1

Lesdonnéessontaucœurde laréalisationdes«villes intelligentes». Quandonparlededonnées,danscecontexte,ilpeuts’agiraussibiendesdonnéesouvertesmisesàdispositionparles collectivités que des données générées par les citoyens ou collectées depuis différentscapteursfixesoumobilesdansl’espaceurbain.

Demultiplesapplicationstraitentcesdonnéespourgénérerdel’informationutileauxcitoyens,parexemplepour leurfaciliter laviequotidienne,maisaussiutileauxcollectivitésquisontenchargedelagestiondesservicesdelavilleetencharged’imaginerlesinfrastructuresetservicesdufutur.

Cette semaine, je vais vous présenter les technologies sous-jacentes à la gestion des donnéesurbainesdanslesnuagesinformatiquesouclouds.

Même s’ils sont invisibles pour les citoyens de la ville intelligente, les clouds sontomniprésentspour lestockage, lepartagededonnéesurbainescommepour lesupportpourl’exécutiondesapplicationsdetraitementdesdonnées.

2

Cettesemaine,lecourseststructuréen8séquencesetdresseunpanoramadestechnologiessous-jacentes à la gestion et au traitement des données urbaines dans les nuagesinformatiques:

- Pointdevuehistoriquesurlagenèsedesnuagesinformatiques,- Lesmodèlesdeservicesetdedéploiementsdesapplicationsdanslenuage,- Lavirtualisation,unetechnologiequiestessentiellepourlesnuagesinformatiques,- Descriptiondedeuxdesmodèlesdeservices:

o lemodèled’infrastructures (IaaS) en tantque service, tantdupointde vuedufournisseurquedesutilisateurs,

o le modèle de plates-formes (PaaS) en tant que service qui permet auxprogrammeursdeprogrammeretdedéployersimplementlesapplicationsdanslesnuagesinformatiques,

- Les 3 dernières séquences traiteront respectivement du stockage, du traitementdesdonnéesetdestraitementsdefluxdedonnéesdanslesclouds.

3

Doncnousallonscommencerparunebrèvehistoiredesnuagesinformatiques.

4

Lavisionducalculoffertentantqueservicepublicn’estpasnouvelle.ElleaétéexpriméeparJohn McCarthy, lauréat du Prix Turing en 1971, lors de son intervention à la célébration ducentenaireduMITen1961: “IfcomputersofthekindIhaveadvocatedbecomethecomputersofthe future, then computing may someday be organized as a public utility just as the telephonesystem is a public utility... The computer utility could become the basis of a new and importantindustry.”

Il imagine déjà offrir un service public de clouds, analogue au service de téléphonie.Donc unservicedontilprophétisequ’ilseraitsourced’unenouvelleetimportanteindustrie.

L’histoireva luidonner raisonunequarantained’annéesplus tard.Maisavantd’enarriveraucloud,ilyaeudesprécurseurs.

5

Àpartirdelafindesannées50,lesmoyensdecalculsontconcentrésdanscequ’onappelledesmainframes,commel'IBM704auxquelslesutilisateursaccèdentàpartirdeterminaux.

Ces ordinateurs coûteux sont utilisés dans des secteurs ayant besoin de puissance de calculcommelesdomainesmilitairesetscientifiques,parexemple.

Cetyped’ordinateurs,quipossèdeunprocesseur,puissantestutiliséentempspartagéparunecommunautéd’utilisateursauseindel’organisationpropriétaire.

Les techniques de virtualisation voient le jour à cette époque pour permettre le partage del’unique processeur de la machine entre différents utilisateurs. Plus tard le système Multicspermettraaussilagestiondesmainframesentempspartagé.

6

Danslesannées70,avecledéveloppementduréseauArpanet,l’ancêtreduréseauInternet,lesscientifiques, dans les universités américaines, vont pouvoir accéder à distance à dessupercalculateurs. Il s’agit en quelque sorte d’une mise en œuvre pionnière de l’idée de lapuissancedecalculfourniecommeunservice.

Les systèmes enmode batch permettent d’ordonnancer l’exécution des applications soumisesparlesutilisateurssurcesmachinesenfonctiondepriorités.Donclesutilisateursvoient leursapplicationsmisesdansdesfilesd’attentequipeuventêtretrèslongues.

7

Danslesannées80,lesmainframesmonoprocesseursvontêtreremplacéspardescalculateursparallèlescomportantplusieursprocesseursauseind’unemêmemachine.

Ces mêmesmultiprocesseurs vont être supplantés, à partir dumilieu des années 90, par lesgrappes de calculateurs qui vont progressivement les remplacer pour fournir la puissance decalcul.

Doncd’unearchitecturecentralisée,onvaainsipasseràunearchitecturedistribuée,constituéede serveurs standards interconnectés par des réseaux haut débit faible latence, égalementstandard.

L’avantage de ce nouveau type d’architecture matériel est son extensibilité, la possibilité derajouterdesmachines,etsahautedisponibilitépuisqu’ilyabeaucoupderedondances.Etellessont très faciles à faire évoluer. Comparativement aux mainframes, elles sont aussi trèsavantageusessurleplanfinancier.

8

Aveclesgrillesinformatiquesquisedéveloppentàpartirdelafindesannées90,surtoutdanslacommunautéscientifique,onn’estplustrèsloinduservicepublicdecalcul.

Letermegrilleprovientdel’analogieavecleréseauélectriquequ’onappellegridauxÉtats-Unis.

Donclorsquevousbranchezvotrecafetièreélectriquesurlesecteur?Vousobtenezlapuissanceélectriquenécessaireàsonfonctionnementsanssavoiroùetparqueltypedecentraleélectriquel’électricité a été produite. Et vous ne connaissez rien des caractéristiques du réseau detransport.

9

L’idée est analogue avec les grilles informatiques. La puissance de calcul et de stockage estfournie par des centres de calcul et de données qui sont de différents types et situés dansdifférentsendroits.Etl’utilisateuraccèdeàcesressourcesàtraversleréseauInternet.

Danscettevision,lesterminauxd’accèsontétéremplacésparlesordinateurspersonnelsetlesressourcesinformatiques,auxquelsunutilisateurpeutaccéder,peuventêtresituéesdansunouplusieurscentresdecalculquiontconcludesaccordsdemutualisationdesressources.

Les utilisateurs et les ressources sont donc gérés au sein d’organisations virtuelles quidéfinissentlesconditionsd’utilisationdesressourcesauseindesdifférentsprojets.

Mêmesidenombreuxtravauxderecherchesesontpenchéssurlesmodèleséconomiquespourles grilles, les grilles n’ont pas du tout percé sur le marché et sont restées l’apanage desscientifiques.Ellessouffrentencoredesinconvénientsdesmachinesgéréesdanslescentresdecalcul, à savoir les files d’attente pour l’accès aux ressources et puis les applications doivents’adapteràl’environnementmatérieletlogicieldisponible,cequiposebiensûrdesproblèmesdeportabilitédesapplications.

10

C’est finalement dans lemonde commercial que sont nés les nuages informatiques. Le termenuageinformatiqueoucloudestapparuaumilieudesannées2000,trèsprobablementen2006danslabouched’ÉricSchmidtlorsd’uneconférence.

CetermeaimmédiatementétéreprisparAmazondanslenomdesonserviceEC2,pourElasticComputeCloud.

Onpeutdire,enquelquesorte,quelenuageinformatiqueadémocratisélapuissancedecalculetle stockage en permettant à tout un chacun d’utiliser les ressources situées dans les grandscentres de données accessibles à travers Internet, avec un modèle de tarification, selon laconsommation.

Aveclesnuagesinformatiques,vousnepayezquepourcequevousutilisez.

Doncl’avènementducloudcomputingaétérendupossiblegrâceàunregaind’intérêtpourlestechniquesdevirtualisationquidatentde l’époquedesmainframes, aumomentoùVMwareadéveloppélavirtualisationsurlesprocesseursX86utilisésdanslesordinateurspersonnels.

Lavirtualisationadoncpermisdes’affranchirdescontrainteslogicieletarchitecturale,quel’onrencontraitprécédemmentnotammentsurlesgrilles,enpermettantd’exécutersimultanémentplusieurs systèmes d’exploitations sur un même serveur et donc d’adapter l’environnementlogicielauxbesoinsdechaqueutilisateur.

Alors, commenous le verronsdans la séquence suivante, il y a plusieursmodèles de servicesdanslecloud:

- Googleaétépionnierdansledomaineducloudgrandpublicaveclafournituredès2004d’unservicedecourrierélectroniquegratuitutilisablepartous.

- L’entreprise Amazon, quant à elle, qui est connue donc pour son site de commerceélectronique,adémocratisélecloudd’entrepriseavecunservicepionnierdecalculàlademande, le service EC2 créé en 2006. Pour l’anecdote, il s’agissait pour Amazon, quidisposedegrandscentresdedonnéesafindepouvoirtraiterlespicsdecommandesparexempleàNoël,deréduiresescoûtsen louant lesressources inutiliséesendehorsdespériodesdepointe.Eneffet,lesserveurssonttrèsgourmandsenénergielorsqu’ilssontallumésmêmes’ilsnefontrien.Donc,c’étaitintéressantpourAmazondeleslouer.

11

Depuislors,lemarchéducloudcomputingestfoisonnantavecdetrèsnombreuxacteurs,petitset grands, qui proposent différents types de services à une clientèle très variée, qui va ducommundesmortelsjusqu’auxentreprisesetautresinstitutionsenpassantparlacommunautéscientifique.

Donc les différents acteurs des villes intelligentes sont des utilisateurs actifs du cloud pourstocker et traiter des volumes croissants de données urbaines mises à disposition par lescollectivités ou générées continuellement par les citoyens et les capteurs présents dans lesespacesurbains.

12