Le secteur des Technologies de l’Information et de la Communication (TIC) est en pleine croissance en raison de l'augmentation du nombre d’utilisateurs d’Internet et de la démocratisation des services numériques, entraînant une empreinte carbone non négligeable et toujours croissante. La part des émissions de gaz à effet de serre (GES) liées aux TIC est estimée entre 1,8% et 3,9% des émissions mondiales en 2020, avec un risque de presque doubler et d’atteindre plus de 7% d'ici à 2025. Les datacenters sont au cœur de cette croissance, estimés d'être responsables d'une part importante des émissions de GES du secteur des TIC (allant de 17% à 45% en 2020) et à consommer environ 1% de l'électricité mondiale en 2018.
De nombreux leviers existent et peuvent aider les fournisseurs de cloud et les gestionnaires de datacenters à réduire certains de ces impacts. Ces leviers peuvent opérer sur de multiples facettes telles que l’extinction de ressources inutilisées, le ralentissement de ressources pour s’adapter aux besoins réels des applications et services, l’optimisation ou la consolidation des services pour réduire le nombre de ressources physiques mobilisées. Ces leviers peuvent être très hétérogènes et impliquer du matériel informatique, des couches logicielles ou des contraintes plus logistiques à l’échelle des datacenters. Activer, désactiver et orchestrer ces leviers à grande échelle est un réel enjeu permettant des gains potentiels en termes de réduction de la consommation énergétique et des émissions de dioxyde de carbone.
Dans cette thèse, nous abordons la modélisation, évaluation et gestion de leviers hétérogènes dans le contexte d'un datacenter cloud à grande échelle en proposant pour la première fois la combinaison de leviers hétérogènes : à la fois technologiques (allumage/extinction de ressources, migration, ralentissement) et logistiques (installation de nouvelles machines, décommissionnement, changement fonctionnels ou géographiques de ressources IT).
Dans un premier temps, nous proposons une modélisation des leviers hétérogènes couvrant les impacts, les coûts et les combinaisons des leviers, les concepts de Gantt Chart environnemental contenant des leviers appliqués à l'infrastructure du fournisseur de cloud et d'un environnement logiciel de gestion des leviers qui vise à améliorer les performances énergétiques et environnementales globales de l'ensemble de l'infrastructure d'un fournisseur de cloud. Ensuite, nous abordons le suivi et la collecte de métriques, incluant des données énergétiques et environnementales. Nous discutons de la mesure de la puissance et de l’énergie et effectuons une comparaison expérimentale des wattmètres logiciels. Par la suite, nous étudions un levier technologique unique en effectuant une analyse approfondie du levier Intel RAPL à des fins de plafonnement de la puissance sur un ensemble de nœuds hétérogènes pour une variété de charges de travail gourmandes en CPU et en mémoire. Finalement, nous validons la modélisation des leviers hétérogènes proposée à grande échelle en explorant trois scénarios distincts qui montrent la pertinence de l’approche proposée en termes de gestion des ressources et de réduction des impacts potentiels.
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