Direction de recherche : Alain GREINER

Co-encadrement : WAJSBÜRT Franck

Système de fichiers scalable pour architectures manycores à faible empreinte énergétique

Cette thèse porte sur l’étude des problèmes posés par l’implémentation d’un système de fichiers passant à l’échelle, pour un noyau de type UNIX sur une architecture manycore NUMA à cohérence de cache matérielle et à faible empreinte énergétique. Pour cette étude, nous prenons comme référence l’architecture manycore généraliste TSAR et le noyau de type UNIX ALMOS.
L’architecture manycore visée pose trois problèmes pour lesquels nous apportons des réponses après avoir décrit les solutions existantes. L’un de ces problèmes est spécifique à l’architecture TSAR tandis que les deux autres sont généraux.
Le premier problème concerne le support d’une mémoire physique plus grande que la mémoire virtuelle. Ceci est dû à l’espace d’adressage physique étendu de TSAR, lequel est 256 fois plus grand que l’espace d’adressage virtuel. Pour résoudre ce problème, nous avons profondément modifié la structure noyau pour le décomposer en plusieurs instances communicantes. La communication se fait alors principalement par passage de messages. Le deuxième problème concerne la stratégie de placement des structures du système de fichiers sur les nombreux bancs de mémoire. Pour résoudre ce problème, nous avons implémenté une stratégie de distribution uniforme des données sur les différents bancs de mémoire.
Le troisième problème concerne la synchronisation des accès concurrents. Pour résoudre ce problème, nous avons mis au point un mécanisme de synchronisation utilisant plusieurs mécanismes. En particulier, nous avons conçu un mécanisme lock-free efficace pour synchroniser les accès faits par plusieurs lecteurs et un écrivain.
Les résultats expérimentaux montrent que : (1) l’utilisation d’une structure composée de plusieurs instances communicantes ne dégrade pas les performances du noyau et peut même les augmenter ; (2) l’ensemble des solutions utilisées permettent d’avoir des résultats qui passent mieux à l’échelle que le noyau NetBSD ; (3) la stratégie de placement la plus adaptée aux systèmes de fichiers pour les architectures manycore est celle distribuant uniformément les données.

Publications 2014-2016

• 2016
  • M. Karaoui : “Système de fichiers scalable pour architectures manycores à faible empreinte énergétique”, soutenance de thèse, soutenance 28/06/2016, direction de recherche Greiner, Alain, co-encadrement : Wajsbürt, Franck (2016)
  • P.‑Y. Péneau, M. Karaoui, F. Wajsbürt : “Migration de processus pour un multi-noyau large échelle”, ComPAS 2016 - Conférence francophone d'informatique en Parallélisme, Architecture et Système, Lorient, France (2016)
  • M. Karaoui, P.‑Y. Péneau, Quentin L. Meunier, F. Wajsbürt, A. Greiner : “Exploiting Large Memory using 32-bit Energy-Efficient Manycore Architectures”, 10^th International Symposium on Embedded Multicore/Many-core Systems-on-Chip, Lyon, France, pp. 61-68, (IEEE) (2016)
• 2015
  • M. Karaoui, Quentin L. Meunier, F. Wajsbürt, A. Greiner : “GECOS : Mécanisme de synchronisation passant à l’échelle à plusieurs lecteurs et un écrivain pour structures chaînées”, Revue des Sciences et Technologies de l'Information - Série TSI : Technique et Science Informatiques, vol. 34, pp. 53-78, (Lavoisier) (2015)
• 2014
  • M. Karaoui, Quentin L. Meunier, F. Wajsbürt, A. Greiner : “Mécanisme de synchronisation scalable à plusieurs lecteurs et un écrivain”, Conférence en Parallélisme, Architecture et Systèmes, ComPAS 2014, Neuchâtel, Switzerland (2014)