Soutenance de thèse de Thuy Linh NGUYEN (équipe STACK)

Thuy Linh Nguyen, doctorante au sein de l’équipe STACK, soutiendra sa thèse intitulée « Fast delivery of Virtual Machines and Containers: Understanding and optimizing the boot operation » / « Contributions à l’approvisionnement d’environnements virtualisés : la problématique des temps de démarrage des machines virtuelles et des conteneurs »

mardi 24 septembre 2019 à 13h30, dans l’amphi Besse sur le site de l’IMT Atlantique.

Jury :
– Président : Mario SUDHOLT (Professeur, IMT Atlantique)
– Examinateurs : Ramon NOU (Chercheur, Barcelona Supercomputing Center, Espagne)
– Directeur de thèse : Adrien LEBRE (Professeur, IMT Atlantique)
– Rapporteurs : Maria S. PEREZ (Professeure, Universidad Politecnica de Madrid, Espagne), Daniel HAGIMONT (Professeur, INPT/ENSEEIHT, Toulouse)

Abstract: The provisioning process of a Virtual Machine (VM) or a container is a succession of three complex stages : (i) scheduling the VM/Container to an appropriate compute node; (ii) transferring the VM/Container image to that compute node from a repository; (iii) and finally performing the VM/Container boot process. Depending on the properties of the client’s request and the status of the platform, each of these three phases can impact the total duration of the provisioning operation. While many works focused on optimizing the two first stages, only few works investigated the impact of the boot duration. This comes to us as a surprise as a preliminary study we conducted showed the boot
time of a VM/Container can last up to a few minutes in high consolidated scenarios. To understand the major reasons for such overheads, we performed on top of Grid’5000 up
to 15k experiments, booting VM/Container under different environmental conditions. The results showed that the most influential factor is the I/O operations. To accelerate the boot process, we defend in this thesis, the design of a dedicated mechanism to mitigate the number of generated I/O operations. We demonstrated the relevance of this proposal by discussing a first prototype entitled YOLO (You Only Load Once). Thanks to YOLO, the boot duration can be faster 2-13 times for VMs and 2 times for containers. Finally, it is noteworthy to mention that the way YOLO has been designed enables it to be easily applied to other types of virtualization (e.g., Xen) and containerization technologies.

Keywords: Cloud Computing, Virtualization, Containerization, Boot Duration

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Résumé : Le processus d’approvisionnement d’une machine virtuelle (VM) ou d’un conteneur est une succession de trois étapes complexes: (i) la phase d’ordonnancement qui consiste à affecter la VM/le conteneur sur un noeud de calcul ; (ii) le transfert de l’image disque associée vers ce noeud de calcul; (iii) et l’exécution du processus de démarrage (généralement connu sous le terme « boot »). En fonction des besoins de l’application virtualisée et de l’état de la plate-forme, chacune de ces trois phases peut avoir une durée plus ou moins importante. Si de nombreux travaux se sont concentrés sur l’optimisation des deux premières étapes, la littérature couvre que partiellement les défis liés à la dernière. Cela est surprenant car des études ont montré que le temps de démarrage peut atteindre l’ordre de la minute dans certaines conditions. Durée que nous avons confirmée grâce à une étude préliminaire visant à quantifier le temps de démarrage, notamment dans des scénarios où le ratio de consolidation est élevé.

Mots-clés : Informatique en nuage, virtualisation système, conteneurs, temps de démarrage