Gestion de la disponibilité des services infonuagiques

Jusqu’à récemment, l’Internet a réussi à offrir et gérer divers services et applications distribuées avec succès. Cependant, l’immense popularité d’Internet s’est également révélée être son plus grand obstacle à l’évolution et l’innovation. En effet, avec l’apparition des services infonuagiques et la diversité des applications réseau, la quantité des données augmente exponentiellement. Toutefois, la rigidité de l’architecture Internet l’empêche à suivre cette croissance menant à ce qu’appelle le problème d’ossification. De plus, en raison de sa nature multifournisseur, adopter une nouvelle architecture ou modifier celle qui existe est une tâche difficile et requiert un consensus entre des multiples parties prenantes. En conséquence, les modifications apportées à l’Internet actuel se limitent à des correctifs incrémentiels, à savoir l’investissement dans des équipements suffisamment puissants pour gérer ces données, ce qui a entraîné une augmentation des dépenses d’exploitation (OPEX) et des dépenses en investissement (CAPEX).

L’émergence des technologies de virtualisation des fonctions réseau (Network Function Virtualization – NFV) et de la réseautique définie par logiciel (Software Defined Networks – SDN) est en train de transformer la conception et la gestion des réseaux informatiques. Ces technologies offrent aux opérateurs plus de flexibilité pour approvisionner des services réseau et configurer le réseau de manière dynamique. Cela permet de pallier les limitations des réseaux traditionnels.

La technologie NFV apporte une toute nouvelle dimension au paysage du marché de l’industrie des télécommunications grâce à la possibilité de réduire les investissements en capital, la consommation d’énergie en consolidant les fonctions de réseau et en introduisant des services personnalisés en fonction des besoins des clients. En effet, cette technologie révolutionne la manière de la conception des infrastructures en créant de manière dynamique des fonctions réseau sous la forme d’instances logicielles séparées de tout matériel dédié. Ces instances logicielles appelées fonctions de réseau virtuelles (Virtual Network Functions – VNFs) sont instanciées et exécutées sur des serveurs commerciaux standards sans le besoin d’installer de nouveaux équipements.

En outre, NFV simplifie le déploiement de services en exploitant le concept de chaînage de services. Pour fournir un service Internet spécifique (par exemple, VoIP, Web Service, etc.), les fournisseurs conçoivent leurs services sous forme d’une concaténation des fonctions de réseau virtuelles (VNFs), telles que des routeurs, des IDS et des NAT, exécutés sur des machines virtuelles afin de traiter le trafic entrant et de le diriger vers sa destination. Cette chaîne de fonctions de réseau virtuelles est, ainsi, appelée une chaîne de service (Service Fuction Chain – SFC).

Au cours des dernières années, de nombreux travaux ont été consacrés au problème d’approvisionnement de ressources et à la gestion de ces SFCs, ( Bari, Boutaba, Esteves, Granville, Podlesny, Rabbani, Zhang & Zhani (2013); Herrera & Botero (2016); Luizelli, Bays, Buriol, Barcellos & Gaspary (2015); Mijumbi et al. (2016); Qu, Assi & Shaban (2016); Racheg, Ghrada & Zhani (2017)). Ce problème consiste à trouver l’emplacement optimal des composants des chaînes de services satisfaisant les exigences en termes des ressources (CPU, mémoire et disque). La plupart des études existantes supposent une disponibilité totale de l’infrastructure physique, ce qui n’est pas réaliste, car les défaillances sont courantes dans les infrastructures de réseau infonuagique (ETSI (2015a); Harris (2018); Lee, Ko, Suh, Jang & Pack (2017); Zhang, Zhani, Jabri & Boutaba (2014b)). En raison de la dépendance entre les fonctions de réseau virtuelles dans la chaîne de service, une défaillance d’un seul nœud physique dans le réseau pourrait facilement mettre hors service de nombreux VNFs et, par conséquent, briser plusieurs SFCs et rendre les services, dont elles offrent, indisponibles. Ces temps d’interruption de services, même pendant quelques secondes, non seulement nuisent à la réputation des fournisseurs de services, mais entraînent également des pertes de revenus élevées en fonction du type de service proposé (par exemple, $5600 par minute selon COHEN).

Infonuagique

Le cloud computing ou l’informatique en nuage ou encore l’infonuagique est une technologie qui permet un accès sur demande, à travers un réseau Internet, à un pool de ressources informatiques configurables (réseaux, serveurs, stockage, applications et services) comme autant de « services » (Mell, 2011)(informatique, 2010) .

Caractéristiques

Les principales caractéristiques de l’infonuage sont l’accès aux services à la demande, le paiement à l’usage, un large accès au réseau, la mutualisation et l’élasticité (Mell, 2011) :

– Accès aux services à la demande : L’utilisateur met en place et gère la configuration à distance au moyen d’une console de commande sans avoir nécessairement aucune interaction humaine avec chaque fournisseur de services. Dans l’infonuage, la demande est automatique et la réponse est immédiate;

– Paiement à l’usage : Les systèmes infonuagiques surveillent, contrôlent et rapportent l’utilisation des ressources, offrant une transparence au fournisseur aussi qu’au consommateur du service pour des raisons de facturation;

– Large accès au réseau : Les services de l’infonuage sont mis à disposition sur Internet et utilisent des techniques standardisées permettant de servir les consommateurs qui se disposent d’un ordinateur, un téléphone ou une tablette;

– Mutualisation : Les ressources hétérogènes (matériel, logiciel) sont combinées afin de servir plusieurs utilisateurs auxquels les ressources sont automatiquement attribuées;

– Élasticité : Elle permet d’adapter les ressources aux variations de la demande d’une manière automatique. Les ressources peuvent être, donc, approvisionnées et libérées de manière élastique;

Types de services infonuagiques

Le Cloud Computing peut être représenté en trois services principales dont l’utilisation diffère selon les besoins (informatique, 2010). Certains appellent ces services les couches de nuages et les représentent souvent sous forme d’une pyramide  :

– IaaS ( Infrastructure as a service ) : c’est la couche inférieure qui représente les ressources matérielles (puissance de calcul, espace de stockages , serveur, etc.). Les clients à ce niveau n’ont pas de contrôle sur ces ressources, mais plutôt sur les systèmes d’exploitation et les applications qu’ils peuvent installer sur le matériel alloué. En d’autres termes, une entreprise pourra par exemple louer des serveurs Linux, Windows ou autres systèmes, qui tourneront en fait dans une machine virtuelle chez le fournisseur de l’IaaS;

– PaaS ( Plateform as a Service ) : c’est la couche intermédiaire où le fournisseur contrôle le système d’exploitation et les outils d’infrastructure et par suite, les clients n’ont le contrôle que sur les applications déployées. En d’autres termes, le fournisseur offre au client un environnement fonctionnel et prêt à l’emploi comme l’exemple d’un environnement de développement et de test;

– SaaS ( Software as a service ) : c’est la couche supérieure qui correspond à la mise à disposition des applications comme étant des services accessibles via Internet et non pas des composants techniques. Les clients n’ont plus besoin, donc, d’installer leurs applications sur ses postes.