Reconciling incentives and performance in the Computing Continuum: market-driven resource placement for saturation-resilient Function-as-a-Service (FaaS)

Résumé :

Cette thèse étudie le continuum informatique, un écosystème multi-fournisseurs qui couple les ressources de l’informatique en nuage, de l’informatique en bordure et de toutes les ressources de calcul intermédiaires. Cette thèse répond à la tension entre efficacité centralisée et nécessité décentralisée par le biais de mécanismes de marché. Nous proposons GIRAFF, une méthode de placement de fonctions FaaS qui utilise des enchères inversées au second prix. Cette approche aligne les incitations économiques faites aux fournisseurs avec les exigences de Qualité de Service (QoS) des clients. Nous appuyons ces travaux sur une plateforme d’expérimentation échelonnable et reproductible, déployée sur plus de 660 nœuds grâce à Grid’5000 et Nix.

De plus, notre travail introduit l’architecture Fonctions du Continuum et son implémentation sous forme de bibliothèque côté client nommée GiraffTower. Cette architecture déplace la logique d’orchestration du fournisseur vers la couche applicative. Ce changement permet des décisions économiques autonomes et une résilience à la saturation du continuum. Cette saturation survient quand l’application ne peut plus échelonner ses fonctions Function-as-a-Service (FaaS) habituelles, car les nœuds sont saturés.

Les résultats expérimentaux démontrent que GIRAFF réduit les coûts de 65 à 70 % avec un taux de réponse élevé par rapport aux références. L’orchestration au niveau applicatif améliore significativement la rentabilité de 14.1 points de pourcentage et les taux de succès de 25.6 points de pourcentage en cas de saturation

Abstract :

This thesis explores the computing continuum, a multi-provider ecosystem integrating cloud, edge, and intermediate computing resources. It addresses the tension between centralized efficiency and decentralized requirements through market-based mechanisms. We introduce GIRAFF, a FaaS placement method leveraging second-price reverse auctions. This approach aligns provider economic incentives with client QoS requirements. To support our work, we build a scalable and reproducible experimental platform reaching 660 nodes using Grid’5000 and Nix.

Furthermore, we present the Continuum Functions architecture, implemented via the client-side library GiraffTower. By shifting orchestration logic from the provider to the application layer, this architecture enables autonomous economic decision-making and ensures resilience during continuum saturation, a state where nodes are too full to scale standard FaaS functions anymore.

Experimental results demonstrate that GIRAFF reduces costs by 65–70% while maintaining high response rates compared to baseline methods. Notably, application-level orchestration improves profitability by 14.1 percentage points and success rates by 25.6 percentage points under saturated conditions.