Modélisation des Systèmes Élastiques Cloud : vers la Vérification Formelle de leur Comportement - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2017

A Formal Framework for Modelling and Verifying Cloud-based Elastic Systems

Modélisation des Systèmes Élastiques Cloud : vers la Vérification Formelle de leur Comportement

Hamza Sahli
  • Fonction : Auteur
  • PersonId : 1003607

Résumé

The last few years have witnessed the appearance of a new kind of autonomic systems, called elastic cloud systems. The characteristic that has made these systems very popular in both academic and industrial sectors is their ability to manage and plan resources consumption in order to maintain a decent quality of service (QoS) in a cloud system, while reducing the operating costs by employing a solution for controlling elasticity. The provision of just enough resources for the proper functioning of a cloud system without any waste is not a trivial task. A good elasticity solution must be based on a precise and complete model which allows describing the architectures of cloud-based systems and their elastic behaviour, while capturing the internal complexities. In this context, formal methods characterized by their efficiency, rigor and precision present an effective solution to meet the requirements for modelling and analysing this sort of systems. The state of the art shows that none of the few current formal approaches provide a generic and comprehensive methodology that covers all aspects related to modelling and analysing cloud-based elastic systems. The majority of existing initiatives focuses mainly on the infrastructure level of the cloud model and the horizontal elasticity without taking into account the structural aspects. To overcome this lack, the work presented in this thesis is interested in proposing an exhaustive and generic approach based on a formal framework for the specification of cloud systems architectures, as well as modelling and verifying their elastic behaviour. First, we adopt bigraphical reactive systems and their sorting logic to define a structural model which allows to describe the architectural elements in a cloud system, the relations and dependencies between these elements and also the structural and relational constraints that governs the elastic behaviour. Then, we propose two main categories of bigraphical reaction rules providing the necessary mechanisms to model all behavioural aspects of cloud-based elastic systems, while taking into account both client and cloud perspectives. Finally, to validate the proposed approach, we implement the MoveElastic prototype, a formal framework based on a judicious coupling between bigraphical reactive systems and Maude language for the specification of cloud systems architectures and the verification of their elasticity properties.
Les dernières années ont vu l'émergence d'un nouveau type de systèmes autonomiques appelés les systèmes élastiques cloud. La caractéristique qui a rendu ces systèmes très populaires dans les secteurs académiques et industriels est leur capacité de gérer et planifier la consommation des ressources pour maintenir une bonne qualité de service (QoS) dans un système cloud, tout en réduisant les coûts de fonctionnement à travers l'utilisation des solutions de contrôle d'élasticité. L'approvisionnement des ressources suffisantes pour le bon fonctionnement d'un système cloud, sans aucun gaspillage n'est pas une tâche triviale. Une bonne solution d'élasticité doit se baser sur un modèle précis et complet qui permet de décrire les architectures des systèmes cloud et leur comportement élastique, tout en capturant les complexités internes. Dans ce contexte, les méthodes formelles caractérisées par leur efficacité, rigueur et précision présentent une solution efficace pour répondre aux exigences de modélisation et d'analyse de ce type de systèmes. L'état de l'art montre qu'aucune des quelques approches formelles actuelles, ne fournit une méthodologie générique et complète qui couvre tous les aspects relatifs à la modélisation et l'analyse des systèmes élastiques basés cloud. La majorité des propositions existantes se focalisent principalement sur le niveau infrastructure du cloud et l'élasticité horizontale sans prendre en considération des aspects structurels. Pour pallier à ce manque, le travail présenté dans cette thèse s'intéresse à la proposition d'une approche générique et exhaustive basée sur un cadre formel permettant de spécifier les architectures des systèmes basés cloud, ainsi que la modélisation et la vérification de leur comportement élastique. En premier lieu, nous adoptons les systèmes réactifs bigraphiques et la logique de typage pour définir un modèle structurel qui permet de décrire les éléments architecturaux dans un système cloud, les relations et les dépendances entre ces éléments et aussi les contraintes structurelles et relationnelles qui en régissent le comportement élastique. Ensuite, nous proposons deux catégories principales de règles de réaction bigraphiques afin de fournir les mécanismes nécessaires pour modéliser tous les aspects comportementaux des systèmes élastiques basés cloud, tout en tenant compte des points de vue client et cloud. Enfin, pour valider l'approche proposée, nous avons développé le prototype MoveElastic, qui est un Framework basé sur un couplage judicieux entre les systèmes réactifs bigraphiques et le langage Maude pour la spécification des architectures des systèmes cloud et la vérification de leurs propriétés d'élasticité.
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Dates et versions

tel-01484662 , version 1 (13-03-2017)

Identifiants

  • HAL Id : tel-01484662 , version 1

Citer

Hamza Sahli. Modélisation des Systèmes Élastiques Cloud : vers la Vérification Formelle de leur Comportement. Informatique ubiquitaire. Université Constantine 2 - Abdelhamid Mehri, 2017. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-01484662⟩

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