Pilier essentiel des infrastructures informatiques, les centres de données hébergent la grande majorité des applications logicielles que nous utilisons au quotidien (tant à l’échelle individuelle que professionnelle), ainsi que les données associées. Avec l’essor de l’informatique en nuages (cloud computing), logiciels et infrastructures informatiques doivent répondre à des exigences d’efficacité de plus en plus fortes, que ce soit en termes de réactivité, de volume de requêtes et de données, de consommation d’énergie, etc.

Pour ce faire, les centres de données s’appuient sur des architectures basées sur la virtualisation à très grande échelle de ressources hétérogènes et à différents niveaux. Dans cet environnement technique de plus en plus complexe, difficile d’appréhender les problématiques d’efficacité, de sécurité et stabilité, pourtant cruciales. Des constatations qui ont d’ailleurs fait émerger, dans les années 1960, la recherche scientifique sur les systèmes d’exploitation, en tant que discipline aidant à la compréhension et à la construction de ces objets complexes.

Or, de nombreuses études ont démontré que les couches système basses (hyperviseur, système d’exploitation, intergiciel, applications…) jouent un rôle majeur sur les limites de performance et de fiabilité des centres de données. Difficiles à superviser, maintenir et optimiser, les systèmes actuels conduisent même à une sous-utilisation du potentiel des serveurs.

Le projet de l’équipe KrakOS est donc de revisiter les principes fondamentaux qui ont régi jusqu’à présent la construction des couches système, pour prendre en compte la modernité des centres de données et anticiper les développements futurs.
 

Face à la complexité des systèmes étudiés, KrakOS privilégie de valider ses résultats de manière empirique et s’appuiera sur les méthodes du prototypage et de l’évaluation. En effet, l’observation et l’observabilité sont au cœur de la recherche en systèmes. Elles permettent d’identifier et de comprendre les limites et les problèmes : goulots d’étranglement, sources d’inefficacité et de gaspillage des ressources, anomalies de performance, bugs complexes et défaillances (à la fois dans les domaines matériel et logiciel).

KrakOS entend donc contribuer à la conception et à l’implémentation d’outils de profilage et de traçage, adaptés à la modernité des centres de données. L’équipe utilisera notamment comme environnement expérimental principal, la plate-forme de recherche Grid’5000 et son successeur SLICES-FR, qui présentent les principales caractéristiques de la complexité des centres de données actuels.

Ainsi outillée, KrakOS s’attachera à questionner l’adéquation de solutions établies dans le savoir-faire des systèmes, mais également la pertinence de solutions qui n’ont pas percé. L’équipe s’intéressera aux fonctionnalités matérielles existantes mais s’autorisera aussi à en proposer de légères améliorations. L’équipe étudiera les critères de performance, de robustesse et de flexibilité des systèmes considérés, tout en visant le gain d’efficacité énergétique.

Les travaux menés par l’équipe de recherche bénéficieront aux opérateurs de centres de données et aux développeurs de systèmes d’exploitation et de systèmes distribués, notamment au travers des logiciels et des patchs open source produits par KrakOS.

_^🔗 Les débuts d’une approche scientifique des systèmes d’exploitation (Interstices, 2014)
 

_^🔗 Page web de l'équipe-projet KrakOS

Crédits des portraits © Inria - C. Morel /  B. Fourrier