No description available.

L'utilisation des systèmes informatiques est aujourd'hui en pleine évolution. Le modèle classique qui consiste à associer à chaque utilisateur une machine physique qu'il possède et dont il va exploiter les ressources devient de plus en plus obsolète. Aujourd'hui, les ressources informatiques que l'on utilise peuvent être distribuées n'importe où dans l'Internet et les postes de travail du quotidien ne sont plus systématiquement des machines réelles. Cette constatation met en avant deux phénomènes importants qui sont à l'origine de l'évolution de notre utilisation de l'informatique : le Cloud computing et la virtualisation. Le Cloud computing (ou informatique en nuage en français) permet à un utilisateur d'exploiter des ressources informatiques, de granularités potentiellement très différentes, pendant une durée variable, qui sont à disposition dans un nuage de ressources. L'utilisation de ces ressources est ensuite facturée à l'utilisateur. Ce modèle peut être bien sûr avantageux pour une entreprise qui peut s'appuyer sur des ressources informatiques potentiellement illimitées, qu'elle n'a pas nécessairement à administrer et gérer elle-même. Elle peut ainsi en tirer un gain de productivité et un gain financier. Du point de vue du propriétaire des machines physiques, le gain financier lié à la location des puissances de calcul est accentué par une maximisation de l'exploitation de ces machines par différents clients.L'informatique en nuage doit donc pouvoir s'adapter à la demande et facilement se reconfigurer. Une manière d'atteindre ces objectifs nécessite notamment l'utilisation de machines virtuelles et des techniques de virtualisation associées. Même si la virtualisation de ressources informatiques n'est pas née avec le Cloud, l'avènement du Cloud a considérablement augmenté son utilisation. L'ensemble des fournisseurs d'informatique en nuage s'appuient aujourd'hui sur des machines virtuelles, qui sont beaucoup plus facilement déployables et migrables que des machines réelles.Ainsi, s'il est indéniable que l'utilisation de la virtualisation apporte un véritable intérêt pour l'informatique d'aujourd'hui, il est par ailleurs évident que sa mise en œuvre ajoute une complexité aux systèmes informatiques, complexité à la fois logicielle (gestionnaire de machines virtuelles) et matérielle (nouveaux mécanismes d'assistance à la virtualisation intégrés dans les processeurs). A partir de ce constat, il est légitime de se poser la question de la sécurité informatique dans ce contexte où l'architecture des processeurs devient de plus en plus complexe, avec des modes de plus en plus privilégiés. Etant donné la complexité des systèmes informatiques, l'exploitation de vulnérabilités présentes dans les couches privilégiées ne risque-t-elle pas d'être très sérieuse pour le système global ? Étant donné la présence de plusieurs machines virtuelles, qui ne se font pas mutuellement confiance, au sein d'une même machine physique, est-il possible que l'exploitation d'une vulnérabilité soit réalisée par une machine virtuelle compromise ? N'est-il pas nécessaire d'envisager de nouvelles architectures de sécurité prenant en compte ces risques ?C'est à ces questions que cette thèse propose de répondre. En particulier, nous présentons un panorama des différents problèmes de sécurité dans des environnements virtualisés et des architectures matérielles actuelles. A partir de ce panorama, nous proposons dans nos travaux une architecture originale permettant de s'assurer de l'intégrité d'un logiciel s'exécutant sur un système informatique, quel que soit son niveau de privilège. Cette architecture est basée sur une utilisation mixte de logiciel (un hyperviseur de sécurité développé par nos soins, s'exécutant sur le processeur) et de matériel (un périphérique de confiance, autonome, que nous avons également développé). / Computer system are nowadays evolving quickly. The classical model which consists in associating a physical machine to every users is becoming obsolete. Today, computer resources we are using can be distributed any place on the Internet and usual workstations are not systematically a physical machine anymore. This fact is enlightening two important phenomenons which are leading the evolution of the usage we make of computers: the Cloud computing and hardware virtualization. The cloud computing enable users to exploit computers resources, with a fine grained granularity, with a non-predefined amount of time, which are available into a cloud of resources. The resource usage is then financially charged to the user. This model can be obviously profitable for a company which wants to lean on a potentially unlimited amount of resources, without administrating and managing it. A company can thereby increase its productivity and furthermore save money. From the physical machine owner point of view, the financial gain related to the leasing of computing power is multiplied by the optimization of machine usage by different clients. The cloud computing must be able to adapt quickly to a fluctuating demand a being able to reconfigure itself quickly. One way to reach these goals is dependant of the usage of virtual machines and the associated virtualization techniques. Even if computer resource virtualization has not been introduced by the cloud, the arrival of the cloud it substantially increased its usage. Nowadays, each cloud provider is using virtual machines, which are much more deployable and movable than physical machines. Virtualization of computer resources was before essentially based on software techniques. But the increasing usage of virtual machines, in particular in the cloud computing, leads the microprocessor manufacturers to include virtualization hardware assistance mechanisms. Theses hardware extensions enable on the one hand to make virtualization process easier et on the other hand earn performances. Thus, some technologies have been created, such as Intel VT-x and VT-d or AMD-V by AMD and virtualization extensions by ARM. Besides, virtualization process needs the implementation of extra functionalities, to be able to manage the different virtual machine, schedule them, isolate and share hardware resources like memory and peripherals. These different functionalities are in general handled by a virtual machine manager, whose work can be more or less eased by the characteristics of the processor on which it is executing.In general, these technologies are introducing new execution modes on the processors, more and more privileged and complex.Thus, even if we can see that virtualization is a real interest for modern computer science, it is either clear that its implementation is adding complexity to computer systems, at the same time software and hardwarecomplexity. From this observation, it is legitimate do ask the question about computer security in this context where the architecture of processors is becoming more and more complex, with more and more privileged execution modes. Given the presence of multiple virtual machine, which do not trust each other, in the same physical machine, is it possible that the exploitation of one vulnerability be carried out by a compromised virtual machine ? Isn't it necessary to consider new security architectures taking these risks into account?This thesis is trying to answer to these questions. In particular, we are introducing state of the art security issues in virtualized environment of modern architectures. Starting from this work, we are proposing an originalarchitecture ensuring the integrity of a software being executed on a computer system, regardless its privilege level. This architecture is both using software, a security hypervisor, and hardware, a trusted peripheral, we have both designed and implemented.

Cloud computing a connu un succès impressionnant au cours des dernières années. Cette expansion en permanence se manifeste clairement non seulement par l'omniprésence du Cloud dans les environnements académiques et industriels mais aussi par la hausse impressionnante du chiffre d'affaire des services Cloud. Ce succès important réalisé en peu de temps est achevé grâce à la caractéristique d'élasticité du Cloud. Afin de bien tirer profit de cette nouvelle architecture software et hardware, les fournisseurs de service Cloud requièrent des stratégies adéquates pour une gestion efficace des équipements physiques continuellement allouées à plusieurs clients simultanément. En effet, le fournisseur Cloud doit respecter le Service Level Agreement (SLA) et assurer la continuité de service afin de minimiser le coût des pénalités. Dans cette thèse, nous abordons la problématique de l'instanciation (i.e., mapping) des réseaux virtuels au sein du réseau coeur du Cloud tout en considérant la fiabilité des équipements physiques (i.e., routeurs et liens).Notre objectif principal est de maximiser le chiffre d'affaires du fournisseur Cloud par le biais de i) la maximisation du taux des réseaux virtuels acceptés dans le réseau coeur du Cloud etii) la minimisation des pénalités induites par les interruptions de service en raison de pannes des équipements du réseau. Il a été démontré que ce type de problème est NP-dur donc aucune solution optimale ne peut être calculée à large échelle. Premièrement, on a proposé un algorithme nommé PR-VNE qui favorise l'utilisation des équipements les plus fiables, lors de l'instanciation des réseaux virtuels, afin de minimiser l'impact néfaste des pannes. Cette proposition exploite les avantages de la métaheuristique de colonie d'abeilles pour assurer une qualité optimisée de mapping de la solution en termes d'optimalité. Il est à souligner que PR-VNE ne réserve aucune ressource de secours dans le cas où panne se présente. Deuxièmement, on a défini un algorithme qui adopte non seulement la stratégie préventive mais aussi un mécanisme curatif pour remédier aux pannes imprévisibles. Cet algorithme nommé CG-VNE est conçu par une modélisation basée sur la théorie des jeux. CG-VNE reconfigure (re-instancie) les ressources virtuelles impactées par les pannes dans d'autres équipements réseau sans pour autant réserver des ressources de secours. Finalement, on a considéré la vision macroscopique en définissant un algorithme qui traite un lot de requêtes tout en considérant la fiabilité. Cet algorithme nommé BR-VNE se base principalement sur la stratégie Monte-Carlo Tree Search pour trouver la meilleure séquence de mapping. L'évaluation des performances de nos propositions prouve leurs efficacités par rapport aux méthodes concurrentes de la littérature en terme de : i) taux de réseaux virtuels acceptés, ii) taux de requêtes impactées par les pannes et iii) revenu du fournisseur de service Cloud / Cloud computing has known an impressive success over the last few years and is continuously emerging personal and profesional life thanks to its elasticity, pricing model, etc. This innovative technology has attracted both industrial and research communities and becomes omnipresent.In order to take benefit from the Cloud expansion, providers require effecient management strategies to properly supply their physical capabilities such as network resources. Besides, Cloud providers have to respect the Service Level Agreements (SLA) and avoid any outage impact in order to guarantee the Cloud-based service continuity. In this thesis we tackle the problem of reliable virtual network embedding within the Cloud backbone by considering the impact of physical equipments' outages. Our main focus is to improve the provider's turnover by i) maximizing the acceptance rate of the incoming virtual networks issued from clients' requestand ii) minimizing the penalties induced by service disruption due to the physical failures. This optimization problem is NP-hard with multi-objective and non-linear formalization. To cope with this complexity and since reaching the optimal solution is computationally intractable, we propose different strategies that aim to respect the aformentionned objectives. First, we propose a preventive approach named PR-VNE that urges the use of reliable network resources in order to avoid the physical failures impact.PR-VNE strongly relies on the Artificial Bee Colony metaheuristic to reach an optimized solution. It should be highlighted that PR-VNE does not adopt a recovering mechanism to deal with the network outages. Second, we devise a new reactive approach named CG-VNE that does not consider any backup resources but re-embed the impacted virtual resources once an outage occurs in the underlying network. As well as this reactive mechanism, CG-VNE adopts the same preventive strategy like PR-VNE by avoiding the unreliable resources. It should be noted that CG-VNE is devised basing on a Game Theory framework by defining a collaborative mapping game. Finally, we deal with the survivable batch mapping problem that considers the embedding of a virtual networks set instead of one client request. We introduce a new reliable batch embedding strategy named BR-VNE that relies on Monte-Carlo Tree Search algorithm.BR-VNE delegates the embedding of one virtual network request to any online algorithm and focuses to find the best mapping sequence order. The performance evaluation of our algorithms leads to efficient results

Cette thèse porte sur l'élaboration d'un micro-noyau original de type hyperviseur, appelé Ker-ONE, permettant de gérer la virtualisation pour des systèmes embarqués sur des plateformes de type SoC et fournissant un environnement pour les machines virtuelles en temps réel. Nous avons simplifié l'architecture du micro-noyau en ne gardant que les caractéristiques essentielles requises pour la virtualisation, et fortement réduit la complexité de la conception du noyau. Sur cette base, nous avons mis en place un mécanisme capable de gérer des ressources reconfigurables dans un système supportant des machines virtuelles. Les accélérateurs matériels reconfigurables sont mappés en tant que dispositifs classiques dans chaque machine. Grâce à une gestion efficace de la mémoire dédiée, nous détectons automatiquement le besoins de ressources et permettons une allocation dynamique des ressources sur FPGA. Suite à diverses expériences et évaluations sur la plateforme Zynq-7000, combinant ARM et ressources FPGA, nous avons montré que Ker-ONE ne dégrade que très peu les performances en termes de temps d'exécution. Les surcoûts engendrés peuvent généralement être ignorés dans les applications réelles. Nous avons également étudié l'ordonnançabilité temps réel dans les machines virtuelles. Les résultats montrent que le respect de l'échéance des tâches temps réel est garanti. Nous avons également démontré que le noyau proposé est capable d'allouer des accélérateurs matériels très rapidement. / This thesis describes an original micro-kernel that manages virtualization and that provides an environment for real-time virtual machines. We have simplified the micro-kernel architecture by only keeping critical features required for virtualization, and massively reduced the kernel design complexity. Based on this micro-kernel, we have introduced a framework capable of DPR resource management in a virtual machine system. DPR accelerators are mapped as ordinary devices in each VM. Through dedicated memory management, our framework automatically detects the request for DPR resources and allocates them dynamically. According to various experiments and evaluations on the Zynq-7000 platform we have shown that Ker-ONE causes very low virtualization overheads, which can generally be ignored in real applications. We have also studied the real-time schedulability in virtual machines. The results show that RTOS tasks are guaranteed to be scheduled while meeting their intra-VM timing constraints. We have also demonstrated that the proposed framework is capable of virtual machine DPR allocation with low overhead.

Un hyperviseur est un logiciel qui virtualise les ressources d'une machine physique pour permettre à plusieurs systèmes d'exploitation invités de s'exécuter simultanément dessus. L'hyperviseur étant le gestionnaire des ressources, un bug peut être critique pour les systèmes invités. Dans cette thèse nous nous intéressons aux propriétés d'isolation de la mémoire d'un hyperviseur de type 1, qui virtualise la mémoire en utilisant des Shadow Page Tables. Plus précisément, nous présentons un modèle concret et un modèle abstrait de l'hyperviseur, et nous prouvons formellement que les systèmes d'exploitation invités ne peuvent pas altérer ou accéder aux données privées des autres s'ils n'en ont pas la permission. Nous utilisons le langage et l'assistant de preuve développés par Prove & Run pour ce faire. Le modèle concret comporte beaucoup d'optimisations, qui rendent les structures de données et les algorithmes complexes, il est donc difficile de raisonner dessus. C'est pourquoi nous construisons un modèle abstrait dans lequel il est plus facile de raisonner. Nous prouvons les propriétés sur le modèle abstrait, et nous prouvons formellement sa correspondance avec le modèle concret, de telle manière que les preuves sur le modèle abstrait s'appliquent au modèle concret. La preuve correspondance n'est valable que pour des états concrets qui respectent certaines propriétés, nous prouvons que ces propriétés sont des invariants du système concret. La preuve s'articule donc en trois phases : la preuve d'invariants au niveau concret, la preuve de correspondance entre les modèles abstraits et concret, et la preuve des propriétés de sécurité au niveau abstrait. / A hypervisor is a software which virtualizes hardware resources, allowing several guest operating systems to run simultaneously on the same machine. Since the hypervisor manages the access to resources, a bug can be critical for the guest Oses. In this thesis, we focus on memory isolation properties of a type 1 hypervisor, which virtualizes memory using Shadow Page Tables. More precisely, we present a low-level and a high-level model of the hypervisor, and we formally prove that guest OSes cannot access or tamper with private data of other guests, unless they have the authorization to do so. We use the language and the proof assistant developed by Prove & Run. There are many optimizations in the low-level model, which makes the data structures and algorithms complexes. It is therefore difficult to reason on such a model. To circumvent this issue, we design an abstract model in which it is easier to reason. We prove properties on the abstract model, and we prove its correspondence with the low-level model, in such a way that properties proved on the abstract model also hold for the low-level model. The correspondence proof is valid only for low-level states which respect some properties. We prove that these properties are invariants of the low-level system. The proof can be divided into three parts : the proof of invariants preservation on the low-level, the proof of correspondence between abstract and low-level models, and proof of the security properties on the abstract level.

De nos jours, les véhicules intègrent de plus en plus de systèmes interconnectés. Ces systèmes ont des fonctions aussi nombreuses que complexes et sont soumis à des contraintes de sureté de fonctionnement (dont le temps réel) mais également de plus en plus de sécurité. Avec l'apparition des véhicules connectés, il devient nécessaire de faire communiquer ces différents systèmes, tant pour les gérer au niveau véhiculaire que potentiellement à distance. Faire communiquer ces différents réseaux, a fortiori dans les véhicules militaires, implique la prise en compte de diverses contraintes. Ces contraintes nécessitent d'être traitées par des éléments en coupure entre les différents systèmes. Un tel élément est alors en charge de protéger ces derniers en termes de sûreté de fonctionnement et de sécurité mais doit également assurer un transfert efficace et borné de l'information. Dans cette thèse, nous avons proposé une architecture logicielle de passerelle permettant de répondre à ces différentes contraintes et d'assurer ainsi l'interconnexion de tous ces systèmes. La solution se présente comme un framework permettant d'intégrer divers modules sur une architecture partitionnée et sûre, afin de pouvoir répondre à divers besoins spécifiques aux systèmes véhiculaires / Nowadays, vehicular systems are composed of more and more interconnected systems. Those systems manage a lot of complex functions and must comply with various safety-critical requirements (such as real-time) but also more and more with security requirements. With the new connected vehicles, it is necessary to make these various systems communicate, in order to manage locally or remotely the overall vetronic system. Make these systems communicate, moreover in military vehicles, implies to support various constraints. Theses constraints need to be supported by specific elements, used as gateways between each vehicle system needing external communication. This gateway has to protect each system in term of safety and security, but also has to guarantee an efficient upper-bounded transfer between them. In this thesis, we have proposed a software architecture for these gateways, compliant with the various vehicular security and safety requirements. The solution is proposed as a framework, supporting a modular configuration and able to aggregate various modules on a partitioned software architecture. Such an aggregation is then able to respond to the various vehicular specific needs such as security and real-time

Le processus d'approvisionnement d'une machine virtuelle (VM) ou d'un conteneur est une succession de trois étapes complexes : (i) la phase d’ordonnancement qui consiste à affecter la VM / le conteneur sur un nœud de calcul ; (ii) le transfert de l'image disque associée vers ce nœud de calcul ; (iii) et l'exécution du processus de démarrage (généralement connu sous le terme « boot »). En fonction des besoins de l’application virtualisée et de l’état de la plate-forme, chacune de ces trois phases peut avoir une durée plus ou moins importante. Si de nombreux travaux se sont concentrés sur l’optimisation des deux premières étapes, la littérature couvre que partiellement les défis liés à la dernière. Cela est surprenant car des études ont montré que le temps de démarrage peut atteindre l’ordre de la minute dans certaines conditions. Durée que nous avons confirmée grâce à une étude préliminaire visant à quantifier le temps de démarrage, notamment dans des scénarios où le ratio de consolidation est élevé. Pour comprendre les principales raisons de ces durées, nous avons effectué en jusqu'à 15000 expériences au dessus de l’infrastructure Grid5000. Chacune de ces expériences a eu pour but d’étudier le processus de démarrage selon différentes conditions environnementales. Les résultats ont montré que les opérations d'entrée/sorties liées au processus de démarrage étaient les plus coûteuses. Afin d’y remédier, nous défendons dans cette thèse la conception d'un mécanisme dédié permettant de limiter le nombre d’entrées/sorties générées lors du processus de démarrage. Nous démontrons la pertinence de notre proposition en évaluant le prototype YOLO (You Only LoadOnce). Grâce à YOLO, la durée de démarrage peut être accélérée de 2 à 13 fois pour les VM et jusqu’à 2 fois pour les conteneurs. Au delà de l’aspect performance, il convient de noter que la façon dont YOLO a été conçu permet de l’appliquer à d’autres types de technologies devirtualisation / conteneurisation. / The provisioning process of a VirtualMachine (VM) or a container is a succession of three complex stages : (i) scheduling theVM / Container to an appropriate compute node ;(ii) transferring the VM / Container image to that compute node from a repository ; (iii) and finally performing the VM / Container boot process. Depending on the properties of the client’s request and the status of the platform, each of these three phases can impact the total duration of the provisioning operation. While many works focused on optimizing the two first stages, only few works investigated the impact of the boot duration. This comes to us as a surprise as a preliminary study we conducted showed the boot time of a VM / Container can last up to a few minutes in high consolidated scenarios. To understand the major reasons for such overheads, we performed on top of Grid'5000 up to 15k experiments, booting VM / Containerunder different environmental conditions. The results showed that the most influential factor is the I/O operations. To accelerate the boot process, we defend in this thesis, the design of a dedicated mechanism to mitigate the number of generated I/O operations. We demonstrated the relevance of this proposal by discussing a first prototype entitled YOLO (You Only LoadOnce). Thanks to YOLO, the boot duration can be faster 2-13 times for VMs and 2 times for containers. Finally, it is noteworthy to mention that the way YOLO has been designed enables it to be easily applied to other types of virtualization (e.g., Xen) and containerization technologies.

Au cours des dernières années, la croissance des architectures de réseaux de télécommunication a rapidement augmenté pour suivre un trafic en plein essor. En outre, leur consommation d'énergie est devenue un enjeu Important, tant pour son impact économique qu'écologique. De multiples approches ont été proposées pour la réduire. Dans cette thèse, nous nous concentrons sur l'approche Energy Aware Routing (EAR) qui consiste à fournir un routage valide tout en diminuant le nombre d'équipements réseau actifs. Cependant, les réseaux actuels ne sont pas adaptés au déploiement de politiques vertes globales en raison de leur gestion distribuée et de la nature fermée des périphériques réseau actuels. Les paradigmes de Software Defined Network (SDN) et de Network Function Virtualization (NFV) promettent de faciliter le déploiement de politiques vertes. En effet, le premier sépare le plan de contrôle et de données et offre donc une gestion centralisée du réseau. Le second propose de découpler le logiciel et le matériel des fonctions réseau et permet une plus grande flexibilité dans la création et la gestion des services réseau. Dans cette thèse, nous nous concentrons sur les défis posés par ces paradigmes pour le déploiement de politiques EAR. Nous consacrons les deux premières parties aux SDNs. Nous étudions d'abord les contraintes de taille de table de routage causées par la complexité accrue des règles, puis le déploiement progressif de périphériques SDN dans un réseau actuel. Nous concentrons notre attention sur NFV dans la dernière partie, et plus particulièrement nous étudions les chaines de fonctions de services. / In the recent years, the growth of the architecture of telecommunication networks has been quickly increasing to keep up with a booming traffic. Moreover, the energy consumption of these infrastructures is becoming a growing issue, both for its economic and ecological impact. Multiple approaches were proposed to reduce the networks' power consumption such as decreasing the number of active elements. Indeed, networks are designed to handle high traffic, e.g., during the day, but are over-provisioned during the night. In this thesis, we focus on disabling links and routers inside the network while keeping a valid routing. This approach is known as Energy Aware Routing (EAR). However current networks are not adapted to support the deployment of network-wide green policies due to their distributed management and the black-box nature of current network devices. The SDN and NFV paradigms bear the promise of bringing green policies to reality. The first one decouples the control and data plane and thus enable a centralized control of the network. The second one proposes to decouple the software and hardware of network functions and allows more flexibility in the creation and management of network services. In this thesis, we focus on the challenges brought by these two paradigms for the deployment of EAR policies. We dedicated the first two parts to the SDN paradigm. We first study the forwarding table size constraints due to an Increased complexity of rules. We then study the progressive deployment of SDN devices alongside legacy ones. We focus our attention on the NFV paradigm in the last part, and more particularly, we study the Service Function Chaining problem.

Mobile cloud computing, having embraced the ideas like computation ooading, mandates a low latency, high speed network to satisfy the quality of service and usability assurances for mobile applications. Networking performance of clouds based on Xen and Vmware virtualisation solutions has been extensively studied by researchers, although, they have mostly been focused on network throughput and bandwidth metrics. This work focuses on the measurement and analysis of networking performance of VMs in a small, KVM based data centre, emphasising the role of virtualisation overheads in the Host-VM latency and eventually to the overall latency experienced by remote clients. We also present some useful tools such as Driftanalyser, VirtoCalc and Trotter that we developed for carrying out specific measurements and analysis. Our work proves that an increase in a VM's CPU workload has direct implications on the network Round trip times. We also show that Virtualisation Overheads (VO) have significant bearing on the end to end latency and can contribute up to 70% of the round trip time between the Host and VM. Furthermore, we thoroughly study Latency due to Virtualisation Overheads as a networking performance metric and analyse the impact of CPU loads and networking workloads on it. We also analyse the resource sharing patterns and their effects amongst VMs of different sizes on the same Host. Finally, having observed a dependency between network performance of a VM and the Host CPU load, we suggest that in a KVM based cloud installation, workload profiling and optimum processor pinning mechanism can be e ectively utilised to regulate network performance of the VMs. The ndings from this research work are applicable to optimising latency oriented VM provisioning in the cloud data centres, which would benefit most latency sensitive mobile cloud applications. / Mobil cloud computing, har anammat ideerna som beräknings avlastning, att en låg latens, höghastighetsnät för att tillfredsställa tjänsternas kvalitet och användbarhet garantier för mobila applikationer. Nätverks prestanda moln baserade på Xen och VMware virtualiseringslösningar har studerats av forskare, även om de har mestadels fokuserat på nätverksgenomströmning och bandbredd statistik. Arbetet är inriktat på mätning och analys av nätverksprestanda i virtuella maskiner i en liten, KVM baserade datacenter, betonar betydelsen av virtualiserings omkostnader i värd-VM latens och så småningom till den totala fördröjningen upplevs av fjärrklienter. Wealso presentera några användbara verktyg som Driftanalyser, VirtoCalc och Trotter som vi utvecklat för att utföra specifika mätningar och analyser. Vårt arbete visar att en ökning av en VM processor arbetsbelastning har direkta konsekvenser för nätverket Round restider. Vi visar också att Virtualiserings omkostnader (VO) har stor betydelse för början till slut latens och kan bidra med upp till 70 % av rundtrippstid mellan värd och VM. Dessutom är vi noga studera Latency grund Virtualiserings Omkostnader som en nätverksprestanda och undersöka effekterna av CPU-belastning och nätverks arbetsbelastning på den. Vi analyserar också de resursdelningsmönster och deras effekter bland virtuella maskiner i olika storlekar på samma värd. Slutligen, efter att ha observerat ett beroende mellan nätverksprestanda i ett VM och värd CPU belastning, föreslar vi att i en KVM baserad moln installation, arbetsbelastning profilering och optimal processor pinning mekanism kan anvandas effektivt för att reglera VM nätverksprestanda. Resultaten från denna forskning gäller att optimera latens orienterade VM provisione i molnet datacenter, som skulle dra störst latency känsliga mobila molnapplikationer.

The domain specific language P4 is a novel initiative which extends the Software-Defined Networking (SDN) paradigm by allowing for data plane programmability. Network virtualisation is a class of network technologies which can be used to abstract the addressing in a network, allowing multiple tenants to utilise the network resources while being agnostic to the underlying network and the other tenants. In other words, twins of tenants using the same addresses can co-exist on the same underlying network. If a twin is a distributed network, it may even be spread out across multiple sites which are connected to a common backbone. In this study, network virtualisation using P4 is evaluated with emphasis on scalability in terms of number of twins and sites. A set of potential network virtualisation technologies are identified and categorised. Based on this categorisation, two variations of network virtualisation are implemented on the P4 capable software switch BMv2 and the performance of both variations are evaluated against the non-P4 solution Linux bridge. Linux bridge was found to yield 451 times more useful bandwidth than the best performing P4 implementation on BMv2, while also learning MAC addresses faster and generating less traffic on the backbone. It is concluded that the performance of network virtualisation implemented and running on BMv2 is worse compared to the non-P4 solution Linux bridge.