Resource allocation optimization algorithms for infrastructure as a service in cloud computing

L’informatique, le stockage des donnees et les applications a la demande font partie des services offerts par l’architecture informatique en Nuage. Dans ce cadre, les fournisseurs de nuage (FN) agissent non seulement en tant qu’administrateurs des ressources d'infrastructure mais ils profitent aussi financierement de la location de ces ressources. Dans cette these, nous proposons trois modeles d'optimisation du processus d'allocation des ressources dans le nuage dans le but de reduire les couts generes et d’accroitre la qualite du service rendu. Cela peut etre accompli en fournissant au FN les outils formels necessaires pour reduire au minimum le prix des ressources dediees a servir les requetes des utilisateurs. Ainsi, la mise en œuvre des modeles proposes permettra non seulement l’augmentation des revenus du FN, mais aussi l’amelioration de la qualite des services offerts, ce qui enrichira l’ensemble des interactions qui se produisent dans le nuage. A cet effet, nous nous concentrons principalement sur les ressources de l’infrastructure en tant que service (IaaS), lesquels sont contenus dans des centres de donnees (DCs), et constituent l'infrastructure physique du nuage. Comme une alternative aux immenses DCs centralises, la recherche dans ce domaine comprend l’installation de petits centres de donnees (Edge DCs) places a proximite des utilisateurs finaux. Dans ce contexte nous adressons le probleme d’allocation des ressources et pour ce faire nous utilisons la technique d'optimisation nommee generation de colonnes. Cette technique nous permet de traiter des modeles d'optimisation a grande echelle de maniere efficace. La formulation proposee comprend a la fois, et dans une seule phase, les communications et les ressources informatiques a optimiser dans le but de servir les requetes de service d'infrastructure. Sur la base de cette formulation, nous proposons egalement un deuxieme modele qui comprend des garanties de qualite de service toujours sous la meme perspective d'allocation des ressources d’infrastructure en tant que service. Ceci nous permet de fournir plusieurs solutions applicables a divers aspects du meme probleme, tels que le cout et la reduction des delais, tout en offrant differents niveaux de service. En outre, nous introduisons le scenario informatique en nuage multimedia, qui, conjointement avec l'architecture des Edge DCs, resulte en l'architecture Multimedia Edge Cloud (MEC). Dans ce cadre, nous proposons une nouvelle approche pour l'allocation des ressources dans les architectures informatique en nuage multimedia lors du positionnement de ces DCs afin de reduire les problemes lies a la communication, tels que la latence et la gigue. Dans cette formulation, nous proposons egalement de mettre en œuvre des technologies optiques de reseau de fibres pour ameliorer les communications entre les DCs. Plusieurs travaux ont propose de nouvelles methodes pour ameliorer la performance et la transmission de donnees. Dans nos travaux, nous avons decide de mettre en œuvre le multiplexage en longueur d'onde (WDM) pour renforcer l'utilisation des liens et les chemins optiques dans le but de grouper differents signaux sur la meme longueur d'onde. Un environnement de simulation reel est egalement presente pour l’evaluation des performances et de l'efficacite des approches proposees. Pour ce faire, nous utilisons le scenario specifie pour les DCs, et nous comparons par simulation nos modeles au moyen de differents criteres de performances tel que l'impact de la formulation optique sur la performance du reseau. Les resultats numeriques obtenus ont montre que, en utilisant nos modeles, le FN peut efficacement reduire les couts d'allocation en maintenant toujours un niveau satisfaisant quant a l'acceptation de requetes et la qualite du service.