Description et évaluation de stratégies d’élasticité des processus métiers dans le Cloud

AVIS DE SOUTENANCE de Madame Aicha BEN JRAD

Autorisée à présenter ses travaux en vue de l’obtention du Doctorat de l’Université Paris-Saclay, préparé à Télécom SudParis en :
Informatique
« Description et évaluation de stratégies d’élasticité des processus métiers dans le Cloud »

– le VENDREDI 5 JUILLET 2019 à 9h00
à l’Ecole Nationale d’Ingénieurs de Tunis, Campus Universitaire farhat Hached el Manar, BP 37, Le Bélvédère 1002 Tunis, Tunisie
Amphithéâtre Mokhtar Laatiri

Membres du jury :

M. Samir TATA, Professeur, Télécom SudParis, FRANCE – Directeur de thèse
Mme Parisa GHODOUS, Professeure, Université de Lyon 1 , FRANCE – Rapporteur
Mme Sonia AYACHI GHANNOUCHI, Maître de Conférences, Institut Supérieur de Gestion de Sousse, TUNISIE – Rapporteur
M. Jean Marc DELOSME, Professeur, Université d’Evry Val d’Essonne, FRANCE – Examinateur
M. Nejib BEN HADJ-ALOUANE, Professeur, Ecole Nationale d’Ingénieurs de Tunis, TUNISIE – Examinateur
M. Sami BHIRI, Maître de Conférences, Institut Supérieur d’Informatique et Mathématiques Monastir, TUNISIE – Codirecteur de thèse
M. Bruno DEFUDE, Professeur, Télécom SudParis, FRANCE – Examinateur

Résumé :

De nos jours, de plus en plus d’entreprises migrent leurs applications à base de services (AbSs) vers le Cloud. L’élasticité du Cloud Computing est la caractéristique principale derrière ce phénomène de migration. Le principe d’élasticité a attiré beaucoup d’attention ces dernières années comme une tâche pivot qui permet d’assurer un bon compromis entre les Qualités de service désirées et les coûts opérationnels des AbSs. Toutefois, le contrôle d’élasticité des AbSs et la définition des stratégies d’élasticité non-triviales sont encore des tâches difficiles à réaliser. La difficulté de ces tâches est de plus accentuée avec l’absence d’un langage unifié pour exprimer ces stratégies et un moyen pour les evaluer et les valider avant de les utiliser dans un environnement Cloud réel. Dans notre travail, nous nous intéressons à la définition et l’évaluation des stratégies d’élasticité des applications à base de services dans le Cloud. Dans ce contexte, nous avons proposé un framework d’évaluation des stratégies d’élasticité basé sur des méthodes formelles pour évaluer le comportement des stratégies. Pour cela, nous avons défini un modèle formel pour l’élasticité des AbSs dans le cloud. Nous avons modélisé le modèle de déploiement des AbSs en utilisant les réseaux de petri et défini des opérations d’élasticité pour l’élasticité hybride. Le modèle proposé permet de décrire les caractéristiques des services composant un AbS et leurs requêtes afin de définir des stratégies non-triviales. Après la modélisation de l’élasticité des AbSs, deux langages dédié, nommé StratModel et Strat, sont proposés pour faciliter la description des stratégies d’élasticité qui sont basées sur des modèles d’élasticité différents. StratModel permet de définir des modèles d’élasticité et de générer leur contrôleurs associés qui seront utilisés pour contrôler l’élasticité des AbSs et évaluer les stratégies. En se basant sur le langage StratModel, Strat est proposé pour décrire d’une manière unifiée des stratégies d’élasticité pour des AbSs. Il est défini comme un langage à base des règles permettant de définir un ensemble des conditions pour des actions spécifiées dans un modèle StratModel. En prenant ces langages et notre modèle formel comme une base, un framework, nommé StratFram, est proposé pour être utilisé par les responsables de configuration des AbSs comme un support qui leur permet de décrire et d’évaluer leur stratégies d’élasticité avant de les utiliser dans le cloud. L’évaluation des stratégies consiste à fournir un ensemble de courbes permettant l’analyse et la comparaison de leur comportement. Nos contributions et développements permettent aux responsable des AbSs de choisir les stratégies d’élasticité les plus adaptées à leurs AbSs.

Abstract :

In the recent years, growing attention has been paid to the concept of Cloud Computing as a new computing paradigm for executing and handling business processes in an efficient and cost-effective way. Cloud Computing’s elasticity and its flexibility in service delivery are the most important features behind this attention which encourage companies to migrate their operation/processes to the cloud to ensure the required Quality of Service (QoS) while using resources and reduce their expenses. Elasticity management has been considered as a pivotal issue among IT community that works on finding the right tradeoffs between QoS levels and operational costs by developing novel methods and mechanisms. However, controlling process elasticity and defining non-trivial elasticity strategies are still challenging tasks. Also, despite the growing attention paid to the cloud and its elasticity property in particular, there is still a lack of solutions that support the evaluation of elasticity strategies used to ensure the elasticity of business processes at service-level before using them in real cloud environments. In this thesis, a framework for describing and evaluating elasticity strategies for service-based business processes (SBPs) is proposed. Starting from representing elastic SBPs, a formal elasticity approach is proposed to allow the evaluation of elasticity strategies before using them in the cloud. The proposed approach is composed of (i) a formal model, that describes elastic execution environments for SBPs while considering the distinguish requirements for services requests, and (ii) elasticity operations/capabilities for hybrid scaling that are defined and formalized to illustrate their application on the model to ensure its elasticity. The proposed model is defined based on high-level petri nets to describe not only the characteristics of service engines, hosting SBPs services, but also the characteristics of their requests that allows defining more sophisticated elasticity strategies. After modeling SBPs elasticity for the purpose of evaluating elasticity strategies, two domain-specific languages, named StratModel and Strat, are designed to be used together to describe elasticity strategies for different elasticity models. StratModel language allows describing elasticity models with different elasticity capabilities and generating their associated elasticity controllers that are used to manage SBPs elasticity and evaluate strategies. Based on StratModel language, Strat language is designed to allow specifying elasticity strategies governing SBP elasticity according to a given elasticity model written using StratModel language. With the formal model and the designed languages as basis, a framework, named StratFram, is proposed in order to provide SBPs holders a support on which they can describe and evaluate their elasticity strategies before investing in using them in the cloud. The evaluation consists in providing a set of plots that allows the analysis and the comparison of strategies. Our contributions and developments provide SBP holders with facilities to choose elasticity strategies that fit to their elastic SBPs and usage behaviors.