Le but de cette thèse est d’étudier et d’évaluer le rôle de la virtualisation des réseau de diffusion de contenu. Nous proposons une implémentation d’une architecture CDN permettant à un opérateur de réseau de virtualiser son infrastructure CDN et de la louer à des fournisseurs de contenu. Afin d’avoir une allocation optimale des ressources, nous proposons une méthode qui combine les informations fournies lors de la demande par le fournisseur de contenu avec les données du réseau et de l’infrastructure de calcul. Nous avons modélisé ce problème d’allocation de ressources en problème d’optimisation, résolu par un algorithme. Les résultats obtenues donnent suite à la proposition d’algorithmes et d’heuristiques de placement pour l’allocation conjointe de vCPU-à-VM et le placement des VMs dans les Pms. / The goal of this thesis is to study and evaluate the role a Virtual CDNs in improving the end-users QoE while saving on service providers’ costs and service availability. First, we present the design and implementation of an architecture for on-demand deployment of a vCDN infrastructure over a telco cloud. Second, we propose different algorithms for solving the Virtual Network Function (VNF) placement problem. We propose a polynomialtime heuristic algorithms to solve a relaxed version of the problem’s assumptions, we show experimentally that the derived solutions are close to the optimal. Finally, we study and evaluate solutions for the placement of VNF at the edge, by moving from the traditional central cloud to the edge one. We have also shown how our method can reduce delays and still provide a highly-available service.

L’objectif de cette thèse est de présenter de nouveaux algorithmes de répartition des ressources sous la forme de machines virtuelles (VMs) et fonction de réseau virtuel (VNFs) dans les Clouds et réseaux de diffusion de contenu (CDNs). La thèse comprend deux principales parties: la première se concentre sur la rentabilité des Clouds distribués, et développe ensuite les raisons d’optimiser les coûts ainsi que les émissions de carbone. Cette partie comprend quatre contributions. La première contribution est une étude de l’état de l’art sur la répartition des coûts et des émissions de carbone dans les environnements de clouds distribués. La deuxième contribution propose une méthode d’allocation des ressources, appelée NACER, pour les clouds distribués. La troisième contribution présente une méthode de placement VM efficace en termes de coûts et de carbone (appelée CACEV) pour les clouds distribués verts. Pour obtenir une meilleure performance, la quatrième contribution propose une méthode dynamique de placement VM (D-CACEV) pour les clouds distribués. La deuxième partie propose des algorithmes de placement de VNFs dans les Clouds et réseaux de CDNs pour optimiser les coûts. Cette partie comprend cinq contributions. Une étude de l’état de l’art sur les solutions proposées est le but de la première contribition. La deuxième contribution propose une méthode d’allocation des ressources, appelée CCVP, pour le provisionnement de service réseau dans les clouds et réseaux de ISP. La troisième contribution implémente le résultat de l’algorithme CCVP dans une plateforme réelle. La quatrième contribution considère l’effet de la permutation de VNFs dans les chaîne de services et la cinquième contribution explique le placement de VNFs pour les services à valeur ajoutée dans les CDNs / High energy costs and carbon emissions are two significant problems in distributed computing domain, such as distributed clouds and Content Delivery Networks (CDNs). Resource allocation methods (e.g., in form of Virtual Machine (VM) or Virtual Network Function (VNF) placement algorithms) have a direct effect on cost, carbon emission and Quality of Service (QoS). This thesis includes three related parts. First, it targets the problem of resource allocation (i.e., in the form of network aware VM placement algorithms) for distributed clouds and proposes cost and carbon emission efficient resource allocation algorithms for green distributed clouds. Due to the similarity of the network-aware VM placement problem in distributed clouds with a VNF placement problem, the second part of the thesis, getting experience from the first part, proposes a new cost efficient resource allocation algorithm (i.e., VNF placement) for network service provision in data centers and Internet Service Provider (ISP) network. Finally, the last part of the thesis presents new cost efficient resource allocation algorithms (i.e., VNF placement) for value-added service provisioning in NFV-based CDNs