Tolérance aux pannes dans des environnements de calcul parallèle et distribué : optimisation des stratégies de sauvegarde/reprise et ordonnancement. (Fault tolerance in the parallel and distributed environments : optimizing the checkpoint restart strategy and scheduling)

Le passage de l'echelle des nouvelles plates-formes de calcul parallele et distribue souleve de nombreux defis scientifiques. A terme, il est envisageable de voir apparaitre des applications composees d'un milliard de processus executes sur des systemes a un million de coeurs. Cette augmentation fulgurante du nombre de processeurs pose un defi de resilience incontournable, puisque ces applications devraient faire face a plusieurs pannes par jours. Pour assurer une bonne execution dans ce contexte hautement perturbe par des interruptions, de nombreuses techniques de tolerance aux pannes telle que l'approche de sauvegarde et reprise (checkpoint) ont ete imaginees et etudiees. Cependant, l'integration de ces approches de tolerance aux pannes dans le couple forme par l'application et la plate-forme d'execution souleve des problematiques d'optimisation pour determiner le compromis entre le surcout induit par le mecanisme de tolerance aux pannes d'un cote et l'impact des pannes sur l'execution d'un autre cote. Dans la premiere partie de cette these nous concevons deux modeles de performance stochastique (minimisation de l'impact des pannes et du surcout des points de sauvegarde sur l'esperance du temps de completion de l'execution en fonction de la distribution d'inter-arrivees des pannes). Dans la premiere variante l'objectif est la minimisation de l'esperance du temps de completion en considerant que l'application est de nature preemptive. Nous exhibons dans ce cas de figure tout d'abord une expression analytique de la periode de sauvegarde optimale quand le taux de panne et le surcout des points de sauvegarde sont constants. Par contre dans le cas ou le taux de panne ou les surcouts des points de sauvegarde sont arbitraires nous presentons une approche numerique pour calculer l'ordonnancement optimal des points de sauvegarde. Dans la deuxieme variante, l'objectif est la minimisation de l'esperance de la quantite totale de temps perdu avant la premiere panne en considerant les applications de nature non-preemptive. Dans ce cas de figure, nous demontrons tout d'abord que si les surcouts des points sauvegarde sont arbitraires alors le probleme du meilleur ordonnancement des points de sauvegarde est NP-complet. Ensuite, nous exhibons un schema de programmation dynamique pour calculer un ordonnancement optimal. Dans la deuxieme partie de cette these nous nous focalisons sur la conception des strategies d'ordonnancement tolerant aux pannes qui optimisent a la fois le temps de completion de la derniere tâche et la probabilite de succes de l'application. Nous mettons en evidence dans ce cas de figure qu'en fonction de la nature de la distribution de pannes, les deux objectifs a optimiser sont tantot antagonistes, tantot congruents. Ensuite en fonction de la nature de distribution de pannes nous donnons des approches d'ordonnancement avec des ratios de performance garantis par rapport aux deux objectifs.