuage n’a pas d’accès.

Le cas d’étude présenté dans ce mémoire est une application Web à trois niveaux qui est déployée avec Openstack. Les résultats expérimentaux des tests qui se concentrent sur la performance QA (Quality Attribute) montrent que MULQA peut augmenter le taux de réussite de requêtes de 32%, 69% et 94% pour le nombre de requêtes concurrentielles de 200, 500 et 1000. De plus, le débit a été améliorée de cinq fois, avec un faible impact sur l’utilisation de CPU.

Type de document: Mémoire ou thèse (Mémoire de maîtrise électronique)
Renseignements supplémentaires: "Thesis presented to École de technologie supérieure in partial fulfillment for a master's degree with thesis in software engineering". Bibliographie : pages 95-96.
Mots-clés libres: Qualité de service (Réseaux d'ordinateurs) Cadres d'applications (Informatique) Conception. Infonuagique. Architecture logicielle. Logiciels libres. Informatique en Nuage, gestion de la qualité, QoS, système autonome, openstack
Directeur de mémoire/thèse:
Directeur de mémoire/thèse
Cheriet, Mohamed
Programme: Maîtrise en ingénierie > Génie
Date de dépôt: 21 sept. 2017 20:25
Dernière modification: 21 sept. 2017 20:25
URI: http://espace.etsmtl.ca/id/eprint/1937

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