De nos jours, des processeurs à mémoire partagée cohérente ayant jusqu’à 100 coresintégrés sur la même puce sont une réalité et des processeurs many-cores ayant plusieurs centaines, voire, un millier de cores sont à prévoir prochainement.Dans ces architectures, la question de la localité du trafic lié aux miss decaches L1 (data, instruction et TLB) est primordiale à la fois pour passer àl’échelle et pour réduire la consommation électrique (énergie consommée par bittransféré). Notre thèse est que : (i) la gestion de la localité des accès mémoiredoit être prise en compte au niveau du noyau du système d’exploitation et elle doitêtre effectuée d’une manière transparente aux applications utilisateur; et (ii) les noyaux monolithiques actuels sont incapables de renforcer la localité des accès mémoire des threads d’une même application parallèle, car la notion de threadsdans ces noyaux est intrinsèquement inadaptée pour les processeurs many-cores.Par conséquent, nous pensons que la démarche suivie jusqu’à présent pour faireévoluer les noyaux monolithiques n’est pas suffisante et qu’il est impératif demettre la question de la localité des accès mémoire au centre de cette évolution.Pour prouver notre thèse, nous avons conçu et réalisé ALMOS (Advanced Locality Management Operating System), un système d’exploitation expérimental à base de noyau monolithique distribué. ALMOS dispose d’un nouveau concept de thread, nommé Processus Hybrides. Il permet à son noyau de renforcer, d’une manière transparente, la localité des accès mémoire liés à l'exécution de chaque thread. La gestion des ressources (cores et mémoires physiques) dans le noyau d’ALMOS est distribuée renforçant la localité des accès mémoire lors de la réalisation des services systèmes. La prise de décision concernant l’allocation mémoire, le placement des tâches et l’équilibrage de charge dans le noyau d’ALMOS est décentralisée, multi-critères et sans prise de verrou. Elle repose sur une infrastructure distribuée coordonnant d’une manière scalable l’accès aux ressources.En utilisant le prototype virtuel précis au cycle et au bit près du processeur many-core TSAR, nous avons expérimentalement démontré que : (i) les performances(scalabilité et temps d’exécution) du schéma d'ordonnancement distribué du noyaud’ALMOS sur 256 cores dépassent celles des noyaux monolithiques existants; (ii) la réalisation répartie de l’appel système fork permet de passer à l’échellece service système sur 512 cores; (iii) le coût de la mise à jour de l’infrastructure distribué de prise de décisions du noyau d’ALMOS ne nécessiteque 0.05% de la puissance de calcul totale du processeur TSAR; (iv) les performances(scalabilité, temps d’exécution et trafic distant) de la stratégie d’affinitémémoire du noyau d’ALMOS, nommé Auto-Next-Touch, dépassent celles des deuxstratégies First-Touch et Interleave sur 64 cores; (v) le modèle de processushybrides d’ALMOS permet de passer à l’échelle deux applications hautementmulti-threads existantes sur 256 cores et une troisième sur 1024 cores; et enfin (vi) le couple ALMOS/TSAR (64 cores) offre systématiquement une bien meilleure scalabilité que le couple Linux/AMD (Interlagos 64 cores) pour 8 applications de classe HPC et traitement d’images. / Nowadays, single-chip cache-coherent many-core processors having up to 100 coresare a reality. Many-cores with hundreds or even a thousand of cores are planned in the near future. In theses architectures, the question of the locality of L1 cache-miss related traffic (data, instruction and TLB) is essential for both scalability and power consumption (energy by moved bit). Our thesis is that: (i) handling the locality of memory accesses should be done at kernel level of an operating system in a transparent manner to user applications; and (ii) the current monolithic kernels are not able to enforce the locality of memory accesses of multi-threaded applications, because the concept of thread in these kernels is inherently unsuitable for many-core processors. Therefore, we believe that the evolution approach of monolithic kernels undertaken until now is insufficient and it is imperative to put the question of the locality of memory accesses in the heart of this evolution.To prove our thesis, we designed and implemented ALMOS (Advanced Locality Management Operating System), an experimental operating system based on a distributed monolithic kernel. ALMOS has a new concept of thread, called Hybrid Process. It allows its kernel to enforce the locality of memory accesses of each thread. The resources (cores and physical memory) management in ALMOS's kernel is distributed enforcing the locality of memory accesses when performing system services. Decision making regarding memory allocation, tasks placement and load balancing in ALMOS's kernel is decentralized, multi-criteria and without locking. It is based on a distributed infrastructure coordinating, in a scalable manner, the accesses to resources.Using the cycle accurate and bit accurate virtual prototype of TSAR many-core processor, we experimentally demonstrated that: (i) performance (scalability and execution time) on 256 cores of the distributed scheduling scheme of ALMOS's kernel outperform those of the shared scheduling scheme found in existing monolithic kernels; (ii) distributed realization of the fork system call enables this system service to scale on 512 cores; (iii) updating the distrusted decision-making infrastructure of ALMOS's kernel costs just 0.05 % of the total computing power of TSAR processor; (iv) performance (scalability, execution time and remote traffic) of memory affinity strategy of ALMOS's kernel, called Auto-Next-Touch, outperform those of two existing strategies First-Touch and Interleave on 64 cores; (v) concept of Hybrid Process of ALMOS's kernel scales up two existing highly multi-threads applications on 256 cores and a third one on 1024 cores; and finally (vi) the couple ALMOS/TSAR (64 cores) gives systematically much better scalability than the couple Linux/AMD (Interlagos 64 cores) for 8 multi-threads applications belonging to HPC and image processing domains.

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. / In this thesis we study the problems of implementing a UNIX-like scalable file system on a hardware cache coherent NUMA manycore architecture. To this end, we use the TSAR manycore architecture and ALMOS, a UNIX-like operating system.The TSAR architecture presents, from the operating system point of view, three problems to which we offer a set of solutions. One of these problems is specific to the TSAR architecture while the others are common to existing coherent NUMA manycore.The first problem concerns the support of a physical memory that is larger than the virtual memory. This is due to the extended physical address space of TSAR, which is 256 times bigger than the virtual address space. To resolve this problem, we modified the structure of the kernel to decompose it into multiple communicating units.The second problem is the placement strategy to be used on the file system structures. To solve this problem, we implemented a strategy that evenly distributes the data on the different memory banks.The third problem is the synchronization of concurrent accesses to the file system. Our solution to resolve this problem uses multiple mechanisms. In particular, the solution uses an efficient lock-free mechanism that we designed, which synchronizes the accesses between several readers and a single writer.Experimental results show that: (1) structuring the kernel into multiple units does not deteriorate the performance and may even improve them; (2) our set of solutions allow us to give performances that scale better than NetBSD; (3) the placement strategy which distributes evenly the data is the most adapted for manycore architectures.

La virtualisation des infrastructures est devenue un des enjeux majeurs dans la recherche, qui fournissent des consommations d'énergie moindres et des nouvelles opportunités. Face à de multiples menaces et des mécanismes de défense hétérogènes, l'approche autonomique propose une gestion simplifiée, robuste et plus efficace de la sécurité du cloud. Aujourd'hui, les solutions existantes s'adaptent difficilement. Il manque des politiques de sécurité flexibles, une défense multi-niveaux, des contrôles à granularité variable, ou encore une architecture de sécurité ouverte. Ce mémoire présente VESPA, une architecture d'autoprotection pour les infrastructures cloud. VESPA est construit autour de politiques qui peuvent réguler la sécurité à plusieurs niveaux. La coordination flexible entre les boucles d'autoprotection réalise un large spectre de stratégies de sécurité comme des détections et des réactions sur plusieurs niveaux. Une architecture extensible multi plans permet d'intégrer simplement des éléments déjà présents. Depuis peu, les attaques les plus critiques contre les infrastructures cloud visent la brique la plus sensible: l'hyperviseur. Le vecteur d'attaque principal est un pilote de périphérique mal confiné. Les mécanismes de défense mis en jeu sont statiques et difficile à gérer. Nous proposons une approche différente avec KungFuVisor, un canevas logiciel pour créer des hyperviseurs autoprotégés spécialisant l'architecture VESPA. Nous avons montré son application à trois types de protection différents : les attaques virales, la gestion hétérogène multi-domaines et l'hyperviseur. Ainsi la sécurité des infrastructures cloud peut être améliorée grâce à VESPA / Since several years the virtualization of infrastructures became one of the major research challenges, consuming less energy while delivering new services. However, many attacks hinder the global adoption of Cloud computing. Self-protection has recently raised growing interest as possible element of answer to the cloud computing infrastructure protection challenge. Yet, previous solutions fall at the last hurdle as they overlook key features of the cloud, by lack of flexible security policies, cross-layered defense, multiple control granularities, and open security architectures. This thesis presents VESPA, a self-protection architecture for cloud infrastructures. Flexible coordination between self-protection loops allows enforcing a rich spectrum of security strategies. A multi-plane extensible architecture also enables simple integration of commodity security components.Recently, some of the most powerful attacks against cloud computing infrastructures target the Virtual Machine Monitor (VMM). In many case, the main attack vector is a poorly confined device driver. Current architectures offer no protection against such attacks. This thesis proposes an altogether different approach by presenting KungFuVisor, derived from VESPA, a framework to build self-defending hypervisors. The result is a very flexible self-protection architecture, enabling to enforce dynamically a rich spectrum of remediation actions over different parts of the VMM, also facilitating defense strategy administration. We showed the application to three different protection scheme: virus infection, mobile clouds and hypervisor drivers. Indeed VESPA can enhance cloud infrastructure security

Problématique : La grippe est une maladie infectieuse virale survenant chaque année. Elle impose une énorme charge financière aux systèmes de santé et à la société dans son ensemble. L'estimation du coût associé au séjour à l'urgence est un processus complexe donnant des résultats incertains et imprécis. Objectif : Le but de cette étude est d'évaluer le coût moyen d'un séjour à l'urgence de patients ambulatoires (c.-à-d. ne requérant pas d'observation sur une civière d'urgence) présentant un syndrome d'allure grippale (SAG). Méthodologie : L'analyse de coûts que j'ai entrepris dans ce projet est basée sur une cohorte rétrospective de patients. Cette étude a été réalisée à partir des données du coût par parcours de soins et de services (CPSS) qui m'ont été fournies par la Direction de la performance clinique et organisationnelle du CHU de Québec - Université Laval. J'ai utilisé deux méthodes pour estimer les coûts des urgences : la méthode du CPSS et la méthode du coût des activités de soins en fonction de leur durée (CASD). L'analyse de coûts a suivi les recommandations de l'Agence canadienne des médicaments et des technologies de la santé. J'ai appliqué le test des rangs signés de Wilcoxon pour étudier la différence de la médiane des coûts du CASD et du CPSS. J'ai aussi tracé le graphique de Bland-Altman pour représenter et décrire visuellement la concordance entre les deux méthodes. Résultats : Le coût moyen d'une visite à l'urgence est de 103,03 $ selon la méthode CPSS alors que le coût moyen selon le CASD est de 31,54 $. La différence de coût entre le CPSS et le CASD varie entre 64,55 $ et 245,32 $, avec une différence moyenne de 71,49 $ et une différence médiane de 64,93 $ (valeur p du test des rangs signés de Wilcoxon < 0,0001). Le graphique de Bland-Altman montre que le coût moyen du CPSS est systématiquement supérieur au coût moyen du CASD. Conclusion : Nos résultats démontrent que le coût moyen de la visite aux urgences varie considérablement en fonction de la méthode de calcul des coûts utilisée. / Background: Influenza is an infectious viral disease that occurs every year. It imposes an enormous financial burden on health care systems and society as a whole. Estimating the cost associated with an emergency department (ED) visit is a complex process with uncertain and imprecise results. Objective: The purpose of this study is to estimate the average cost of an ED visit for ambulatory patients (i.e., not requiring observation on an emergency stretcher) with influenza-like illness. Methodology: The cost analysis that we undertook in this project is based on a retrospective cohort of patients. This study was conducted using cost per care and service pathway (CCSP) data provided to us by the Clinical and Organizational Performance Department of the CHU de Québec - Université Laval. We used two methods to estimate emergency department costs: the CCSP method and the Time-Driven Activity-Based Costing (TDABC) method. All costs were aggregated per patient and per resource as recommended by the Canadian Agency for Drugs and Technologies in Health. We applied the Wilcoxon signed-rank test to examine the difference in median TDABC and CCSP costs. The Bland-Altman plot was also used to visually represent and describe the concordance between the two methods. Results: The average cost of an ED visit was $103.03 using the CCSP method, and $31.54 using the TDABC. The cost difference between CCSP and TDABC varies between $64.55 and $245.32 with an average difference of $71.49 and a median difference of $64.93 (p-value for Wilcoxon signed-rank test <0.0001). The Bland-Altman plot shows that the average cost of the CCSP was systematically higher than the average cost of the TDABC. Conclusion: The average cost of an ED visit varied considerably depending on the costing method used.

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Le choix d'un système de transport guidé de surface exploité en site propre (TCSP) est un travail complexe et difficile. Les différents systèmes peuvent sembler offrir des services équivalents pour les utilisateurs tandis que manquent souvent les informations nécessaires pour mieux distinguer les différences entre tel ou tel système. L'objectif de cette recherche vise, au-delà d'une présentation des différents systèmes guidés de surface qui structurent les réseaux de transport public en France, à procéder à une analyse comparative afin de mieux guider les choix des collectivités territoriales, dans le contexte des efforts qu'elles conduisent pour promouvoir des transports urbains répondant aux enjeux du développement durable. Les avantages et points faibles de chaque système est analysé et présenté de manière désagrégée. De manière complémentaire, est proposée et discutée une méthode multicritère ELECTRE III permettant d'agréger les résultats obtenus et de proposer le (ou les) système(s) le(s) mieux adapté(s) à différents contextes d'exploitation. Le résultat principal met en évidence le fait que le tramway moderne sur fer occupe une place privilégiée dans la majorité des scenarii. Cependant, le CIVIS, le Translohr, TVR et même le trolleybus ont leur place selon le contexte d'exploitation, dès lors en particulier que sont pris en compte les coûts d'infrastructure et d'exploitation associés. Les résultats de cette recherche nous encouragent en outre à recommander, chaque fois qu'il y a un projet de système de transport de surface, de passer en revue la gamme des systèmes et d'effectuer l'analyse comparative avec les différentes contraintes du lieu et du moment, en y intégrant une vision de moyen et long terme et les effets prévisibles sur l'aménagement urbain

Dans la zone cotonnière au Mali-sud, les différentes études menées expliquent la croissance des effectifs du cheptel bovin par une sous-exploitation des troupeaux par les éleveurs. L'objectif de la thèse est donc de faire un diagnostic sur l'exploitation du cheptel bovin dans la zone cotonnière au Mali-Sud et identifier les contraintes à l'exploitation du troupeau. La méthodologie de recherche a combiné l'approche zootechnique et sociologique pour analyser les pratiques et les décisions d'exploitation des troupeaux des éleveurs. L'utilisation d'un modèle démographique a permis de mesurer la sensibilité du taux de productivité aux différents paramètres démographiques. Le taux d'exploitation nette du troupeau estimé a été de 0,08 / an. Ce taux comparé au taux de 0,11 / an de la productivité numérique du cheptel montre qu'il n'y a pas de sous-exploitation du troupeau bovin. Les processus d'exploitation des animaux impliquent plusieurs décideurs. Cependant, les différentes structures organisationnelles et décisionnelles ne constituent pas une entrave à l'exploitation des animaux. Le besoin monétaire est la principale raison de la vente d'animaux pour faire face aux dépenses de la famille. Les taux d'exploitation et d'importation d'animaux sont en lien avec la taille du troupeau et les comportements des familles. Le taux d'exploitation est lié à la productivité du troupeau. L'amélioration de la productivité passe par une amélioration de la reproduction et une augmentation de la proportion de femelles reproductrices dans le troupeau. / In the cotton-growing area of Southern Mali, the different studies conducted explain the growth of the cattle herds' size by the under off-take of the herds by the breeder. The objective of the thesis is therefore to make a diagnosis on the off-take of the cattle herds in the cotton-growing area of Southern Mali and to identify the constraints of the herd off-take. The research methodology combined zoo technical and sociological approach to analyze the practices and the off-take decisions of the breeder's herds. The use of a demographic model permitted to measure the sensitivity of the productivity rate to the different demographic parameters. The valued off-take rate of the herd was of 0.08 year-1. This rate compared to the rate of 0.11 year-1 of the numeric productivity of livestock shows that there is not under off-take of the cattle herds. The processes of animal's off-take imply several decision-makers. However, the different organizational structures and decision don't constitute a hindrance to the animal's off-take. The monetary need is the main reason of animal's sale to face the family's expenses. The rates of off-take and in-take of animals are tie with the herd size and the behaviors of the families. The off-take rate is related to the productivity of the herd. The productivity improvement passes by the reproduction improvement and the proportion of reproductive females in the herd.