Thèse : Modélisation formelle pour le déploiement et la reconfiguration automatique en ligne dans une infrastructure réseau et IT répartie F/H

Description de l'offre

about the role

Vous trouverez ci-dessous la description du contexte de la thèse.

La mission et les principaux objectifs scientifiques seront précisés sous le titre "Entité".

L'adoption des nouvelles technologies IT (clouds répartis, virtualisation de serveur) couplée à l'introduction de fonctions réseau logicielles, e.g., par le SDN (Software Defined Networking) ou le NFV (Network Function Virtualization), conduit l'opérateur à déployer de nouvelles infrastructures, logicielles et réseau, programmables, potentiellement à grande échelle et massivement réparties. En témoigne l'annonce récente par Orange Business Services du lancement international de la nouvelle solution réseaux offerte aux entreprises, Easy Go Network [1].

L'un des projets d'Orange Labs a pour objectif de concevoir un Global Operating System (GlobalOS), permettant à l'opérateur de mobiliser dynamiquement un ensemble de ressources constituant une telle infrastructure, de les gérer et de les exposer à l'usage de tiers [9].

Les enjeux pour l'opérateur sont multiples. Il s'agit entre autres de favoriser l'optimisation de l'utilisation de ressources d'infrastructure, l'automatisation de leur déploiement, leur reconfiguration à la volée en fonction des services à héberger et l'ouverture de ces ressources à l'usage de tiers en les adaptant dynamiquement aux besoins.

Les ressources mises en oeuvre sont de nature très hétérogène : des ressources logiques/virtuelles, matérielles, logicielles, du réseau, du calcul, du stockage, du traitement de paquets, des processus de sélection de ressources…

La modélisation est essentielle pour uniformiser et automatiser autant que possible la gestion de ces ressources. Chaque ressource peut être vue comme un composant et peut être reliée à d'autres ressources par le biais de dépendances, à l'instar de dépendances définissant les installations logicielles automatiques (e.g., packages linux [2]).

Les ressources peuvent être vues sous différents plans, plan de service, plan d'infrastructure, plan d'administration... Les dépendances qui les relient sont elles-mêmes de différentes natures : dépendances fonctionnelles entre éléments de service, dépendances non fonctionnelles telles que l'ordre d'activation entre deux paquets logiciels, les dépendances de placement entre une ressource d'exécution (par exemple, une machine virtuelle) et un élément logiciel qu'elle héberge, dépendance de versions, de compatibilité...

Ceci nécessite des langages de description pour exprimer les différentes natures de dépendances, les différentes vues où elles interviennent et pour mettre en place des méthodes de vérification, de détection d'incohérence. [3] souligne l'importance et le besoin de vérification dans le cas de service réseau.

Il existe des travaux de description formelle dans le domaine logiciel : [4] propose une architecture pour représenter et gérer les dépendances dans les systèmes à base de composants ; [5] construit un système formel pour vérifier que l'installation des paquets logiciels est possible avec un focus sur la cohérence dans les dépôts des distributions logicielles; [6] propose d'exprimer en langage logique les dépendances de déploiement pour les systèmes complexes et de vérifier la réalisation du déploiement ; [7] décrit de façon formelle l'assemblage de composants pour des applications distribuées en précisant les dépendances entre composants et leur placement en fonction de facteurs multiples ; plus récemment, [8] propose une modélisation formelle appropriée à l'assemblage de systèmes logiciels complexes, tenant compte de dépendances à l'infrastructure et exprimant le partage de composants communs à différents assemblages.

about you

Vous êtes diplômé(e) d'une école d'ingénieur ou universitaire et titulaire d'un Master Recherche dans le domaine des théories des langages en informatique, des mathématiques appliquées à l'informatique, des scicences et technologies du logiciel, des applications réparties ou des systèmes distribués.
Des compétences en langage de programmation, sémantique, modélisation et vérification formelles sont souhaitées pour le poste. En outre, vous présentez une appétence pour le développement d'outils, la validation expérimentale sur plate-forme et la simulation. Des compétences en C++, Java et Python seront utiles.

Vous disposez également d'une aisance tant à l'oral qu'à l'écrit en français et en anglais, êtes curieux, méthodique, autonome, motivé par la recherche en milieu industriel, avez un esprit de synthèse, êtes capable de vous intégrer à une équipe de recherche et de travailler en mode collaboratif.

Une première expérience en modélisation d'architecture logicielle répartie ou en virtualisation d'infrastructure réseau et traitement serait un plus. Une contribution à la soumission d'un article scientifique serait également fortement appréciée.

additional information

Cette thèse sera l'occasion d'évoluer au sein d'un groupe à dimension internationale, et de mener des activités de recherche sur des sujets pointus dans le domaine de la transformation des infrastructures de l'opérateur, rapprochant les technologies du réseau des technologies IT.

Elle sera co-encadrée par Orange et l'INRIA dans le cadre du laboratoire commun I/O Lab. Elle s'appuiera sur l'expertise de l'INRIA tant au niveau de l'ingénierie des infrastructures logicielles largement distribuées que sur la modélisation formelle. Elle bénéficiera en outre de l'expérience de l'équipe d'accueil MCA sur les plates-formes de gestion d'infrastructure. La perspective de mener les travaux de recherche au sein d'Orange Labs en collaboration avec un établissement académique de recherche offrira une opportunité rare de développement d'expertise et de son application directe dans les projets d'une entreprise innovante.

Vous aurez l'occasion de participer à des conférences internationales afin de présenter vos travaux de recherche. Les résultats de cette thèse pourront également faire l'objet de dépôts de brevets.

Références

[1] Réseaux à la demande : Orange Business Services lance son offre Easy Go Network pour les multinationales, http://www.orange-business.com/fr/presse/reseaux-a-la-demande-orange-business-services-lance-son-offre-easy-go-network-pour-les

[2] La liste des dépendances de nano, https://user.oc-static.com/files/108001_109000/108259.png

[3] Software-Defined Networking: A perspective from within a Service Provider Environment, https://tools.ietf.org/html/rfc7149#page-11, M. Boucadair, C. Jacquenet, March 2014

[4] Automatic Configuration of Component Based Distributed Systems, Kon, 2000

[5] Report on Formal Management of Software Dependencies, Di Cosmo, 2006

[6] Dependency Management in Software Component Deployment, Belguidoum, 2006

[7] Optimal Provisioning in The Cloud Tech Report Aeolus, Di Cosmo, 2013

[8] Components as Location Graphs, Jean-Bernard Stefani, Springer 2015

[9] Vers une plateforme ouverte et programmable: GlobalOS, Blog de la recherche Orange, Marion Duprez, Karine Guillouard, Atoosa Hatefi, Mars 2016, https://recherche.orange.com/vers-une-plateforme-ouverte-et-programmable-globalos/

[10] J. A. Hewson, P. Anderson, and A. D. Gordon. A declarative approach to automated configuration. In 26th Large Installation System Administration Conference, LISA 2012. USENIX Association, 2012.

[11] M. Lienhardt, A. Schmitt, J.B. Stefani: Typing communicating component assemblages. GPCE 2008.

[12] R. Di Cosmo, J. Mauro, S. Zacchiroli, and G. Zavattaro. Aeolus: A component model for the cloud. Information and Computation, 239, 2014.

department

La thèse se déroulera dans le département « Fixed and Convergent Multiservices Architecture networks » d'Orange Labs, au sein de l'équipe MCA «Multi access Convergence Architecture», qui a pour mission de définir les futures architectures des réseaux et IT et d'anticiper les évolutions des infrastructures d'opérateur.

Objectif scientifique de la thèse - verrous à lever

L'objectif de la thèse est de développer une modélisation formelle de la gestion de dépendances pour le déploiement et la reconfiguration dans une infrastructure, dite GlobalOS, convergente IT et réseau, massivement répartie et évolutive, en vue d'élaborer des règles de vérification et de validation automatiques.

A partir des travaux cités préalablement, il s'agit entre autres de :

·  identifier les différentes natures de dépendances à mettre en oeuvre dans une infrastructure GlobalOS avec un accent sur les contraintes réseau ;
·  identifier les différents niveaux de résolution de dépendances et les processus de décisions associés selon les vues d'administration potentielles (par ex. service, infrastructure, gestion…) ;
·  formaliser en langage logique la description des dépendances de déploiement et de reconfiguration ;
·  formaliser les règles de vérification et de validation de la description préalablement au déploiement ou en cours d'exécution pour permettre une reconfiguration à chaud ;
·  formaliser les problèmes de cohérence, les tolérances aux fautes détectées et les corrections ;
·  mettre en oeuvre des validations partielles par vue ou plan d'administration.

Les principaux résultats attendus par Orange sont d'une part, un langage de description de configurations, avec une implémentation de référence, et d'autre part, son outillage à des fins de vérification (e.g., vérifier la faisabilité et la correction de configurations), en exploitant des outils tels qu'un solveur de contraintes (e.g., [10]), un système de vérification d'assemblage (e.g., [11]), ou un système de vérification de la faisabilité de déploiement / redéploiement (e.g., la solution Aeolus qui formalise les dépendances et le cycle de vie des composants impliqués [12]).

Ils devront permettre notamment de contribuer aux communautés opensource (e.g., ONAP : Open Network Automation Platform), dans le domaine de la gestion des infrastructures distribuées (e.g., 5G, Fog ou Edge computing, IoT).

Approche méthodologique-planning

L'approche méthodologique proposée pourra suivre les étapes suivantes :

M0-M6 :

·  Etat de l'art sur la modélisation des ressources et sur les langages de description formelle pour la vérification et la gestion des dépendances
·  Prise en main d'outils de description et de vérification

M7-M15

·  Sélection ou proposition d'une formalisation et d'un langage de description destinés à la résolution de dépendances et à la prise en compte de contraintes de l'infrastructure GlobalOS (réseau, placement, disponibilité de ressources…)

M16-M24

·  Implémentation de la solution et des outils de vérification associés (e.g., solveur de contraintes, vérification d'assemblage…)
·  Expérimentation et validation

M24-M30

·  Mise en place d'une démonstration sur un cas d'usage spécifique (e.g., Fog ou 5G)

M31-M36

·  Rédaction du rapport de thèse

Ces travaux pourront donner lieu à des brevets, à des publications dans des conférences et des journaux internationaux renommés et à des démonstrations dans des salons.

contract

Thesis