version PDF - Flash informatique

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20.12.2011
FlashInformatique.epfl.ch
p/a EPFL - Domaine IT - Station 8 - CH 1015 Lausanne - tél. +41 21 69 322 11
page 3
Actualités
Voeux de la rédaction
Actualités
DIT-info
2
Jacques vole vers d'autres destinations –
Le DIT vous forme – Le prix de l'AFCA –
iPhone et Wi-Fi Swisscom
La disparition programmée de l’ordinateur
Marielle Stamm & Yves Bolognini
22
Savoir et savoir-faire en algorithmique
Christian Kauth & Jonas Wagner
24
Echos du ForumIT d’automne
Jean-Claude Berney
27
Analyse
iPad, une révolution dans la salle de classe ?
Bettina Büchel & Iain Cooke
20
Brève
routeRANK
8
Comment faire ?
La téléphonie VoIP privée en pratique
16
Jacques Menu
Logiciel libre
Quantum GIS Nicolas Lachance-Bernard &
Timothée Produit
3
Le logiciel libre dans le HPC
10
Vittoria Rezzonico
Vers une informatique pédagogique libre
au DIP genevois ? Marco Gregori
14
Prochaines parutions
No Délai de rédaction Parution
1 12.01.12
31.01.12
2
09.02.12
28.02.12
3
08.03.12
27.03.12
tout public
public averti
expert
La rédaction du Flash informatique vous
souhaite de joyeuses fêtes de fin d’année
et une année 2012 informatique avec, sans,
sur ou dans le nuage !
Actualités
DIT-info
Jacques vole vers d'autres destinations
Après plus de 25 ans de collaboration dans le groupe DIT-TI, Jacques
Virchaux a pris une retraite bien
méritée fin novembre 2011. Il a
bien voulu résumer lui-même sa
carrière à l’EPFL. Je vous laisse la
découvrir:
«Le 1er juin 1979, le Professeur
Moser m’engagea au Laboratoire
de Physique Appliquée pour travailler dans le domaine naissant
du Génie Médical. C’est là que
j’établirai un premier réseau DECnet point-à-point entre deux
ordinateurs PDP-11/34, l’un étant au LPA à l’avenue Ruchonnet,
l’autre dans un local aux soins intensifs du CHUV (le bâtiment
Nestlé de l’époque). J’ai fait aussi mes premiers pas sur le VAX11/780 du département de Physique (un des tous premiers à
l’EPFL). En 1982, j’ai été engagé par Kurt Oesch dans le nouveau
Service Informatique Général issu du Centre de Calcul d’alors.
Je m’occuperai d’abord de la distribution des systèmes d’exploitation pour les PDP-11 (RT-11 et RSX-11M) dans toute l’école. Il
faut dire que cela représentait une pile de quatre à six disques
dont la capacité variait entre 2,5 et 10 MB ! Avec l’évolution du
parc VAX/VMS, j’ai aussi participé au développement du réseau
d’interconnexion aussi bien en interne qu’au niveau national
(réseau CHADnet). C’est en 1986 que j’ai été appelé à m’occuper de messagerie avec le réseau BITNET/EARN, sponsorisé par
IBM, et que j’ai obtenu ma première adresse e-mail internationale
([email protected]). De ce fait, je me suis retrouvé dans
l’équipe réseau qui gérait cela à cette époque. Je participerai à
toute l’évolution avec le nouveau partenaire SWITCH gérant le réseau académique suisse et mettrai en route
le premier système d’accès distant CARPE,
avec des modems et TELEPAC (X.25 pour les
initiés), en 1990.
Impressum
Revue consacrée aux technologies de
l’information, éditée par le Domaine IT de
l’EPFL (DIT). Les articles n’engagent que
leurs auteurs, sauf ceux qui concernent de
façon évidente des prestations officielles
(sous la responsabilité du DIT ou d’autres
entités). Toute reproduction, même partielle, n’est autorisée qu’avec l’accord de la
rédaction et des auteurs.
2 flash informatique
NdR:
Jacques et le FI: une longue collaboration
Le premier article que Jacques a signé dans le Flash informatique date de juin 1986, c’était l’annonce de la création d’un
groupe d’utilisateurs le TIC, le Team IBM-PC & Compatibles,
dont la première séance était suivie d’une présentation du
fameux IBM- PC/RT !
Depuis l’informatique a un peu changé … et Jacques s’est tout
naturellement intéressé à bien d’autres sujets sur lesquels il a
écrit dans le journal, le courrier électronique (c’est comme cela
qu’on appelait le mail au début), et bien sûr le réseau, mais
toujours avec l’intention de faire comprendre le jargon technique aux non-experts.
N’oublions pas non plus qu’il a fait partie du comité de rédaction du FI depuis plus de 20 ans, c’est donc un compagnon de
longue date qui quitte le journal, qu’il continuera peut-être à
lire s’il en trouve le temps.
Finalement, je me suis attelé aux différentes versions du site Web
network.epfl.ch, vitrine d’interface entre l’équipe réseau et les utilisateurs des services du groupe. À côté, j’ai géré les évolutions des
accès distants jusqu’au VPN actuel.»
Avec Jacques, c’est donc une partie de l’Histoire du DIT (alias SIC,
alias SIG) qui nous quitte. Tous les membres du groupe DIT-TI lui
souhaitent une longue et heureuse retraite.
Yves.Despond@epfl.ch, Domaine IT
Rédacteur en chef:
Jacqueline Dousson, fi@epfl.ch
Mise en page & graphisme:
Appoline Raposo de Barbosa
Comité de rédaction:
Jean-Daniel Bonjour, Patrice Fumasoli,
Florence Hagen, Laurent Kling, Julia
Paolini, François Roulet, Christophe
Salzmann, Richard Timsit & Predrag Viceić
.. /.. Suite page 9
Impression: Atelier de Reprographie EPFL
Tirage: 4000 exemplaires
Adresse Web: flashInformatique.epfl.ch
Adresse: Domaine IT EPFL
Station 8, CH-1015 Lausanne
Téléphone: +41 21 69 32246 & 32247
Abonnement au FI par e-mail à:
fi[email protected]fl.ch
Logiciel libre
Quantum GIS
Nicolas.Lachance-Bernard@epfl.ch & Timothee.Produit@epfl.ch,
assistants-doctorants au Laboratoire de systèmes d’information géographique EPFL-ENAC
If you are looking for powerful free/open source
software that is easy to learn for geodata visualization and analysis, this article will interest you.
Si vous êtes à la recherche d’un logiciel libre puissant et aisé à prendre en main pour visualiser et
analyser des géodonnées, alors cet article va vous
intéresser.
Fiche descriptive
entre utilisateurs. Cependant, les utilisateurs de données géographiques qui ont besoin de fonctions de cartographie ou de traitements plus avancés utilisent des logiciels spécialisés. Les SIG permettent d’abord de visualiser les géodonnées. Un usager un peu
plus aguerri pourra aussi les éditer et les analyser (on parle alors
d’analyse spatiale). Finalement, il pourra encore les cartographier
(par exemple par des cartes thématiques).
Cet article se divise en deux parties. D’abord, les types de géodonnées ainsi que les bases nécessaires à une bonne utilisation d’un
SIG seront introduits. Plus loin, nous mettrons à disposition différentes données afin d’illustrer les fonctions d’un SIG et l’article
prendra la forme d’un tutoriel d’introduction au logiciel QGIS &.
Les principaux types de géodonnées
Quantum GIS
Domaine
✦ Système d’information géographique (SIG)
Licence
langue
version
✦ GPL V2 or later
✦multilingue
✦1.7.2
Autres alternatives libres
✦ GRASS & GIS
✦gvSIG
✦OpenJump
✦ SAGA GIS
Deux types de géodonnées sont généralement utilisés. Le premier
type est composé des données matricielles ou images (raster data
en anglais), le second type est formé de données vectorielles ou
vecteurs (vector en anglais). Ces deux types sont habituellement
couplés à des métadonnées (metadata en anglais). Ces dernières
contiennent les informations explicatives et descriptives de la
géodonnée (auteur, licence d’usage, système de coordonnées,
système de référence, description des classes présentes, …). Ces
géodonnées sont organisées en couches superposables que l’utilisateur choisit d’afficher ou non à l’écran lors de leur usage dans
un SIG (fig. 1.)
Alternatives non libres
✦ ESRI ArcGIS
✦ Bentley GIS
✦FME
✦ Manifold GIS System
✦MapInfo
✦Smallworld
Sites Web
✦ Projet et téléchargement: www.qgis.org
Plates-formes
Introduction aux données spatiales
Les Systèmes d’Information Géographiques (SIG & ou GIS & en
anglais) sont des outils qui permettent de travailler avec des données géo-référencées (géodonnées). Les géodonnées regroupent
l’ensemble des bases de données auxquelles sont reliées des
coordonnées spatiales (géographiques). Depuis les années 2000,
de nombreux SIG disponibles sur le Web sont devenus des outils
indispensables. Google Maps s’est particulièrement démocratisé
dans les domaines de la recherche de lieux, d’itinéraires, d’horaires
de transports publics et sur la communication de ces informations
fig. 1 – Quantum GIS affichant des géodonnées vectorielles (routes - Swisstopo
Vecteur 25) et matricielles (orthophoto - SwissImage 50cm).
Les données matricielles sauvegardent dans une matrice composée de pixels une information liée au territoire. Les données
matricielles les plus connues sont les images satellites et les
orthophotos générées sur la base d’images aériennes (avion,
hélicoptère, UAV &). De plus, il faut citer les MNT &, qui utilisent
le format matriciel pour enregistrer l’altitude du territoire sur une
grille régulière de résolution prédéfinie (par exemple l’altitude
moyenne de chacune des cellules de 25m x 25m).
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Quantum GIS
Les données vectorielles sauvegardent dans une base de données
des objets géographiques. Chacun de ces objets représente un
vecteur pour lequel plusieurs données attributaires sont associées.
Une donnée attributaire enregistre une information sur l’objet:
le nom d’une rue, le nom d’un bâtiment, le type de surface, ou
encore la longueur ou l’aire d’un objet. Il existe trois types de primitives géométriques dans un SIG:
Le point: permet de représenter des objets ponctuels tels qu’un
arbre, un point d’intérêt, ou encore le centre de gravité (point
central) d’un d’objet modélisé par un polygone;
La ligne: permet de représenter des objets linéaires tels qu’une
route, une rivière ou encore une voie ferrée;
Le polygone: est utilisé pour des éléments surfaciques tels qu’un
bâtiment, une forêt, un terrain.
votre souris (fig. 2). Si votre laboratoire désire avoir plus de
renseignements ou avoir accès à ces géodonnées officielles,
veuillez contacter le responsable de la distribution des géodonnées à l’EPFL, geodata.lasig@epfl.ch du LASIG 4.
Les systèmes de projection et de référence
Il reste une étape primordiale lors de l’usage de géodonnées. Cette
étape est la configuration du système de projection et du système
de référence géodésique (souvent appelé datum) de chacune des
couches. Cette étape permet aux couches de diverses sources de
se superposer proprement.
À ce stade, il est suffisant de comprendre qu’il existe des coordonnées géodésiques (ou encore géographiques), par exemple Latitude et Longitude, permettant de décrire la localisation d’un point
sur la surface de la Terre. C’est typiquement dans un tel système
de référence géodésique global (WGS84 &) que sont livrées les
données utilisées avec les appareils GPS &. Cependant, en Suisse,
on utilise principalement le système de coordonnées cartographiques SwissGrid, défini pour un plan et associé à un système de
référence géodésique local (CH1903+ &). Ce système permet,
par exemple, d’afficher et de mesurer les coordonnées x et y d’un
lieu en mètres. La mauvaise configuration des systèmes de coordonnées est une source récurrente de problèmes dans l’usage des
SIG et des géodonnées.
Les géodonnées à l’EPFL
Depuis janvier 2011, l’ensemble des étudiants et des collaborateurs de l’EPFL ont accès pour l’enseignement et la recherche à
la majeure partie des données de l’Office fédéral de la topographie Swisstopo 1. Un premier serveur est disponible pour les
membres de la faculté ENAC depuis le début des années 2000.
Environ 12TB de géodonnées sont actuellement disponibles par
le site Web ENACGEODATA 2 qui est accessible à plus de 50 correspondants principalement de l’ENAC, mais aussi d’autres facultés de l’EPFL. De plus, depuis l’été 2011, une plate-forme prototype est en évaluation par l’ensemble de ces correspondants. La
plate-forme Web GeoVITe 3, initialement développée à l’ETHZ,
est actuellement en test pour la consultation, l’extraction et la
préparation des géodonnées pour les écoles EPF. Plus de 15TB de
géodonnées y sont entreposées et disponibles d’un simple clic de
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1
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fig. 2 – interface GeoVITe pour la sélection des couches de géodonnées (secteur
de l’EPFL avec la couche Swisstopo Vecteur 25).
Les géodonnées de type Volunteered Geographic
Information - VGI
Si l’acronyme VGI & ne vous parle probablement pas, vous
connaissez certainement le projet OpenStreetMap (OSM &). OSM
est un service de cartographie Web libre basé sur la contribution
volontaire de particuliers pour la digitalisation de réseaux routiers, d’activités économiques et autres informations spatiales. Ce
type de géodonnées libres est en développement intensif depuis
les cinq dernières années. D’autres projets mettent à contribution les volontaires du monde entier. Le projet Geo-Wiki 5, par
exemple, vise à valider différents modèles de couverture du sol
(land covers) pour l’ensemble de la surface terrestre. Les domaines
d’application des VGI sont presque illimités. Les VGI démocratisent
de plus en plus l’accès à des données justes et pertinentes, tant
pour des usages individuels ou commerciaux que ceux liés à des
besoins personnels. Les laboratoires TOPO 6 et LASIG explorent depuis déjà quelques années l’usage de ces jeux de géodonnées afin
d’en tester la qualité et l’utilité. Ces travaux ont démontré que
les géodonnées de type VGI permettent de produire des analyses
prometteuses et innovatrices de l’espace urbain 7.
Logiciels de systèmes d’information géographique
Jusqu’ici, l’enseignement des SIG aux futurs ingénieurs civils,
ingénieurs en environnement et architectes était réalisé principalement sur des logiciels non libres. Pour une liste des logiciels
disponibles pour les étudiants, veuillez consulter le site ENACSOFT GIS Software 8. Dans les années à venir, un changement
de cap sera effectué pour utiliser principalement des logiciels
libres. Le choix se porte inévitablement sur le projet QGIS. QGIS
www.swisstopo.admin.ch
enacgeodata.epfl.ch
https://geodata.ethz.ch/geovite4epfl/
lasig.epfl.ch
www.geo-wiki.org
topo.epfl.ch
www.springerlink.com/content/b711024173111250/ & www.slideshare.net/nlachance/urban-monitoring-using-netkde-and-vgi-9673290
enacsoft.epfl.ch/lasig/
4 flash informatique
Quantum GIS
est le logiciel libre le plus avancé et le plus actif, tant par ses développements continus que par la dimension de sa communauté
internationale active. Il peut rivaliser avec la majorité des logiciels
non libres pour les usagers novices à intermédiaires. D’ailleurs plusieurs communes de l’arc lémanique utilisent ou mettent en place
ce logiciel pour remplacer les variantes onéreuses.
Installation de Quantum GIS
Sous Windows
Depuis la page qgis.org/wiki/DownloadFr, vous pouvez choisir
entre une installation basée installateur (type Setup.exe) ou installateur réseau. Vous devez absolument exécuter le fichier installateur (QGIS-OSGeo4W-1.7.1-c58071d-Setup.exe) en mode
administrateur (fig. 3).
Sous MacOS X
L’installation est un peu plus complexe, car elle nécessite l’installation préalable de dépendances. Voyez la page de téléchargement
de QGIS: www.qgis.org/wiki/Download#MacOS_X.
Prise en main
Cette seconde partie de l’article présente un échantillon des géodonnées disponibles pour les environs de l’École polytechnique
fédérale de Lausanne (EPFL). Organisé sous la forme d’un tutoriel, l’article présente un projet QGIS pré-paramétré. Les données
ainsi que le projet QGIS sont disponibles pour téléchargement
aux membres de l’EPFL (collaborateurs et étudiants) avec ce lien:
lasig2.epfl.ch/qgis/qgis_data.zip.
Présentation de la fenêtre QGIS
Trois composants principaux sont visibles à l’ouverture de QGIS.
Vous pouvez ouvrir le fichier epfl_4_flash.qgs. Tout d’abord, le
composant principal est la fenêtre de visualisation des géodonnées. Cette dernière permet d’explorer les différentes couches de
géodonnées à l’aide, entre autres, des zooms. Aussi, il est possible
de sélectionner un ou des objet(s) d’une couche afin d’interroger
la base de données d’attributs. Ensuite le gestionnaire de couches,
situé habituellement à gauche de la fenêtre de visualisation permet de choisir l’ordre de superposition des couches (fig. 5).
fig. 3 – exécution de l’installateur QGIS en mode administrateur
Si votre ordinateur possède un espace disque dur restreint, vous
avez l’option de ne pas installer les fichiers des géodonnées pour
les tutoriels, qui occuperaient 360.7MB d’espace disque supplémentaire (fig. 4).
fig. 5 – gestion des couches avec QGIS
Par un clic droit de la souris sur le nom d’une couche suivi de Properties, l’usager accède aux paramètres d’affichage de la couche
tels que palettes de couleurs et options de transparence. Enfin,
différentes barres d’outils dynamiques permettent d’accéder aux
fonctions SIG de base de QGIS (fig. 6).
fig. 4 – installation de QGIS avec (782.3MB) ou sans (421.6MB) les géodonnées
des tutoriels
Sous Linux
QGIS est packagé pour la plupart des distributions Linux. Sous
Ubuntu par exemple, il suffit de faire pour l’installer:
sudo apt-get update
sudo apt-get install qgis
fig. 6 – barre d’outils – de haut en bas: navigation, importation de données, interrogation et sélection, plugins
Habituellement, ce composant est affiché sous les menus textuels principaux de QGIS. Les fonctionnalités de cette composante
s’adaptent/s’active selon le type de géodonnées de la couche
sélectionnée.
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Quantum GIS
Importation de géodonnées vectorielles
Il existe de nombreux formats de géodonnées vectorielles et QGIS
permet de lire la plupart d’entre eux. Le format le plus répandu est
le format propriétaire ESRI shapefiles possédant une extension
de fichier .shp. Contrairement à un document de bureautique,
une couche de géodonnées comporte plusieurs fichiers ayant ou
non des noms similaires, mais des extensions différentes. Dans le
cas d’une géodonnées sous le format ESRI shapefiles, il y a plusieurs fichiers (.shp qui contient la géométrie, .dbf qui contient
les attributs et est éditable avec un tableur, .prj contient le système de projection, .shx, …). La perte de l’un de ces fichiers liés
occasionne habituellement la perte de l’ensemble des géodonnées. Dans l’exemple qui suit, un fichier de ce type est utilisé pour
importer une couche de bâtiment dans QGIS.
Il faut tout d’abord importer la couche de géodonnées bâtiments
(./vectors/buildings.shp). Pour ce faire, il faut cliquer sur le bouton Add Vector Layer
. Les bâtiments apparaissent dans la
fenêtre de visualisation du projet. Afin de visualiser ses attributs,
l’usager peut sélectionner un bâtiment, représenté par un polygone, grâce au bouton Identify Features
. Si l’usager souhaite accéder aux attributs de l’ensemble des objets d’une couche,
il faut faire un clic droit sur la couche dans la fenêtre de visualisation, puis choisir Open Attribute Table. Depuis cette nouvelle
fenêtre, il est possible de modifier la structure de la table d’attributs. On peut ainsi ajouter une nouvelle colonne d’attributs, calculer automatiquement des valeurs, ou encore éditer les valeurs
des attributs à la main. Pour modifier la structure ou le contenu
de la table d’attributs, l’usager doit passer en mode édition en
. Il est non seulement
cliquant le bouton Toggle Editing
possible pour l’usager en mode édition de travailler sur la table
des attributs, mais également de modifier la géométrie des objets
dans la fenêtre de visualisation.
Bien souvent, d’autant plus avec l’utilisation intensive des GPS
ou téléphones intelligents (smartphones), l’usager désire importer
des géodonnées au format texte contenant une coordonnée géographique et des attributs. Il faut tout d’abord activer l’outil Add
Delimited Text Layer en cliquant sur son icône par le menu
principal Plugins / Manage plugins… / Add Delimited Text
Layer
. L’outil apparaît alors au bas de l’interface QGIS dans
le composant plugins de l’interface. Un fichier (./vector/villas.csv)
sous le format comma-separated-values (.csv) est à votre disposition pour tester cette fonctionnalité. Lors de son ouverture, il
faut simplement spécifier la structure du fichier et le tour est joué.
Enfin, le plugin Spatial Query
, également activé par le menu
principal Plugins / Manage Plugins… / Spatial Query Plugin,
permet de réaliser des requêtes spatiales simples entre couches.
Par exemple, cet outil permet de sélectionner les routes croisant
des bâtiments.
Visualisation d’un modèle numérique de terrain
Une orthophoto est déjà présente dans le projet QGIS afin d’illustrer une donnée matricielle. En plus de cette première couche, un
exemple d’importation d’un modèle numérique de terrain (MNT)
d’une résolution de 25m (./raster/124313.asc) est réalisé. Pour
ce faire, il faut ouvrir le MNT en utilisant le bouton Add Raster
Layer
en choisissant le format de géodonnées [GDAL]Arc/
Info ASCII Grid. L’information [GDAL &] indique que QGIS appelle
6 flash informatique
la librairie GDAL pour la transformation de données raster entre
les divers formats existants.
Dans la fenêtre de visualisation de QGIS, l’image doit apparaître
en ton de gris (fig. 7).
fig. 7 – modèle numérique de terrain avec style appliqué
Cette image contient comme information l’altitude de chaque
pixel, on peut y accéder avec le bouton Identify Features
.
Pour visualiser correctement ces informations (passer de l’image
grise à celle colorée) il est nécessaire de configurer un jeu de couleurs adéquat pour l’affichage par un clic droit sur le nom de la
couche, dans le gestionnaire des couches, et cliquer sur Properties
suivi de l’onglet Style. Dans l’onglet Style, choisir dans le menu
déroulant de Color Map un affichage Pseudocolor et cliquer sur
le bouton Apply. Il est possible d’augmenter le contraste avec la
méthode de Contrast enhancement en sélectionnant Stretch to
MinMax (fig. 8).
fig. 8 – fenêtre de configuration des propriétés d’une couche: Onglet Style
Les outils de traitement de géodonnées matricielles sont relativement restreints dans QGIS. Il existe notamment un calculateur
raster accessible par le menu Raster / Raster calculator. Cet outil permet notamment de soustraire deux MNT afin d’identifier des
différences d’altitude entre deux jeux de géodonnées différents.
Il existe aussi le plugin Raster based terrain analysis qu’il faut
activer via Plugins / Manage Plugins / Raster Terrain Analysis
plugin. Cet outil permet de calculer sur un MNT les pentes et leur
orientation.
Quantum GIS
GRASS GIS: Traitements avancés du MNT
Pour proposer des outils plus puissants d’analyse de géodonnées
matricielles, QGIS permet de coupler un autre SIG libre directement dans son interface: GRASS GIS. Par exemple, à l’aide de ce
couplage des deux SIG, il est possible de produire un relief ombragé dans QGIS à partir d’un MNT (fig. 9).
Il suffit alors de spécifier une des couches matricielles actives (la
case d’affichage dans le gestionnaire de couche doit être cochée)
et un nom de couche en sortie (EPFL_Altitude) et de cliquer sur
le bouton Run, suivi d’un clic sur le bouton View Output pour
rendre disponible le résultat dans le gestionnaire de couches.
Enfin, il est possible avec cette nouvelle couche de produire à partir du MNT un relief ombragé. Toujours dans à l’aide du bouton
GRASS Tools, on utilise sous l’onglet Modules Tree l’outil Raster
/ Spatial analysis / Terrain analysis / Create shaded relief
(fig. 11).
flg. 9 – modèle numérique de terrain en relief ombragé
Pour calculer cet ombrage, il faut tout d’abord créer un nouveau
jeu de cartes (mapset) avec l’outil GRASS New Mapset . En cliquant ce bouton, une fenêtre requiert la sélection d’un répertoire
(EPFL par exemple) pour enregistrer la nouvelle base de données
ainsi qu’un nom de lieu. Toujours dans cette même fenêtre, il faut
choisir le système de projection SwissGrid avec pour Coordinate
Reference System CH1903/LV03, Authority ID EPSG: 21781 et ID
1919. Il est possible pour cette configuration de rechercher différents systèmes de projection à l’aide d’un outil situé dans la même
fenêtre. Ensuite, la fenêtre demande de configurer une Bounding
Box (dans le cas de ce tutoriel, il est possible de confirmer celle qui
apparaît automatiquement dans les paramètres) et de nommer le
jeu de cartes qui sera produit (EPFL par exemple).
Une fois le jeu de cartes créé, l’ensemble des outils GRASS intégrés
à QGIS deviennent actifs et utilisables. Par exemple, à l’aide du
bouton GRASS Tools
il est possible de sélectionner sous l’onglet Modules Tree l’outil Import into GRASS / Import raster
into GRASS from QGIS view / Import loaded raster (fig. 10).
fig. 10 – utilisation du Module Tree pour l’importation d’une géodonnées matricielles avec le module GRASS
fig. 11 – utilisation du Module Tree pour la création d’un relief ombragé avec le
module GRASS.
Pour ce tutoriel, il est possible d’utiliser les paramètres configurés
par défaut pour un résultat adéquat, donc de cliquer une nouvelle
fois sur le bouton Run suivi d’un clic sur le bouton View output.
On remarque donc que si un outil n’est pas disponible directement dans QGIS, il y a de bonnes chances qu’il soit disponible via
GRASS.
Paramétrage des systèmes de projections
Pour tout projet QGIS, il est primordial de bien spécifier le système de coordonnées du projet et celles des géodonnées lors de
leur chargement. Dans le premier cas (un nouveau projet), il faut
utiliser le menu Settings / Project Properties suivi de l’onglet
Coordinate Reference System (CRS &). Dans le second cas
(une nouvelle couche), il faut faire un clic droit sur la couche, puis
Set layer CRS. Pour les géodonnées suisses, on sera généralement appelé à utiliser CH1903/LV03 (EPFL = 533’020; 152’450)
ou WGS84 (EPFL = 46.520825; 6.564825). Il est extrêmement
important de préciser ces paramètres, et ce pour que:
z la diffusion de vos géodonnées soit documentée;
z la superposition de vos géodonnées soit conforme entre les
couches;
z les calculs et mesures soient dans les bonnes unités (par
exemple des mètres).
Si vous avez à travailler avec des géodonnées extérieures à la
Suisse ou historiques, il est utile de se référer au site Web du
EPSG &): EPSG Geodetic Parameter Registry 9. L’EPSG, créé en
1985, a mis au point une base de données des systèmes de coordonnées actifs et historiques. Un code a été associé à chacun des
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Quantum GIS
systèmes de coordonnées, code devenu de facto le standard de
la nomenclature. Ces codes sont largement utilisés dans les SIG
courants, par exemple CH1903/LV03 possède le code EPSG21781
pour code et WGS84 le code EPSG4326. Cependant, au moment
de calculer les transformations de coordonnées, QGIS se base sur
une librairie appelée PROJ.4 10. En Suisse, Swisstopo documente
les systèmes de coordonnées courants.
Connexion à des serveurs de géodonnées externes
Il n’est pas toujours nécessaire d’utiliser des géodonnées locales
(sur votre ordinateur). En effet, certaines géodonnées sont distribuées grâce à une connexion avec un serveur par l’intermédiaire
des réseaux Internet (public) ou Intranet (privé). Les serveurs Web
Map Service (WMS &) distribuent des géodonnées matricielles
(images). Les serveurs Web Feature Service (WFS &) distribuent
des objets géographiques des géodonnées vectorielles. Pour s’y
connecter, il suffit d’utiliser respectivement les boutons Add
WMS server et Add WFS server, et de spécifier les paramètres
de connexion.
Dans le projet QGIS fourni, des connexions vers les WMS de
l’Office Fédéral de l’Environnement (OFEV) et de l’Infrastructure
Fédérale de Données Géographiques (IFDG) sont déjà préenregistrées, les couches disponibles sont décrites sur le site de l’Administration fédérale.
Références
Pour davantage d’informations sur l’utilisation de QGIS et GRASS,
voyez:
z Les manuels d’aide de QGIS: www.qgis.org/en/documentation/
manuals.html.
z Le forum de questions et réponses Quantum GIS Forum II:
forum.qgis.org.
z Les tutoriels QGIS du SIG pour l’Enseignement Agricole: sigea.
educagri.fr/ressources-pedagogiques/utilisation-des-logiciels/
tutoriels-de-logiciels-gratuits/tutoriels-qgis.html.
z Le wiki QGIS: www.qgis.org/wiki/Welcome_to_the_QGIS_Wiki.
Article du FI-EPFL 2011 sous licence CC BY-SA 3.0 /
N. Lachance-Bernard & T. Produit
www.epsg-registry.org
trac.osgeo.org/proj/ & www.geo.admin.ch/internet/geoportal/fr/home/services/geoservices/display_services/services_wms.html
9
10
GLOSSAIRE
&
CH1903+: les deux systèmes de référence
géodésiques CH1903+ et CH1903
sont identiques en ce qui concerne les
dimensions de l’ellipsoïde de référence,
les orientations des axes de coordonnées, l’échelle et le système de projection. Pour les définitions et désignations:
www.admin.ch/ch/f/rs/510_620_1/a3.html.
CRS (Coordinate Reference System):
système de coordonnées permettant
de faire correspondre à chaque point
d’un espace à N dimensions, un N-uplet
de scalaires. fr.wikipedia.org/wiki/
Syst%C3%A8me_de_coordonn%C3%A9es.
EPSG: European Petroleum Survey Group.
www.epsg.org.
GDAL (Geospatial Data Abstraction Library):
bibliothèque d’abstraction des données
géo-spatiales.www.gdal.org.
GIS (Geographic Information Systems): voir
SIG en français.
GPS (Global Positioning System): système
de positionnement mondial. fr.wikipedia.
org/wiki/Global_Positioning_System.
GRASS (Geographic Resources Analysis
Support System): système de support à
l’analyse des ressources géographiques.
grass.fbk.eu.
MNT: modèle numérique de terrain.
OSM: projet volontaire de carte OpenStreetMap. www.openstreetmap.org/; lire aussi
FI SP10 flashinformatique.epfl.ch/spip.
php?article2106.
QGIS: Quantum GIS, www.qgis.org/.
SIG: systèmes d’information géographique.
UAV (Unmanned Aerial Vehicle): ou en
français drone.
VGI (Volunteered Geographic Information):
information géographique volontaire.
WFS (Web Feature Service): utilisé aussi
pour toutes les autres langues.
WGS84 (World Geodetic System 1984):
système géodésique mondial avec la
révision de 1984, associé au GPS.
WMS (Web Map Service): utilisé aussi pour
toutes les autres langues.
Brève
routeRANK
Dernière nouvelle
routeRANK (www.routerank.com) logiciel de planification de
voyage créé par une start-up du PSE (voir flashinformatique.epfl.
ch/spip.php?article1980) est dans la liste des douze outils retenus pour le concours en faveur d'une mobilité intelligente
8 flash informatique
de la Commission européenne. Le vote est ouvert au public
jusqu'au 13 janvier 2012 (ec.europa.eu/transport/its/multimodalplanners/index_fr.htm) …
N'hésitez pas à vous exprimer. n
DIT-info
../.. suite de la page 2
LE DIT VOUS FORME...
et vous souhaite de Joyeuses Fêtes et une année 2012 riche en
formations !
Sur notre site Web dit.epfl.ch/formation vous trouverez, semaine
après semaine, notre calendrier complet pour le 1er semestre,
consultez le régulièrement.
Plusieurs cours sont organisés à la demande, faites-nous part de
vos désirs et nous ferons notre possible pour vous donner la formation correspondant au mieux à vos besoins.
Ci-après, voici un aperçu des formations offertes pour bien débuter l’année:
Windows 7
z 1 -Installation et configuration, semaine 1
z 2 -Dépannage et maintenance, semaine 2
z 3 -Support des applications et du système d’exploitation,
semaine 5
z 4 -Déploiement de Windows 7, semaine 6
LabVIEW ou l’acquisition de données
z
z
z
z
z
z
Vision (in English), semaine 3
Object-Oriented Programming System, semaine 3
Core I, semaines 4 et 8
Core II, semaine 4
Diadem, Basics I, semaine 7
Diadem, advanced, semaine 7
programmation
z C++, STL-Standard Template Library (in English), semaine 3
z C++, A Comprehensive Hands-On Introduction (in English),
semaine 5
z Beginning iPhone and iPad Development (in English),
semaine 6
z Python, level II (in English), semaine 6
z DIT HPC servers usage (in English), semaine 8
z NEW, Développement d’applications Web pour mobile multi
plates-formes, semaine 8
Le prix de l'AFCA 2011 à une
collaboratrice du DIT
L’AFCA
(Association
Femmes & Carrière dans
l’Administration) a, pour
la deuxième fois de son
histoire, attribué son prix
à une femme qui sort des
sentiers battus par le choix
de sa formation et de son
parcours professionnel.
Cette année c’est Michela
Thiémard qui a été choisie pour «être parvenue
à se faire une place au
sein d’un monde presque
exclusivement masculin,
celui de l’informatique et des mathématiques».
Michela est bien connue des utilisateurs des ressources de calcul
du DIT, où elle coordonne la cellule HPC et et administre notamment le cluster de GPU et la grille de calcul de l’EPFL. Michela a
fait ses études à l’EPFL en mathématiques, elle y a soutenu sa
thèse en 2004 et depuis travaille au DIT.
iPhone et Wi-Fi Swisscom
Vous êtes client de Swisscom et propriétaire de l’un de ces appareils mis à jour vers iOS5:
z iPad, iPad 2
z iPhone 3GS, iPhone 4
Vous devriez vérifier que, sur le campus, votre appareil ne se
connecte pas automatiquement au réseau MOBILE-EAPSIM de
Swisscom plutôt qu’à celui de l’EPFL. Cela pourrait avoir un effet
néfaste sur votre facture de téléphone mobile.
Pour désactiver la connexion automatique, voici la marche à
suivre:
Linux
z Essentials (in English), semaine 7
bureautique
InDesign CS5, 1-introduction, semaine 2
Excel 2010, 1-introduction, semaine 2
Word 2010, les longs documents, semaine 2
Jahia 6, création de sites Web EPFL, semaine 2
FileMaker Pro 11, semaine 2
Outlook 2010, transition, nouveautés et exercices pratiques
(rapido), semaine 4
z Excel 2010, 2-feuilles de calcul, semaine 4.
z
z
z
z
z
z
Ceci n’est qu’un aperçu, tous les détails se trouvent sur notre site.
cours.dit@epfl.ch 1.
2.
3.
4.
5.
Cliquez sur l’icône Réglages de votre iPhone.
Cliquez sur Wi-Fi.
Activez le Wi-Fi. Les réseaux sans fil disponibles s’affichent.
Sélectionnez le réseau MOBILE-EAPSIM.
Désactiver la fonction Connexion auto.
L’équipe DIT-TI
20 DÉCEMBRE 2011 - N° 10
9
Logiciel libre
Le logiciel libre dans le HPC
Vittoria.Rezzonico.@epfl.ch, EPFL - Coordinatrice CSE/HPC
Depuis la révolution Beowulf &, le calcul haute performance (High Performance Computing, HPC) a été
envahi non seulement par des clusters comportant
du matériel courant mais aussi par le logiciel libre.
Du système d’exploitation aux applications métier,
les supercalculateurs (même les plus puissants au
monde) sont un nid à logiciels libres.
La révolution Beowulf
Dans l’été 1994 à la NASA, Thomas Sterling (Professeur en informatique) et Donald Becker (développeur de drivers ethernet pour
le noyau Linux) construisirent le premier cluster à partir de composants librement disponibles sur le marché pour l’informatique
domestique, avec une couche logicielle libre. Ils appelèrent leur
machine Beowulf. Depuis cette date, tous les clusters construits
à partir de matériel grand public et de logiciels libres s’appellent
cluster de type Beowulf.
En juin 1997, le premier cluster Beowulf pointa son nez dans le
classement Top500: un cluster fait maison à UC Berkeley, mais
qui n’était pas un vrai cluster Beowulf dans le sens que même
fait maison, il se basait sur un OS de type Solaris. Il fallut attendre
encore une année pour que Linux apparaisse dans le Top500. On
peut remercier Los Alamos. Mais hélas, le matériel n’était pas courant (processeurs alpha). En juin 1999, non seulement on vit apparaître (en Allemagne) des clusters comme on les connaît de nos
jours (processeurs Intel ou compatibles), mais aussi les fabricants
de machines spécifiques adopter GNU/Linux comme OS.
Pendant quelques années, les clusters de type Beowulf eurent de
la peine à s’imposer auprès de la communauté HPC: ils étaient
en concurrence avec des machines très chères, dont le matériel
était spécialement conçu pour le HPC et avec une couche logicielle aussi très spécifique. Les leaders du HPC voyaient d’un très
mauvais œil ces nouveaux aspirants supercalculateurs construits
à partir de matériel généralement vendu au grand public et installés avec des logiciels librement disponibles sur le net.
Malgré cette résistance (que l’on rencontre encore aujourd’hui
dans certains cercles), les clusters Beowulf eurent de plus en plus
de succès, à tel point que depuis 2004 la moitié des 500 ordina-
10 flash informatique
teurs les plus puissants au monde étaient des clusters (fig. 1). À
l’EPFL, le cluster Beowulf arriva en novembre 2003 avec le projet
Pléiades. Le DIT suivit en 2005 avec Mizar.
clusters in Top 500
Since the Beowulf revolution, High Performance
Computing (HPC) has been taken over not only by
clusters built from commodity hardware, but also by
free software. Starting from the operating system,
up to the specific scientific software, supercomputers (even the most powerful in the world) sport all
kind of free software.
400
200
0
1994
1996
1998
2000
2002
year
2004
2006
2008
2010
fig. 1 – clusters Beowulf dans le top500: historique
HPC: qu'est-ce?
On entend cet acronyme bien souvent: HPC pour High Performance Computing. Mais qu’est-ce que cela signifie? S’agit-il d’un
autre buzzword? En partie. Mais on peut définir le HPC comme
du supercomputing couplé avec des grandes quantités de données
et leur traitement. On parle de supercomputing quand on résout
des problèmes de taille importante sur les ordinateurs les plus performants au monde. Il existe même une liste des ordinateurs les
plus puissants du moment: le Top500. Cette liste est publiée deux
fois par an depuis 1993 et est reconnue par l’industrie, le monde
académique, les vendeurs et les médias. Quand la machine la plus
performante atteint une étape représentée par une performance à
un chiffre bien rond, c’est la fête. La performance des machines est
mesurée à l’aide d’un benchmark & appelé LINPACK. Le Top500
nous permet d’avoir un historique de ce qui se passe en HPC. Dans
la figure 2, nous avons l’historique de la puissance LINPACK de la
machine numéro un, la numéro 500 et la somme des puissances de
toutes les 500 machines. Nous pouvons remarquer la progression
exponentielle qui nous donne envie de tracer des droites et peutêtre de transformer cette course à la puissance en une prophétie
autoréalisatrice. L’étoile représente l’étape déjà franchie du PetaFLOPs &. La prochaine étape (ExaFLOPs) est prévue pour 2020. Un
laptop aujourd’hui est aussi puissant qu’un supercalculateur dans
les années 90. À quand un téléphone mobile de cette puissance?
somme des 500
1ère machine
500ème machine
PetaFLOPs
TeraFLOPs
Ma station
Mon laptop
GigaFLOPs
1995
2000
2005
2010
fig. 2 – historique de la puissance de calcul des ordinateurs les plus performants
au monde
Le logiciel libre dans le HPC
Cores PFLOPs MW MFLOPS/W
Nom
Pays
1
K computer
Japon
705024 10.510 12.66
830
2
Tianhe-1A
Chine
186368
2.566
4.04
635
3
Jaguar
USA
224162
1.579
6.95
253
4
Nebulae
Chine
120640
1.271
2.58
493
GPUs
5
TSUBAME 2.0 Japon
73278
1.192
1.4
852
GPUs
6
Cielo
USA
142272
1.110
3.98
279
7
Pleiades
USA
111104
1.088
4.1
265
8
Hopper
USA
153408
1.054
2.91
362
9
Tera-100
France
138368
1.050
4.59
229
10 Roadrunner
USA
122400
1.042
2.35
444
GPUs
Cell
fig. 3 – les dix ordinateurs les plus puissants au monde, état novembre 2011
On voit donc deux problèmes pour le futur: l’énorme consommation électrique qui va à l’encontre de la crise énergétique prévue
pour les années à venir, et la quantité de cœurs, qui fait que les
pannes sur une partie de la machine sont nombreuses et que le
temps entre ces pannes suffit à peine à faire tourner un benchmark.
Si un CPU tombe en panne en moyenne une fois en 40 ans, en un
jour il a la probabilité p=1/14600 de défaillir. La probabilité qu’aucun CPU dans une machine qui en compte 100’000 ne tombe en
panne un jour donné est de 0.1%. On est donc assez sûr que notre
machine va avoir une panne dans la journée. Ceci est bien sûr
une vision simplifiée, mais qui nous donne une bonne idée de la
réalité.
Mais il faut savoir que ces machines sont au service de la science,
et que ce n’est qu’un outil de recherche parmi d’autres. Chaque
année des prix sont décernés à des chercheurs qui arrivent à tirer
parti des machines les plus performantes pour résoudre des problèmes qui, auparavant, n’étaient pas abordables.
Le logiciel libre s'empare du HPC
Les machines dédiées au HPC aujourd’hui pullulent de logiciels
libres. On peut dire que le supercalculateur moyen est:
un cluster
z basé sur GNU/Linux
avec
z une suite de compilateurs
z des bibliothèques de parallélisation
z des outils de mesure de performance
z des outils d’ordonnancement de tâches (schedulers)
z des systèmes de déploiement
z des outils de monitoring
z des systèmes de fichiers parallèles
… tous libres!
Dans la suite de cet article, je vais brièvement survoler quelques
logiciels qu’on peut trouver sur nos clusters.
GNU/Linux dans le HPC
Aujourd’hui, lorsque l’on parle de systèmes HPC, on pense
automatiquement à GNU/Linux. Mais cela n’a pas toujours été
le cas. Au début, les serveurs de calcul étaient des machines
spécifiquement conçues pour la performance, et le système
d’exploitation était livré avec la machine: pas question d’avoir un
OS générique sur une machine aussi spécialisée!
Jusqu’aux années 80, les codes n’étaient pas portables entre
machines différentes: la compatibilité était sacrifiée au profit des
performances (CPU et accès mémoire). Les systèmes d’exploitation étaient donc faits sur mesure pour les machines, ainsi que les
compilateurs et les bibliothèques de parallélisation.
Avec l’arrivée du cluster Beowulf, GNU/Linux s’est imposé dans
le paysage HPC, à tel point que même les grands acteurs comme
Cray et IBM l’ont adopté, parfois partiellement (les BlueGene sont
notamment des machines à OS mixte, une partie Linux et une
partie spécifique).
Dans la figure 4, nous voyons l’évolution des systèmes d’exploitation dans les machines du Top500. Linux, qui dans le Top500 ne
concerne pas que les clusters, est bien établi dans le HPC.
400
machines
Dans la figure 3, on voit le dernier Top10. Toutes sont des machines basées GNU/Linux, qu’on peut considérer des clusters, avec
parfois des GPUs. On remarque l’énorme nombre de cœurs par
machine et la consommation électrique qui se rapproche de celle
d’une petite ville.
unix
linux
mixed
other
200
1994
1996
1998
2000
2002
2004
2006
2008
2010
fig. 4 – répartition des systèmes d’exploitation dans les machines du Top500.:
historique
Comment installer un cluster Beowulf
Supposons pour simplifier que votre cluster dispose d’un master et de N nœuds de calcul (fig. 5). Le nœud master (ou maître)
est le cerveau du cluster, les nœuds de calcul n’ont pas d’état
et peuvent être considérés comme des consommables. Ils n’ont
aucune donnée précieuse. En pratique, lors de l’installation, on
passe beaucoup de temps sur le master pour en configurer les
services, et ensuite on démarre les nœuds, qui s’installent automatiquement en suivant les directives du nœud maître.
Nœud
Nœud
Nœud
Nœud
Nœud
Switch
Master
réseau d’entreprise
fig. 5 – structure d’un cluster
20 DÉCEMBRE 2011 - N° 10
11
Le logiciel libre dans le HPC
L’installation du nœud maître n’est pas évidente, car il faut
connaître et maîtriser tous les services nécessaires au déploiement et à l’administration d’un cluster.
Pour créer un serveur d’installation, il faut configurer un serveur
dhcp et un tftp, en plus de nfs ou http ou ftp, en fonction de
la méthode pour distribuer les paquetages aux nœuds de calcul.
Pour ce qui est du monitoring et reporting, des compétences en
serveurs web (pour afficher les données), snmp et ssh sont souhaitables. Ensuite, il faut configurer un ordonnanceur (scheduler).
Le nœud maître fait office de firewall et passerelle, une connaissance de iptables est donc nécessaire.
Les utilisateurs doivent être authentifiés sur le nœud maître. Il
faudra un système d’authentification comme nis ou ldap.
Enfin, lorsqu’on exporte les données utilisateur sur les nœuds, il
faut installer (au minimum) un serveur nfs.
Systèmes de déploiement
Les distributions GNU/Linux disposent déjà de leur propre système
de déploiement par directives: KickStart pour RedHat et ses dérivées, FAI pour Debian et Ubuntu, AutoYaST pour SuSE. Chaque
système de déploiement est tout à fait utilisable pour installer les
nœuds d’un cluster. Pour les administrateurs système qui n’aiment pas les installations par directives, on a aussi une panoplie
d’outils libres pour installer les nœuds par image. Parmi ces outils,
je citerais partimage et systemImager. Les administrateurs les
plus avertis se contentent parfois d’un dd à travers netcat. Pour
maintenir les nœuds à jour et synchronisés, des outils tels que
cfengine et puppet sont disponibles, ainsi que des shells distribués comme dsh et pdsh, le dernier étant accompagné par dhsbak, qui permet d’afficher la sortie de pdsh d’une façon resumée.
Monitoring
Un outil très diffusé dans le monde HPC est Ganglia, qui nous
permet d’avoir en un coup d’œil une bonne vue d’ensemble de
l’utilisation du cluster (CPU, mémoire, réseau, disques) ainsi que
son historique. Ganglia dispose d’une interface web (PHP) et est
basé sur XML et RRDtools pour stocker les données.
Quand on a beaucoup de nœuds de calcul et des services critiques
qui tournent sur le nœud maître, il est nécessaire d’être avertis
quand un nœud est en panne, quand les services du master ne
sont plus atteignables, mais aussi dans le cas où un utilisateur
lance des programmes sur le master ou quand il y a trop d’utilisateurs dans la file d’attente. Pour cela, Nagios nous rend un
immense service.
Schedulers
Lorsque l’on travaille à plusieurs sur une machine de calcul, il faut
la partager de façon transparente. Pour cela, lorsque l’on souhaite
lancer un calcul, on passe par un système de files d’attente qui
s’occupe de maximiser l’utilisation de la machine moyennant les
contraintes dictées par la politique d’utilisation du cluster. L’utilisateur n’a alors qu’à écrire un script qui s’occupera du lancement
de son application et de l’allocation des ressources moyennant la
commande qsub mon_script ou encore sbatch mon_script
12 flash informatique
en fonction du type d’ordonnanceur utilisé. Dans ce script, l’utilisateur spécifie entre autres les ressources nécessaires (processeurs, mémoire, temps d’exécution, voir figures 6 et 7).
Nombre de gestionnaires de ressources et schedulers sont des
logiciels libres. Parmi ceux-ci, je citerais Torque et Maui, Son of
Grid Engine et Slurm.
#PBS -l nodes=2:ppn=8
#PBS -N hellotorque
#PBS -l walltime=00:10:00
#!/bin/bash
cd $PBS_O_WORKDIR
mpirun -np 16 ./hello_mpi
fig. 6 – exemple de script pour lancer un job MPI avec Torque
#!/bin/sh
#SBATCH -J
#SBATCH -n
#SBATCH -N
#SBATCH -t
helloslurm
8
2
00:10:00
mpirun -np 16 ./hello_mpi
fig. 7 – exemple de script pour lancer un job MPI avec SLURM
Tout cela n'est pas simple
Pour se simplifier la vie et sauter cette longue étape de
configuration du master, on peut prendre des raccourcis et faire
appel à des outils de déploiement. Parmi les plus connus, je citerais Rocks Cluster Distribution et xCAT. On trouve de plus en plus
d’outils de déploiement dans les distributions GNU/Linux, je peux
citer Orchestra d’Ubuntu.
Systèmes de fichiers parallèles
Lorsque plusieurs machines accèdent à des fichiers sur un serveur de façon asynchrone, NFS est le système de fichiers réseau
préféré du Linuxien. Mais si des centaines de machines y accèdent en même temps, les performances chutent et les clients se
bloquent. Pour éviter cela, il faut avoir des systèmes de fichiers
réseau conçus pour ce type de charge. Bien sûr, tout cluster assez
grand nécessite un serveur avec un système de fichiers à accès
parallèle (parallel filesystem).
Un cluster est souvent utilisé pour des applications qui tournent
sur un seul nœud, ou bien dont chaque processus écrit un fichier
séparé. Dans ce cas, ils nous faut juste une alternative plus confortable au disque local au nœud. Le système de fichiers parallèle
Glusterfs satisfait alors nos exigences.
Lorsqu’on exécute un calcul en parallèle, il se peut par contre que
tous les processus liés au calcul écrivent dans le même fichier.
Alors il faut non seulement un filesystem parallèle, mais en plus
il faut qu’il supporte le striping des fichiers. Il faudra alors choisir entre PVFS2 et Lustre. PVFS2 est plus simple à installer et
configurer et on peut vite avoir un système de fichiers qui répond à nos attentes, mais il n’est pas compatible POSIX et il faut
alors compiler un module noyau sur les clients ou bien passer par
des commandes telles que pvfs-cd pour avoir accès aux fichiers.
Lustre est plus complet, mais son avenir est encore flou et il n’est
pas facile d’installation.
Le logiciel libre dans le HPC
Un système de fichiers parallèle répond à une demande complexe,
auquel le monde du libre a su répondre avec plusieurs solutions.
Compilateurs
Tout développeur connaît GCC, la GNU Compiler Collection. Le
projet fut démarré par Richard M. Stallmann en 1985, et au début,
il s’agissait uniquement d’un compilateur C (GNU C Compiler).
Depuis lors, plusieurs compilateurs se sont rajoutés. Ceux qui intéressent la communauté HPC sont surtout Fortran et C++.
Parallélisation
Sous GNU/Linux, on peut paralléliser du code avec plusieurs outils.
Si l’on reste sur le même nœud de calcul et qu’on se contente
donc de la parallélisation multi-core, GCC nous satisfait entièrement: non seulement il nous permet de faire du POSIX Threads,
mais aussi du OpenMP.
Si l’on souhaite faire de la programmation parallèle distribuée,
le standard aujourd’hui est MPI, qui, malgré les mauvaises langues qui annoncent sa mort depuis des années, va encore être le
standard de facto pour la parallélisation sur les clusters pendant
quelque temps.
include <stdio.h>
int main(){
printf("Hello, world!\n");
return 0;
}
fig. 8 – Hello, world! séquentiel
include <stdio.h>
#include <omp.h>
int main(){
printf("Master thread says: Hello,
world!\n");
#pragma omp parallel
{
printf("Hello from thread %d of %d\n",
omp_get_thread_num(), omp_get_
num_threads());
}
printf("Master thread says: Hello,
world!\n");
return 0;
}
fig. 9 – Hello, world! parallélisé avec OpenMP
#include <stdio.h>
#include <mpi.h>
int main (int argc, char *argv[]){
int rank, size;
MPI_Init (&argc, &argv);
MPI_Comm_rank (MPI_COMM_WORLD, &rank);
MPI_Comm_size (MPI_COMM_WORLD, &size);
printf( "Hello from process %d of %d\n",
rank, size );
MPI_Finalize();
return 0;
}
fig. 10 – Hello, world! parallélisé avec MPI
Mesure de performance
Afin de produire des codes rapides, il est nécessaire de mesurer
leurs performances dans l’objectif de les améliorer. Quand on
connaît bien son algorithme, on peut en prédire le temps d’exécution et l’utilisation mémoire, et si les ressources utilisées par
l’implémentation ne correspondent pas, il faut trouver où est le
problème dans le code. Ou bien, quand on souhaite paralléliser
des parties de code, on aimerait savoir dans quelles fonctions on
passe le plus de temps. L’utilitaire gprof est, comme son nom le
laisse comprendre, un outil de profiling. Après avoir compilé le
code avec les options adéquates, on lance une fois le code à blanc
et ensuite on le passe à travers gprof. Cette dernière action va
générer un fichier texte lisible par l’être humain, mais pour les
mordus du GUI, kprof est capable de visualiser.
Un des démons du
programmeur est le
memory leak. Pour le
détecter, le programme
valgrind est l’idéal. Ce
programme a tant de
fonctionnalités que je
fig. 11 - logo de Valgrind
vous renvoie aux références pour tout explorer.
Un autre outil d’analyse des codes est les performance counters.
Intégrés au noyau Linux, ils permettent de lire des valeurs de registres spéciaux comme le nombre d’instructions CPU exécutées,
les cache misses.
Benchmarks
Maintenant que notre cluster est opérationnel, il s’agit de le valider, et quoi de mieux que des benchmarks couramment utilisés
dans le monde du HPC. Les plus connus (à tort ou raison) sont le
HPL (High Performance LINPACK), qui est utilisé pour rédiger la
liste Top500, et le STREAM. Les deux sont disponibles librement,
et les développeurs sont même poussés à les modifier pour les
adapter à des nouvelles architectures.
Plusieurs applications scientifiques sont publiées sous licence
libre, je peux citer
zQuantumESPRESSO
zCP2K
zPalabos
zGadget
zLAMMPS
zNAMD
Les utilisateurs sont aussi incités à faire tourner des cas tests sur
leurs machines afin de les comparer. Ces applications se transforment donc en benchmarks.
Logiciels de visualisation
Des gros calculs engendrent de lourdes données, qu’il faut traiter
et afficher de façon compréhensible, par exemple avec une image
2D, 3D ou même un film. Plusieurs logiciels spécialisés en visualisation scientifique existent. Deux exemples sont Paraview qui,
comme son nom le suggère, est capable de faire de la visualisation
20 DÉCEMBRE 2011 - N° 10
13
Le logiciel libre dans le HPC
en parallèle sur plusieurs nœuds de calcul, et VisIt, qui est aussi
capable de faire une partie du post-processing en parallèle en plus
de la visualisation in situ.
Conclusion
Logiciel libre > Tribune libre
Vers une informa
libre au DIP gene
[email protected], rédacteur multimédias au Département de l’instr
Le HPC ne peut plus se passer du logiciel libre: du système d’exploitation jusqu’aux applications scientifiques.
Aujourd’hui, on peut presque assembler un supercalculateur à
partir de pièces disponibles dans les magasins d’informatique, en
utilisant des logiciels disponibles librement sur l’Internet. On peut
même transformer une salle de PC en un cluster de calcul performant.
Nous ne pouvons que nous réjouir d’une telle évolution vu les
enjeux du HPC pour la recherche scientifique.
Références
z Top500: http://www.top500.org
J’espère que certains outils décrits dans cet article seront le sujet
d’articles plus approfondis dans le Flash informatique. Certains
l’ont déjà été, avant même la naissance de la rubrique Logiciel
Libre:
z Aperçu de quelques méthodes d’installation: flashinformatique.
epfl.ch/spip.php?article1397
zAutoYasT: flashinformatique.epfl.ch/spip.php?article2092
zValgring: valgrind.org.
zVisIt: flashinformatique.epfl.ch/spip.php?article2238.
Article du FI-EPFL 2011 sous licence CC BY-SA 3.0 / V. Rezzonico
GLOSSAIRE
&
Benchmark: point de référence servant à effectuer une mesure.
Dans notre cas, un benchmark nous permet de mesurer les
performances d'un système pour le comparer à d'autres.
Beowulf: le premier cluster de calcul a été nommé d’après le
héros d'un poème épique anglo-saxon, qui avait dans le poing
la force de trente hommes. fr.wikisource.org/wiki/Beowulf/Botkine.
FLOPs (floating-point operations per second): nombre d’opérations à virgule flottante par seconde; c’est une unité de
mesure pour évaluer la vitesse des calculateurs.
MégaFLOPS = 106 FLOPS
GigaFLOPS = 109 FLOPS
TéraFLOPS = 1012 FLOPS
PétaFLOPS = 1015 FLOPS
ExaFLOPS = 1018 FLOPS.
14 flash informatique
By 2015, most of the Geneva’s public school computers will run exclusively free and open source
software, based on Open standards.
En 2015, la majorité des ordinateurs pédagogiques
du Département de l’instruction publique, de la
culture et du sport de Genève pourraient fonctionner
exclusivement avec des standards ouverts et logiciels
libres.
Il en va des logiciels libres comme de la paix dans le monde. Le
consensus théorique en leur faveur est large. Pourtant, une fois
le principe admis, la réalité s’avère vite complexe. Certes, chacun
peut, à titre individuel, assez aisément faire le choix de passer d’un
système d’exploitation informatique propriétaire à un système
basé sur les standards ouverts et logiciels libres (SOLL). Mais on
ne change pas l’informatique scolaire d’une institution publique,
composée de milliers de postes informatiques, en mettant simplement en avant un idéal. Reste qu’à Genève, dès 2015, la majorité
des ordinateurs pédagogiques (et non administratifs) du Département de l’instruction publique, de la culture et du sport (DIP) aura
migré vers des solutions libres et ouvertes. À ce titre, la Direction
des systèmes d’information et service écoles-médias (DSI-SEM),
notamment en charge de l’informatique pédagogique dans les
écoles, a élaboré un plan de déploiement dont la deuxième
version est consultable en ligne et ouverte au débat.
D’emblée, il convient d’éviter tout malentendu: l’objectif n’est
pas l’installation de standards ouverts et logiciels libres en tant
que tels, mais bien l’amélioration de la qualité et la pérennité
des outils informatiques mis à la disposition de l’enseignement
et de l’apprentissage. Corollaire, lorsqu’il est avéré qu’un logiciel
propriétaire n’a pas son équivalent libre, il sera maintenu. Cette
remarque vaut particulièrement pour les écoles professionnelles.
Sept établissements pilotes au primaire
Depuis plusieurs années, la DSI-SEM chapeaute et évalue des expériences réalisées avec des logiciels libres. Les avantages que l’on
peut en tirer sont évidents: pérennité des documents, adaptation
des outils facilitée en fonction des besoins, possibilité de fournir
aux élèves les applications dont ils bénéficient à l’école pour les
utiliser à leur domicile, etc. Sans compter qu’il existe une identité
de valeurs entre le monde du libre et une communauté éducative
publique (lire l’encart). Ainsi, une transition vers les SOLL implique
des actions non seulement sur les postes de travail, mais également sur l’environnement collaboratif et les ressources pédagogiques numériques.
atique pédagogique
evois ruction publique genevois
Actuellement, 12’000 ordinateurs constituent le parc informatique pédagogique du DIP. Un peu moins d’un quart d’entre eux
sont des Macintosh fonctionnant avec MacOS. Les trois quarts
sont des PC dotés d’une double configuration: la distribution
Ubuntu basée sur GNU/Linux et Windows de Microsoft. Il appartient à l’usager de choisir entre les deux systèmes d’exploitation
lors du démarrage de son ordinateur. En outre, de nombreux logiciels libres, tels que l’application de traitement des images GIMP
ou la suite bureautique LibreOffice, sont installés sur Windows.
Durant l’année scolaire 2012-2013 un premier changement de
taille prévu par le plan de déploiement interviendra, puisque
tous les postes pédagogiques de l’enseignement primaire (un par
classe) seront exclusivement dotés d’une configuration Ubuntu.
À ce jour, sept des quatre-vingt-neuf établissements du primaire
genevois font office de pilotes. Cette phase permet de tester la
configuration, d’y apporter d’éventuelles modifications en fonction des besoins et de mettre au point la gestion à distance des
postes informatiques.
Un système développé à l’UNIL
Parallèlement, l’analyse des besoins pour les salles informatiques
des écoles du secondaire I et II a déjà commencé. Elle ne part pas
de zéro, puisque dans plusieurs salles des maîtres, les PC tournent
déjà sous Ubuntu. Et les salles informatiques PC de trois établissements possèdent une informatique entièrement libre. Un des
enjeux pour l’enseignement secondaire concerne les tableaux
numériques interactifs (TNI) qui, à terme, équiperont l’ensemble
des salles de classe. Le choix s’est porté sur Uniboard, un système
développé par l’Université de Lausanne, entré dans le monde du
libre en 2010 sous l’appellation Open-Sankoré (open-sankore.org).
Le fait de distinguer le primaire du secondaire et de procéder à chaque fois en trois phases – analyse, expérimentation,
finalisation – est certes nécessaire, mais ne garantit pas la réussite
du programme. La résistance au changement constitue une réalité
à prendre en compte, qu’elle soit basée sur des critères objectifs
ou des craintes infondées. Effort d’apprentissage et d’adaptation,
Des valeurs convergentes
En cherchant à rendre accessible à la fois les outils informatiques et les contenus réalisés grâce à eux, le monde du logiciel libre vise un objectif de démocratisation du savoir et des
compétences, de partage des connaissances et de coopération
dans leur mise en œuvre, d’autonomie et de responsabilité
face aux technologies, de développement du sens critique et
de l’indépendance envers les pouvoirs de l’information et de
la communication. Ces valeurs sont clairement convergentes
avec celles d’un système éducatif. À Genève, elles sont même
inscrites dans la Loi sur l’instruction publique.
En outre, les logiciels libres, par leur grande variété, permettent
l’acquisition de compétences transposables à d’autres outils
plutôt que l’utilisation répétitive d’un nombre limité de fonctions. Cet avantage n’a ainsi pas échappé à de nombreux enseignants qui collaborent à des portails éducatifs en utilisant des
logiciels libres.
habitudes acquises lors de la formation d’enseignant, difficultés
à récupérer des contenus réalisés avec des logiciels propriétaires,
complexité à gérer trois environnements informatiques différents
(pédagogique proposé par le DIP, administratif de l’État et privé),
ressources insuffisantes: ces risques et préoccupations illustrent à
quel point un accompagnement au changement s’avère crucial.
Changer de paradigme
Il s’agit en premier lieu de rendre très lisibles les objectifs du DIP,
à travers une information régulière; une campagne de communication auprès des collaboratrices et collaborateurs de l’enseignement est donc d’ores et déjà prévue. Deuxième point, l’assistance
fournie aux usagers devra être facilement repérable et rapide.
Enfin, concernant l’aide à l’acquisition de nouvelles compétences,
des cours existent. Mais l’analyse des besoins a montré que, pour
la prise en main des nouveaux outils, une autoformation basée sur
des modules en ligne devrait suffire.
La date prévue pour la réalisation complète de ce déploiement
– 2015 – se base bien évidemment sur une planification interne.
Mais elle dépend également d’une réalité exogène. Microsoft a
annoncé la fin du support Windows XP pour 2014. Autrement
dit, quel que soit le système d’exploitation retenu, libre ou propriétaire, une migration aura lieu. Le DIP a simplement choisi de
changer de paradigme. Aujourd’hui, le standard est Windows et
l’exception MacOS. Demain, le standard sera GNU/Linux, les exceptions MacOS et Windows.
Pour en savoir plus
Consulter le plan de déploiement (icp.ge.ch/sem/projets/spip.
php?article619) où l’on trouve également d’autres liens et documents expliquant la politique du DIP genevois en matière de standards ouverts et logiciels libres. Voir également le site du projet
GeLibrEdu (icp.ge.ch/sem/gelibredu/).
Article du FI-EPFL 2011 sous licence CC BY-SA 3.0 / M. Gregori
20 DÉCEMBRE 2011 - N° 10
15
Comment faire ?
La téléphonie VoIP privée en
pratique
Jacques.Menu@epfl.ch, téléphoniste du XXIème siècle
This paper presents the practical usage of VoIP to
call users through a software application, i.e. a softphone and combine regular, analogical telephony on
a fixed line and the digital one, over the Internet.
Cet article présente l’emploi concret de VoIP pour
téléphoner au moyen d’une application logicielle,
soit la softphonie et combiner la téléphonie analogique traditionnelle sur ligne fixe et celle, numérique, par Internet.
Le problème
L’article Télérama de François Roulet dans le FI5/10
(flashinformatique.epfl.ch/spip.php?article2071) présente le cadre
général de VoIP (Voice Over IP) et son expérience dans ce domaine.
Ce sujet est de plus en plus d’actualité puisque les centraux téléphoniques classiques sont progressivement remplacés par des
modèles offrant VoIP. Ce sera d’ailleurs le cas de l’EPFL dans le
futur.
Quand j’ai voulu faire le passage à VoIP moi-même, je me suis inspiré de l’article de François, ce dont je le remercie ainsi que d'avoir
relu cet article. J’ai rencontré quelques difficultés pratiques: en
particulier, les différents codes à saisir n’étaient pas toujours clairs
pour moi, ni le format à utiliser pour les numéros de téléphone.
Le but du présent article est d’éviter ces tâtonnements à d’autres
personnes, en montrant les réglages importants pour que ça fonctionne. L'obtention d'un numéro VoIP géolocalisé comme 021…
n'est pas abordé dans cet article. Comme moi, vous ne connaissez
rien à la téléphonie? Suivez le guide!
Pour des raisons de confidentialité, tous les numéros pouvant
permettre d’atteindre un correspondant qui figurent dans cet
article ont été imaginés: n’essayez pas de les utiliser…
Choix d'un fournisseur d'accès
Comme François, j’ai misé sur la nébuleuse Finarea, qui regroupe
un certain nombre de portails offrant le service VoIP, à des
conditions variées, listées sur la page progx.ch/home-voip-prixbetamax-3-1-1.html. J’ai choisi Rynga, dont les conditions me
conviennent: appels gratuits sur les numéros fixes dans nombre
de pays dont la Suisse, et appels sur des numéros de portables à
un prix assez bas. Par exemple, les SMS pour la suisse sont facturés
3.2 centimes d’€. Les tarifs détaillés figurent à la page www.rynga.
com/en/calling-rates.html. La condition chez Rynga est de prépayer 10€, les appels payants étant débités sur ce montant; cela
16 flash informatique
donne droit à quatre mois d’appels gratuits pour les destinations
qui s’y prêtent, avec une limite à cinq heures de communication
sur sept jours consécutifs. À noter qu'un second appel simultané
est lui toujours facturé. Une fois ces quatre mois écoulés, les appels sur les lignes fixes sont débités également. On peut recharger
son compte VoIP en tout temps par un versement de 10€ qui nous
redonne droit à une période de quatre mois, …
Noms, numéros et codes
C’est la difficulté que j’ai eue pour passer à VoIP, et qui justifie
l’écriture du présent article. Il y a dans ce contexte:
zle Rynga Name, nom de l’utilisateur sur le site de cette société,
et aussi son identité lorsqu’il fait des appels ou envoie des SMS;
z le mot de passe du compte VoIP Rynga, demandé lorsqu’on
s’y connecte pour le gérer. Pour les besoins de cet article, le
compte est appelé basbois, et le connection name est donc
basbois@rynga;
zle caller ID, soit un numéro international +41217896543
qui indique au correspondant qui est son interlocuteur si son
équipement le permet;
zle système PIN du boîtier Siemens, si on en a un, utilisé
lorsqu’on s’y connecte pour le paramétrer. C’est un code de
quatre chiffres décimaux, 0000 initialement.
Création d'un compte VoIP auprès de
Rynga
Elle se fait par la page www.rynga.com/en/index.html. On doit
indiquer les numéros de téléphone qui seront utilisés comme
étant l’appelant, avec le préfixe international, par exemple
+41216934587. On a droit à cinq numéros au maximum.
Lors de leur enregistrement depuis la page de profil de l’utilisateur
(Personal détails), Rynga appelle le numéro indiqué pour vérifier
qu’il est utilisable. Lors de cet appel, on reçoit un code à quatre
chiffres *à usage unique*, à saisir dans le dialogue d’enregistrement du numéro. On voit dans la page de profil également un
numéro d’appel local dans le pays de résidence choisi, comme
031xxxyyzz pour la Suisse, qu’on obtient en choisissant la ville la
plus proche dans une liste.
Pour appeler un numéro international depuis n’importe quel type
de téléphone, on compose ce numéro local puis le numéro international désiré. Ce faisant, on paie la communication au tarif local
jusqu’à ce numéro dans le pays, puis l’accès international se fait
en VoIP aux conditions décrites plus haut. Une fois le compte VoIP
créé et crédité, on peut faire des appels, depuis au choix:
z un logiciel dit softphone, qui tourne sur un ordinateur, un
téléphone mobile ou une tablette, et qui permet de faire des
appels VoIP;
La téléphonie VoIP privée en pratique
z un boîtier de téléphonie hybride analogique/numérique, en
dur, comme en propose par exemple Siemens.
Gestion courante du
compte VoIP
Elle se fait par la page https://
www.rynga.com/myaccount qui,
en plus de donner l’accès au profil
de l’utilisateur, montre:
z les dates et montants des versements réalisés;
z les appels récents avec date
et heure, numéro appelé, durée et coût, ou FREE pour les
appels gratuits;
z le moyen de créditer son
compte VoIP;
z le moyen de télécharger le
logiciel softphone MobileVOIP pour iPhone/iPod/iPad,
Android, Nokia/Symbian et
Windows Phone.
On voit ci-contre la colonne de
gauche de cette page de gestion.
Où l'on se lance dans la softphonie
Comme softphone, j’ai installé X-Lite 4 et MobileVOIP, fournis par
Rynga, sur Mac OS X et iPhone/iPod/iPad respectivement. Il en
existe bien sûr quantité d’autres, mais qui ne sont pas spécifiques
aux portails de Finarea.
On voit l’apparence de
l’application X-Lite 4
ci-contre. Petit détail: si
on supprime un contact
qui est dans plusieurs
catégories à la fois,
comme Christian dans
cette figure, il disparaît intégralement. Pour
le supprimer dans une
seule catégorie, il faut la
simplement la décocher
dans la définition du
contact.
Emploi de la base hybride analogique/
numérique Gigaset
Suivant les traces de François, j’ai opté pour un boîtier Siemens,
appelé base par ce constructeur. Ce modèle Gigaset C610A IP
vient avec un combiné noir et son support pour le recharger, mais
ce support ne joue pas d’autre rôle. Le A indique qu’un répondeur
est intégré à la base (il y en a trois en fait, un par paire de combinés, voir l’article de François). J’ai aussi un second combiné avec
son support, blanc pour pouvoir les distinguer. Ci-dessous, une
vue d’ensemble de l’installation, dans laquelle:
z la base avec ses deux connexions RJ 11 (téléphonie) et RJ 45
(réseau informatique) est au centre,;
z un combiné est montré en bas à droite sur son support;
z le boîtier en haut à gauche fournit l’accès à Internet, par
exemple sous la forme d’un routeur, modem réseau ou ADSL;
z l’ordinateur en haut à droite n’est utile que pour accéder au
paramétrage de la base, il n’intervient pas dans les communications téléphoniques.
Le compte VoIP Rynga
est enregistré dans les préférences de l’application, comme l’illustrent les deux figures ci-après.
La base est préconfigurée pour obtenir une adresse IP d’un serveur
DHCP, comme souvent pour ce genre d’équipement. À la maison,
cela se passe donc très bien avec les équipements réseau actuels.
Cet équipement héberge un site Web de gestion et de paramé20 DÉCEMBRE 2011 - N° 10
17
La téléphonie VoIP privée en pratique
trage, qui s’annonce sur le réseau. Il suffit, pour y accéder, de choisir l’URL www.gigaset-config.com/myDevice/ dans son butineur
préféré: cela recherche une base sur le réseau local, qui s’affiche
alors avec son adresse IP, comme 10.0.1.42 ici.
Dans le site intégré à la base, on a accès aux différents paramètres
de sa configuration.
Dans Settings:
z sous l’onglet NetWork, IP Configuration, le réglage de la
configuration réseau IP (DHCP par défaut) et en cliquant sur
Show Advanced Settings, le nom de la base. On peut si nécessaire mettre en place une adresse IP fixe si DHCP ne fait pas
l’affaire dans le cas concret.
Dans Telephony, on peut spécifier:
z sous l’onglet Connections, l’enregistrement d’au maximum
six combinés en plus de la ligne fixe analogique et leur activation/désactivation. C’est ainsi que les combinés sont raccordés à la base: leur support ne joue aucun rôle, il ne sert qu’à
charger les batteries. Voir les réglages pour le combiné 1 dans
l’écran ci-contre. Le bouton Start Configuration Assistant
n’est pas utilisable pour Rynga, qui n’est pas connu pour cette
fonctionnalité: il a donc fallu fournir à la main les valeurs indiquées sur ce portail;
zsous Number Assignment, les réglages des combinés enregistrés pour les appels entrants et sortants. Dans la figure cicontre, tous deux acceptent les appels entrants sur la ligne
fixe, mais tous les appels sortants vont sur Internet, en utilisant le compte basbois@rynga. De plus, si l’accès à Internet
n’est pas possible, les appels sortants passent automatiquement par la ligne fixe (Automatic Fallback to Fixed Line);
zsous Dialing Plans, l’emploi de la ligne fixe ou d’Internet pour
certaines gammes de numéros. Ainsi, on peut forcer l’accès à
des numéros payants comme 0800… par la ligne fixe, certains
n’acceptant pas de connexion VoIP;
z sous Advanced VoIP settings, on peut choisir des réglages
plus fins, que j’ai laissés inchangés.
Dans Directories:
zsous Online Directory, on définit si l’on veut que les numéros entrants soient recherchés dans un annuaire sur Internet
pour afficher l’identité de l’appelant; c’est tel.search.ch qui est
proposé pour la Suisse;
zsous Directory Transfer, on peut importer/exporter le contenu du répertoire de numéros pour chaque combiné individuellement. L’exportation se fait par Save, ce qui crée un fichier
teledir.vcf qu’on peut renommer à volonté. Après modification
18 flash informatique
réglages pour le combiné 1
Number assignment
du fichier texte sur un ordinateur, il suffit d’effacer le répertoire dans le combiné par Delete puis de le télécharger par
Transfer.
La téléphonie VoIP privée en pratique
Dans Management:
zsous Save & Restore, le plus important peut-être est qu’on
peut sauvegarder les réglages complets de la base sur un
fichier d’un ordinateur, et les recharger à volonté;
z enfin, sous Firmware Update, on peut aller chercher la version la plus récente du logiciel interne de la base chez Siemens
sur Internet. Il est conseillé de le faire lors de l’installation du
matériel, qui peut avoir été stocké un certain temps avant
qu’on le reçoive, et c’est un bon test de la connexion de la
base au réseau.
Dans l’onglet Status de la page principale du site intégré à la
base, on voit l’état de cette dernière, illustré ci-après, et celui des
connexions par la ligne fixe et les deux accès par VoIP configurés,
illustré ensuite.
Quels avantages?
Avec la base Siemens illustrée ici, on peut avoir deux appels en
cours, entrants comme sortants, ce qui est très pratique !
Plus généralement, VoIP offre essentiellement:
z des communications bon marché, accessibles depuis divers
endroits et avec divers outils: combiné ou softphone, sur différents matériels pour ce dernier;
z un accès permanent à l’état de son compte, en particulier
le nombre de jours de gratuité restant et la listes des appels
effectués, par Internet comme depuis les softphones;
z la possibilité d’appeler tout numéro de téléphone, sans qu’il
doive être accessible par VoIP lui-même;
z la possibilité d’envoyer des SMS;
z la facilité pour planifier les coûts des appels.
Pour certains services ou achats sur Internet, on vous demande
un numéro de téléphone dans le pays du prestataire de service:
il suffit d’avoir un numéro VoIP dans ce pays, et le tour est joué.
En prime, si vous avez un accès Wi-Fi mais pas de communication
GPRS possible, parce que vous êtes dans une zone non desservie
ou parce que ce serait trop cher, vous pouvez toujours communiquer par VoIP. C’est le cas par exemple en vacances ou en déplacement à l’étranger, il n’y a plus de notion de territoire.
Un monde parfait?
Les autres réglages de la base sont décrits dans la documentation.
On peut les laisser tels qu’ils ont été mis en place par le fabricant.
Un côté intéressant de la préparation du répertoire des combinés
sur un ordinateur est qu’on peut facilement le rendre identique
sur tous les combinés en employant le même fichier. Voici un
exemple de contenu de ce fichier.
BEGIN:VCARD
VERSION:2.1
N: Yellow Pages;
TEL;HOME:2#91
END:VCARD
BEGIN:VCARD
VERSION:2.1
N: [tel.search.ch];
TEL;HOME:1#91
END:VCARD
VoIP a de très bons côtés, mais il faut être bien conscient que:
z la disponibilité d’un accès Internet n’est pas comparable à
celle du réseau téléphonique fixe, alimenté électriquement
par les centraux et très fiable;
z au moment où j’écris cet article, le mot de passe de mon
compte est stocké en clair par Rynga, une faiblesse.
Quelle est la qualité du son? Cela dépend des codecs utilisés pour
compresser puis décompresser les paquets contenant le son qui
circulent sur Internet. Il y a donc parfois un son moins bon qu’en
analogique.
Un autre phénomène, déroutant la première fois, est qu’il peut
arriver que les paquets provenant du correspondant soient retardés puis arrivent en avalanche: rien ne s’est perdu, mais il faut
tout de même demander de répéter.
La documentation de la base Siemens utilisée ici est bien faite et
disponible en plusieurs langues, y compris en format PDF.
Une volée de bois vert toutefois à l’interface utilisateur sur un
point: pour changer la langue des répondeurs téléphoniques intégrés, il faut fouiller la documentation pour trouver l’horreur suivante en page 117,
BEGIN:VCARD
VERSION:2.1
N:Reamey;Ami
TEL;HOME:0294631292
TEL;CELL:0899875321
END:VCARD
Si on est équipé de plusieurs postes reliés à la même base, on peut
transférer une communication en cours sur un autre poste.
Le petit plus, c’est de pouvoir appeler gratuitement tout client du
même fournisseur, avec un identifiant comme 222430994014#9@
sip.gigaset.net.
alors qu’il serait si facile de proposer ça dans le site Web de gestion intégré… Décidément, personne n’est parfait, même dans le
monde d’Internet! n
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19
Analyse
iPad, une révolution dans la
salle de classe ?
Bettina Büchel, Professeur à l’IMD et Directrice du Programme OWP et Iain Cooke, CTO, IMD – texte traduit de l’anglais
Question: How can business schools save money on
printing, contribute to environmental sustainability, improve networking opportunities among participants and bring cutting edge knowledge into the
classroom ? The answer – the iPad.
Question: comment une école de management peutelle faire des économies sur les frais d’impression,
contribuer au développement durable, augmenter
les possibilités de réseautage entre les participants et
introduire les dernières innovations technologiques
dans une salle de classe ? Réponse : l’iPad.
Une expérience pilote avec l’iPad réalisée dans le cadre d’un programme privé pour Allianz Global Investors, nous a convaincus
que cette tablette, assez fine pour tenir dans une enveloppe en
papier kraft et plus légère qu’un notebook, allait révolutionner le
monde de l’enseignement.
La veille du programme, chaque participant a reçu un iPad. Celuici contenait toutes les présentations des cours, les cas à étudier,
les informations logistiques relatives au programme, sans oublier
les applications standards et la possibilité de se connecter au
WiFi. La configuration permettait également au coordinateur de
programme de rester en contact avec les participants en permanence. Les participants l’ont utilisé tout au long de leur séjour
et l’ont rendu à la fin. Ils ont ensuite pu récupérer l’intégralité
de leurs documents grâce au portail Web. Les commentaires des
évaluations, tant du personnel de l’IMD ou que des participants,
ont été très positifs. Certains participants ont même mentionné
qu’ils s’achèteraient un iPad dès qu’ils seraient disponibles dans
20 flash informatique
leur pays d’origine, et de plus en plus de professeurs de l’IMD ont
décidé d’intégrer ce nouvel outil dans la conception de leurs programmes.
Pour les fournisseurs d’information dans le milieu de l’enseignement, l’iPad est le premier pas vers une solution sans papier. Notre
bilan:
Avantages
Une solution plus économique
Les économies financières peuvent en effet être importantes. Par
exemple, il arrivait auparavant que les participants de certains
longs programmes de l’IMD recevaient des classeurs pouvant
contenir plus de 1000 pages, ce qui est loin d’être négligeable en
termes de coûts d’impression. En revanche, dès sa première utilisation, l’iPad peut déjà être rentable. Sachant qu’il est rendu à la
fin du programme, l’investissement n’est fait qu’une seule fois et
non plus lors de chaque session.
Respect de l’environnement
En économisant des arbres et l’énergie nécessaire à produire,
transporter et imprimer le papier, l’iPad permet aux écoles de
management d’apporter une contribution positive au développement durable.
Réseautage et accessibilité permanente
Échanges de cartes de visite et de coordonnées peuvent à présent être faits de manière virtuelle, ce qui élargit les possibilités
de réseautage et de contact entre participants. Du point de vue
logistique, cela permet aux coordinateurs de programme d’être
constamment en contact avec leurs participants et de les informer de tout changement.
iPad, une révolution dans la salle de classe ?
Information en temps réel
Les participants ont en tout temps accès aux informations les
plus récentes sur les performances des entreprises, les rapports
et autres documents utiles, ce qui est aussi un avantage pour les
professeurs.
Préparation de la session facilitée
Imaginons qu’on professeur veuille donner accès à certaines
informations seulement après avoir abordé les points-clés de sa
session. Il est possible de trouver un équivalent électronique à la
distribution des documents qui soit simple, rapide et fiable. Bien
entendu, le succès de cette intégration technologique suppose de
faire l’effort d’installer les outils, systèmes et serveurs adéquats.
Tout doit fonctionner ensemble, de manière sûre et conviviale,
tant du point de vue des collaborateurs de l’IMD que des participants.
Inconvénients
Potentiel ludique
L’introduction des iPad dans une salle de classe n’a bien évidemment pas pour but de permettre aux participants de surfer sur
le Web pour prendre connaissance des derniers résultats sportifs
ou de chatter avec leurs amis. Il faut donc dès le début du programme les y rendre attentifs et limiter aux pauses ce type d’utilisation. Cependant, c’est un piège que l’on devrait pouvoir éviter, sachant que c’est aujourd’hui un réflexe relativement intégré
pour les téléphones portables. L’iPad n’est qu’un nouveau support
à prendre en compte et les professeurs peuvent répéter l’avertissement si besoin.
Résistance à la lecture sur écran
Certains participants préféreront lire les documents sur papier,
dans ce cas, l’école doit donner la possibilité d’imprimer certains
documents lorsque c’est approprié. Cette tendance est plus ou
moins importante selon l’âge des participants.
Prise de note moins aisée
Annoter des documents de façon électronique est un nouveau
défi à relever et le programme pilote en a démontré la nécessité.
L’IMD (www.imd.ch) est l’un
des pionniers et leaders
mondiaux dans la formation des cadres supérieurs.
Son rôle dépasse largement
celui d’une business school
traditionnelle: nous collaborons avec des individus,
des équipes et des organisations pour résoudre des
problèmes d’entreprise réels, développer des compétences et préparer l’avenir. Nos actions s’appuient sur
une approche unique, Real World, Real Learning,
née de nos partenariats durables avec des entreprises
internationales de premier plan. Sur notre campus au
bord du lac Léman en Suisse et dans des endroits clés
du monde entier, nous proposons des programmes et
des services d’une qualité unique, qui mélangent expérience pratique, stratégie d’innovation et vision mondiale. Les participants à ces programmes choisissent
IMD pour son environnement de formation ouvert et
stimulant qui leur permet de bousculer leurs a-priori et
élargir leurs horizons.
L’IMD développe actuellement une approche qui permet le marquage électronique des documents en lien avec des notes prises
sur papier. Nous vivons à une époque où l’écart entre les générations est probablement à son apogée, à savoir entre les plus
âgés ayant connu la technologie plus tard dans leur carrière et les
jeunes qui ont toujours vécu avec. L’iPad est néanmoins si convivial qu’il devrait permettre une transition agréable et amusante
pour les managers peu familiers avec la technologie.
Les possibilités de ce support dans une salle de classe sont presque
illimitées et il est difficile de prévoir ce qui, à terme, aura le plus
de valeur ajoutée pour nous. Nous sommes encore dans la phase
de découverte et d’analyse des retours de participants. Toutefois,
il ne fait pas de doute que les écoles de management se doivent
d’être à la pointe de l’innovation et une utilisation intelligente de
l’iPad est un moyen d’atteindre cet objectif. n
20 DÉCEMBRE 2011 - N° 10
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Actualités
La disparition programmée
de l’ordinateur
[email protected] & [email protected], Mémoires Informatiques
An investigation of a different type at the EPFL:
programmed computer disappearance.
Une enquête d’un autre type à l’EPFL: l’ordinateur
disparaît au Musée Bolo.
se cache à l’intérieur d’autres objets et se camoufle derrière un
design attractif. Elle se fait oublier derrière la façade ludique des
jeux vidéo ou dans les pièges de la réalité virtuelle. Elle se dissout dans le grand nuage informatique dont le meilleur exemple
est Internet. Elle s’humanise par le biais d’interfaces nouvelles et
devient intelligente en imitant l’homme.
Les archéologues du Musée Bolo n’ont cependant pas dit leur dernier mot et poursuivent leur enquête. Car des éléments nouveaux
ont surgi tout au long du vernissage de l’exposition qui se tenait
au Forum du RLC. Deux pionniers de la première heure, Niklaus
Les archéologues du Musée Bolo ont réuni une brochette de célébrités autour de cet étrange phénomène: la disparition programmée de l’ordinateur. Les pionniers suisses
de l’informatique ont apporté leur témoignage au
cours de du vernissage de la nouvelle exposition.
Une réplique de la première souris au monde a été
remise au Musée par le fondateur de Logitech, Daniel Borel. Un ordinateur dinosaure, datant des années soixante et cent pour cent suisse, a été dévoilé
par son concepteur.
Au cœur du Musée Bolo, sur un mur de vingt et
un mètres de long, les fils d’une enquête d’un autre
type s’entrecroisent autour de niches de couleur
brillamment éclairées où trônent des objets qu’Yves
Bolognini, ingénieur informaticien EPFL et co-fondateur du Musée avec Edouard Forler, collectionne
depuis plus de quinze ans. Autant d’indices, de
preuves et de suspects répartis en cinq chapitres
inédits qui jalonnent la disparition programmée de
Jean-Daniel Nicoud , pionnier de la micro-informatique suisse
l’ordinateur. Les visiteurs sont invités à répondre aux
questions posées par les auteurs de l’enquête sous
l’œil impassible ou narquois des photos des principaux témoins.
Wirth, auteur du langage de programmation Pascal qui a fait le
Les exemples foisonnent pour illustrer les cinq pistes autour
tour du monde, et Jean-Daniel Nicoud, concepteur des micro-orde cette disparition: réduction, camouflage, oubli, dissolution,
dinateurs Smaky sur lequels s’est initiée toute une génération de
humanisation. Première piste, devenue désormais classique, la
jeunes Suisses, ont montré la filiation entre les premières avancées
réduction ou miniaturisation des composants de l’ordinateur
de l’informatique et les artefacts de notre monde contemporain.
n’est en effet pas la seule cause de sa disparition. Car la machine
Créant la surprise car il n’était pas annoncé, Daniel Borel, fondateur de Logitech, a rendu hommage à l’inventeur de la souris,
Douglas Engelbart, et mis à disposition du Musée sa réplique
de la première souris de 1968.
Construite en bois, elle est dotée
d’un unique bouton et de deux
roues en métal.
Enfin, un autre pionnier inattendu et encore inconnu, Peter
Toth, a évoqué avec émotion ses
recherches pour concevoir, au
milieu des années soixante, la
Cora, un gigantesque ordinateur
Niklaus Wirth, un des principaux témoins de l’enquête sur la disparition de l’ordinateur
22 flash informatique
La disparition programmée de l’ordinateur
Le public découvre la nouvelle exposition du Musée Bolo
destiné à l’armée suisse, oublié puis redécouvert par Yves Bolognini dans les caves de l’EPFL. Les entrailles ouvertes, cette grosse
machine exhibe ses composants d’un autre âge face au mur de
l’exposition Disparition programmée.
suisse. À sa suite, François Marthaler, conseiller d’Etat, a évoqué
les étapes les plus marquantes de l’évolution de l’informatique à
l’Etat de Vaud. Martin Vetterli, doyen de la Faculté I&C, a brossé
à grands traits et avec maestria l’histoire de l’ordinateur, d’Ada
Lovelace, première programmeuse au monde, au nuage informatique. Il incombait à Giovanni Conti, directeur de l’Office fédéral
de l’informatique et de la télécommunication (OFIT), d’émettre
quelques réserves face à la complexité croissante des systèmes et
aux risques qu’elle entraîne. Et d’encourager avec à propos l’EPFL
à développer des systèmes capables de s’auto-diagnostiquer et de
s’auto-réparer.
L’exposition Disparition programmée a été réalisée par la Fondation Mémoires Informatiques, dont la vocation est la sauvegarde
du patrimoine informatique, avec l’assistance de l’association des
Amis du Musée, l’aBCM. Elle est visible au Musée Bolo dans les
bâtiments de la Faculté Informatique et Communications, durant
les heures d’ouverture de l’École du lundi au vendredi de 8 heures
à 19 heures.
Informations pratiques
Daniel Borel, l'invité-surprise, rend hommage à Douglas Engelbart
Parmi les autres intervenants du vernissage, signalons Philippe
Gillet, vice-président de l’EPFL pour les affaires académiques, qui
a rappelé, dans son message d’accueil, le rôle important joué
par l’École dans les premiers développements de l’informatique
z Visites guidées: www.abcm.ch/visites
z Des photos et le film du vernissage sont disponibles à l’adresse:
www.bolo.ch/?liens .
z Pour tout autre renseignement:
Yves Bolognini, 078 748 21 16
NB: les photos illustrant cet article sont avec droits limités: Sébastien Monachon,
BSC Association.n
L’Apple Lisa 2 trône de l'autre côté du mur
20 DÉCEMBRE 2011 - N° 10
23
Actualités
Savoir et savoir-faire en
algorithmique
Christian.Kauth@epfl.ch, EPFL - président de PolyProg & [email protected], EPFL- membre du comité de PolyProg
Problem analysis, conception of a solution approach,
followed by an efficient implementation – a job for
real engineers. Three EPFL teams, trained by PolyProg, recently took up this challenge and proved
their skills at a top level.
Décortiquer le problème, chercher une approche
conduisant à la solution, implémenter celle-ci de
manière efficace – un vrai travail d’ingénieur de A à
Z. Ce fut le défi auquel se sont livrées récemment 3
équipes de l’EPFL entraînées par PolyProg, en faisant
preuve d’excellente maîtrise.
Ce furent Andrei Giurgiu, Anton Dimitrov et Christian Kauth qui
ont su assurer une respectable 18e place parmi 1’500 équipes
autour du globe, pendant un marathon de 24 heures de concentration absolue dans le cadre du IEEEXteme 5.0 [1]. Juste un mois
plus tard, deux équipes d’étudiants de l’EPFL, Johannes Wüthrich,
Mihai Moraru, Przemyslaw Pietrzkiewicz, Cheng Zhong, Le Hung
Tran et Cristian Talau, ont décroché des médailles de bronze au
SWERC [2] à Madrid. Elles y furent préparées par le formateur de
PolyProg, Christian Kauth et ses assistants Jonas Wagner et Andrei
Giurgiu.
Sans pouvoir émuler ici l’atmosphère sérieuse, pleine de suspense
et ardente d’un vrai concours, nous vous proposons de suivre le
parcours qui mène d’un problème populaire du SWERC à sa solution. Une pensée analytique, l’ingéniosité et une bonne maîtrise
d’un langage de programmation (nous choisissons le C++ ici) sont
indispensables au succès. En voici l’énoncé:
g.à.d. Anton Dimitrov, Christian Kauth, Andrei Giurgiu
24 flash informatique
Ce fut le weekend des élections en Espagne et il s’agissait
de distribuer les B (B<2’000’000) boîtes de vote parmi les
N (N<500’000) villes du pays, de sorte à ce que la pire
densité d’électeurs par boîte soit minimisée. À part N et B,
on vous donne aussi le nombre d’électeurs par ville ai , ne
dépassant pour aucune ville M (M≤5’000’000). Appelons
bi le nombre de boîtes attribuées à la ville i. Un minimum
d’une boîte par ville est requis.
Ce problème, extrait de la vraie vie, admet plusieurs approches
correctes d’efficacités différentes. Testez jusqu’où vous auriez su
pousser la barre !
La force brute en O(BN)
Le problème est facile à résoudre : il faut juste donner les boîtes
aux villes qui en ont le plus besoin:
Initialiser le nombre de boîtes: bi  1 pour
chaque ville
Tant qu’il nous reste des boîtes:
trouver la ville avec densité ai/bi maximale
ajouter une boîte à cette ville: bi  bi + 1
Cette stratégie est gloutonne. Elle choisit à chaque étape la solution optimale, sans considérer les prochaines étapes. Les boîtes
déjà attribuées ne sont jamais redistribuées. Malgré sa simplicité, elle donne le résultat correct. Pour prouver cela, constatons
d’abord que le résultat est correct si B=N, car il faut donner une
boite à chaque ville dans ce cas. Si nous ajoutons la boîte suivante
à la ville avec le pire rapport habitants/boîtes, nous parlons de
densité dans la suite, la solution reste optimale. Par induction, il
s’ensuit que la solution est optimale pour chaque B>N.
Malheureusement, cette solution est trop lente pour marquer
des points dans un concours: pour chaque boîte, il faut parcourir
toutes les villes et trouver celle qui recevra la boîte. L’algorithme
effectue donc B*N opérations, soit un trillion d’opérations !
Savoir et savoir-faire en algorithmique
Encore brut, mais structuré O(B log(N))
Par hasard O(N log(N))
Nous pouvons améliorer notre algorithme, si à chaque distribution
de boîte, nous trouvons la ville la plus dense plus rapidement. Il
nous faut une structure de données qui permet d’accéder rapidement au plus grand élément d’une collection. Une telle structure
s’appelle un tas (heap) ou une file de priorité (priority queue) [3].
Voilà notre algorithme modifié:
Terminons notre excursion des approches sur une solution extravagante, qui met à profit le hasard et déclasse toutes les approches
précédentes ! L’observation de base est la suivante: si P est la
population totale de l’Espagne, il faudrait idéalement attribuer 1
boîte par ville (c’est le minimum selon les règles du jeu) et distribuer les (B-N) boîtes restantes sur les villes, proportionnellement
à leur population. Etant donné que les boîtes constituent des objets discrets, cette stratégie n’est pas applicable telle quelle, mais
nous en tirons néanmoins le nombre minimal de boîtes entières
pour chaque ville, !! = !! !!− ! + 1 . Après cette distribution, il
nous reste R = (B-∑bi ) boîtes pour améliorer la situation dans
R villes au maximum. Il est garanti que R<N, puisqu’autrement,
nous pourrions donner une boîte de plus à chaque ville ! Nous en
concluons que la ville avec la (R+1)–ième plus grande densité (et
toutes les villes avec densité inférieure) ne se verra attribuée plus
aucune boîte supplémentaire et nous donne une borne inférieure
à la pire densité. Ramassons ensuite de nouveau toutes les boîtes
des R villes les plus denses et redistribuons-les, avec les R boîtes
restantes, selon ce même schéma ! La fonction solve accomplit
ceci de manière récursive. Dans le pire des cas, R=N-1 , et solve
est appelé N fois ! En pratique, R suit néanmoins une distribution
uniforme, entre 0 et N-1 et l’espérance des appels récursifs de
solve vaut O(log(N)). Après le pseudo-code vient l’implémenta!
tion en langage de programmation. Une somme ! = !! + !! s’écrit
!
en C++ S=accumulate(&x0,&xN,s0) et la partie entière supérieure C d’une fraction de deux entiers a et b s’exprime comme
C = a/b + (a%b>0).
Initialiser le nombre de boîtes: bi  1 pour
chaque ville
Insérer chaque ville dans une file de priorité Q
Tant qu’il nous reste des boîtes:
extraire la ville avec densité ai/bi
maximale de Q
ajouter une boîte à cette ville: bi  bi + 1
réinsérer la ville dans Q
Les opérations d’extraction et d’insertion prennent un temps
logarithmique en taille de la file. Du coup, le coût total de cet
algorithme est d’ordre O(B log(N)). Ceci est nettement plus rapide,
mais s’élève encore à une centaine de millions d’opérations.
Se poser la bonne question O(N log(M))
Faisons tabula rasa. Au lieu de créer la distribution optimale des boîtes
pas par pas, nous allons simplement deviner quel est le nombre de
personnes par boîte dans une distribution optimale. Cette stratégie n’est pas juste plus élégante, mais s’avère aussi plus efficace.
Appelons X0 notre densité devinée. Se pose ensuite la question
si une distribution respectant cette densité existe ou non ! La
réponse à cette question est facile à calculer: Connaissant X0 , !!
boîtes. Si le nombre total de
chaque ville nécessite !! =
!!
boîtes nécessaires ne dépasse pas B, il existe effectivement une
telle distribution. Soyons plus ambitieux alors et essayons une
nouvelle densité X1 ≤ X0 . Dans le cas contraire, tentons notre
chance avec un objectif plus modeste X1 ≥ X0 .
Ceci nous donne une séquence des bornes pour lesquelles nous
savons si elles sont trop ambitieuses ou faisables. Si nous faisons
une recherche binaire sur X , chaque réponse coupe la taille de
notre intervalle de recherche en deux et nous convergeons vers la
plus petite densité qui admet une distribution faisable! Une fois
l’idée trouvée, l’étape suivante consiste à formaliser l’algorithme
sous forme de pseudocode.
Initialiser la borne inférieure Xmin  0
Initialiser la borne supérieure Xmax  M+1
Tant que Xmax – Xmin > 1:
X  ceil(avg(Xmin, Xmax))
Calculer le nombre de boîtes qu’il faudrait:
Bnecessaire = sum ceil(ai/X)
Si Bnecessaire > B: Xmax  X
Sinon Xmin  X
Xmin est maintenant la solution recherchée.
Vu qu’à chaque itération, la moitié des solutions possibles peut
être écartée et qu’il faut calculer le nombre de boîtes pour chaque
ville en chaque itération, la complexité totale de cette approche
est O(N log(M)) et elle vous aurait amené des points au SWERC ! Il
est vrai que la limite inférieure aurait pu être initialisée à la population de toute l’Espagne P=∑ai , divisée par B. Est-ce que vous
trouvez aussi une meilleure estimation pour la borne supérieure ?
int64 solve(int64 N, int64 B) {
P = accumulate(&a[0],&a[N],0ll);
for (int i=0; i<N; i++)
b[i] = (a[i]*(B-N))/P+1;
if (N<=0) return 0;
if (N==1) return a[0]/b[0]+(a[0]%b[0]>0);
R = B-accumulate(&b[0],&b[N],0ll);
N = nth_largest(0,N,R+1);
B = accumulate(&b[0],&b[N],R);
return
max( a[N]/b[N]+(a[N]%b[N]>0), solve(N,B) );
}
Pour mener à bien cette approche, solve doit trouver de manière
efficace la n-ième densité par appel à la fonction nth_largest.
L’intuition de trier les villes selon leur densité en O(N log(N)) et
d’en choisir la n-ième ensuite nous tend un piège, car cette solution fait plus de travail que nécessaire. La bonne approche fonctionne comme suit: sélectionnons un pivot et réarrangeons les
villes de sorte à ce que celles avec les densités supérieures à celle
du pivot se trouvent à sa gauche et celles inférieures, à sa droite.
Maintenant seulement la ville pivot est garantie d’être dans sa position ordonnée, que nous appelons m. Si n=m, nous avons trouvé
ce que nous cherchions! Si m est inférieur à n, le n-ième élément
est dans la partie de droite et à gauche si m est supérieur à n.
Par récursivité sur la partie en question, nous trouvons finalement
la n-ième ville la plus dense sans opportunité d’amélioration ! Le
code ci-dessous rend les choses claires.
20 DÉCEMBRE 2011 - N° 10
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Savoir et savoir-faire en algorithmique
int64 partition(int64 left, int64 right, int64
pivot) {
int64 swappos(left), i;
swap(a[right-1],a[pivot]);
swap(b[right-1],b[pivot]);
for (i=left; i<right; i++)
if (a[i]*b[right-1] > a[right-1]*b[i]) {
swap(a[i],a[swappos]);
swap(b[i],b[swappos]);
swappos++;
}
swap(a[right-1],a[swappos]);
swap(b[right-1],b[swappos]);
return swappos;
}
int64 nth_largest(int64 left, int64 right, int64
N) {
int64 pivot, rank;
if (left==right-1) return left;
pivot = left + rand()%(right-left);
pivot = partition( left, right, pivot );
rank = pivot-left+1;
if (rank>N)
return nth_largest( left, pivot, N);
if (rank<N)
return nth_largest( pivot+1, right, N-rank );
return pivot;
}
atout. Les programmeurs expérimentés et rusés savent même tirer
avantage des propriétés bénéfiques du hasard.
N’hésitez pas à faire vous-mêmes l’exercice de l’implémentation
et testez votre solution sur un juge automatique [7]. Si vous avez
trouvé du plaisir à stimuler vos neurones avec des problèmes similaires, faisant appel à votre créativité et à votre savoir-faire en
algorithmique, formez vite votre équipe pour le Helvetic Coding
Contest [8] et inscrivez-vous d’ores et déjà sous hc2.ch. PolyProg
organisera cette 3e édition avec le soutien de l’EPFL, OpenSystems [9] et AdNovum [10]. Une centaine d’étudiants (de l’école
secondaire jusqu’au doctorat) afflueront des quatre coins de la
Suisse pour vous défier le 17 mars 2012, ici au campus, dans
une atmosphère conviviale et chacun trouvera des problèmes de
son niveau !
g.à.d. Johannes Wüthrich, Mihai Moraru
Références
[1] IEEEXteme 5.0: concours algorithmique de 24 heures. www.
ieee.org/membership_services/membership/students/competitions/xtreme/index.html.
g.à.d. Cheng Zhong, Cristian Talau, Le Hung Tran
L’utile théorème de Master [4] prédit une complexité O(N) en
moyenne et O(N^2) dans le pire des cas pour la fonction nth_
largest. D’une part, cinq grandes têtes (Blum, Floyd, Pratt, Rivest
et Tarjan) y ont trouvé un remède élégant [5] qui garantit toujours
une complexité linéaire, et d’autre part le fait d’inclure le hasard
dans l’algorithme, rend l’occurrence du pire cas très improbable
(1 chance sur N factorielle). Comme les juges du concours ne
peuvent aucunement anticiper notre suite de pivots, il n’y a pas
de test [6] pour lequel nth_largest ne serait pas de complexité
linéaire, donc solve de complexité O(N log(N)). Dans l’hypothèse
des éventualités, notre code dépasse le temps d’exécution limite. Il
suffit alors de re-soumettre le même code une seconde fois, avec
une initialisation aléatoire différente.
Comme vous avez pu constater, il existe souvent des approches
très différentes à un même problème, se distinguant par leur facilité d’implémentation et efficacité. Dans le cadre d’un concours,
le temps est une ressource limitée et les programmeurs sont toujours face au dilemme entre l’efficacité de leur approche et sa
difficulté d’implémentation. C’est précisément à ce niveau qu’une
excellente maîtrise du langage de programmation est un énorme
26 flash informatique
[2] SWERC: Finales régionales sud-ouest européennes de l’Intenational Collegiate Programming Contest. swerc.eu.
[3] File de priorité: fr.wikipedia.org/wiki/File_de_priorité
[4] Théorème de Master : Livre de cuisine pour la solution de
relations récursives en termes de complexité.
[5] Un algorithme très similaire à celui présenté, qui garantit
une réduction d’au moins 30% de l’espace de recherche à
chaque itération en utilisant la médiane des médianes.
[6] Dans les concours, un juge automatique compile le code
source et le teste contre différentes entrées. Des points sont
ensuite attribués en fonction de l’exactitude de la réponse et
la mémoire et temps CPU accaparés.
[7] Il s’agit du problem 12390 sur Uva online judge, uva.onlinejudge.org.
[8] Le premier concours de programmation suisse depuis 2010.
hc2.ch.
[9] OpenSystems, sponsor de l’hc2 2012. open.ch.
[10] AdNovum, sponsor de l’hc2 2012. www.adnovum.ch.n
Actualités
Echos du ForumIT
d’automne
Jean-Claude.Berney@epfl.ch, EPFL-Domaine IT, directeur du Domaine IT
Twice a year, ForumIT is meeting point for IT Domain
and IT-people from the EPFL labs (more than 200
people). If you could not attend the November 24
Forum IT, you will find here abstracts of the tackled
subjects. The presentations are available on the site
dit.epfl.ch/forumIT.
Le 24 novembre 2011, un peu plus de 30 responsables informatique d’unités ont assisté au ForumIT,
rencontre bisannuelle avec le DIT. Pour ceux qui
n’ont pas pu y assister, voici les sujets qui ont été
abordés. Les présentations sont disponibles sur le
site dit.epfl.ch/forumIT.
IT@EPFL: survol des 6 derniers mois
(J.-C. Berney)
Généralités
Pour aider à la mise en œuvre de la nouvelle politique CSE (Computational Science & Engineering) adoptée par la Direction en
décembre 2010, Vittoria Rezzonico, bien connue en Faculté SB,
a été engagée comme coordinatrice du CSE. Afin de mieux communiquer sur le sujet du CSE (ou plus généralement du HPC), une
nouvelle revue annuelle spécifique, appelée Zetta, paraîtra début
février 2012.
Une étude sur les communications unifiées (UC) a été menée
durant l’été 2011. Une enquête sur les besoins des utilisateurs a
montré qu’un tiers des collaborateurs seraient prêts à renoncer à
leur téléphone fixe au profit d’un smartphone & ou d’un softphone &. Cette enquête a également montré que l’usage de la
vidéoconférence est très important, principalement dans le cadre
de collaborations avec des laboratoires externes à l’EPFL. Des solutions de remplacement de la téléphonie actuelle basée sur une
technologie désuète avec de la VOIP ont été analysées et une évaluation des coûts sur 10 ans a été présentée.
Concernant le problème de la sécurité informatique, 3 types de
mesures ont été pris suite à l’exercice de piratage éthique qui a eu
lieu fin 2010. Il s’agit de mesures techniques, organisationnelles et
sous la forme de cours proposés aux administrateurs système et
aux développeurs d’applications.
Le CopilSI travaille sur la stratégie IT et développe des axiomes stratégiques. La transparence demandée à tous les services IT centraux
permettra de développer un catalogue de services et un portefeuille
de projets. Cela aidera à définir les priorités et à établir les budgets IT.
Un nouveau moyen de communication a été mis en place: l’heureDIT. Il est destiné en priorité aux nouveaux responsables informatique et il se présente sous la forme d’une présentation d’une
heure par mois sur un sujet particulier (sécurité IT, réseau, gestion
des identités,…).
Réseau
Le DIT a participé à la journée mondiale IPv6 le 8 juin 2011. Dès
2012, il y aura la possibilité de raccorder des serveurs en IPv6 dans
certaines salles serveur de l’EPFL.
La nouvelle technologie FCoE & fait son apparition dans les datacenters.
Le nombre des connexions Wifi simultanées a doublé en une année, la barre des 4000 connexions a été dépassée cet automne. La
fiabilité du réseau est excellente, la redondance des équipements
a permis d’éviter plus de 95% des pannes.
Serveurs centraux
Dans le cadre de la nouvelle politique CSE, un nouveau cluster de
calcul mutualisé sera acquis chaque année. Cette année, il s’agit
du cluster Ariès, avec des processeurs AMD (1000 cœurs qui pourront être étendus jusqu’à 2000 courant 2012), qui sera mis en
production en janvier 2012.
Un nouveau datacenter avec une puissance de 1MW est en cours
de construction dans le bâtiment INJ. Il sera mis en production
en mars 2012. Son efficacité énergétique sera très bonne, car il
utilisera des portes réfrigérées grâce à l’eau du lac pour climatiser
les racks informatiques.
Le groupe DIT-EX a développé de nouveaux outils pour gérer les
datacenters (cf.page suivante).
Services de base
L’infrastructure de messagerie MS Exchange 2010 a été renouvelée.
Le logiciel de distribution de logiciel Distrilog version 2 est en
phase pilote au DIT, il sera mis en production pour toute l’EPFL en
janvier 2012.
La consommation en volume de la prestation d’impression myPrint pour les étudiants a augmenté de 24% par rapport à 2010.
La journée Poséidon du 13 octobre 2011 a été un grand succès :
3038 étudiants inscrits au tirage au sort, dont 2399 de l’EPFL
(+20% env.).
Dès janvier 2012, les étudiants de l’EPFL pourront installer le logiciel Matlab sur leur ordinateur privé.
Support
Plus de 25’000 tickets ont été traités cette dernière année par
l’équipe du Call Center. Celui-ci, en plus de deux collaborateurs du
DIT, fait appel à plus de 30 assistants-étudiants.
KIS
Mise à jour importante du logiciel Infoscience. Evolution de Jahia
avec un relookage des outils d’édition. Interface Web 2010 pour
les blogs. Nouvelle plate-forme Web pour les smartphones (cf. ciaprès).
20 DÉCEMBRE 2011 - N° 10
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Echos du ForumIT d'automne
Pour 2012
Renouvellement de plusieurs infrastructures de stockage. Le NAS
sera séparé en deux avec d’un côté le stockage individuel et de
l’autre le stockage applicatif. Une solution d’authentification forte
sera mise en production durant le premier semestre 2012.
Outil de gestion des salles serveur
(A. Boisseau)
La décision prise en 2010 de ne considérer les différentes salles
serveur de l’EPFL que comme des composantes d’un unique datacenter virtuel impliquait la nécessité de disposer d’une application
permettant de gérer tous les éléments hébergés dans ces différentes salles (fm.epfl.ch).
Le projet de développement de cet outil de gestion des salles
serveur a ainsi débuté en septembre 2010. Il s’agit d’un portail
Web utilisant le même framework développé pour les autres sites
backup/sanas/mynas du groupe DIT-EX. L’outil dispose des fonctionnalités suivantes :
z gestion des données et des workflows (ajout/suppression/
modification);
z gestion des rôles/droits/délégations;
z reporting multi-niveaux (sites/salles/racks/faculté/…).
Les évolutions futures concerneront surtout en l’intégration avec
d’autres applications comme NAGIOS, CACTI, l’inventaire EBP, un
logiciel de modélisation thermique,…
cn=Open Directory @ EPFL
(F. Roulet)
L’annuaire Open Directory est en exploitation depuis l’été 2010.
Avec plus de 2000 Mac sur le site de l’EPFL, cet annuaire offre un
potentiel important d’optimisation de la gestion de ces derniers.
Deux exemples concrets d’utilisation ont été présentés:
z la gestion d’un parc hétérogène de 370 Mac en Faculté SV par
Nicolas Michel;
z la gestion d’un parc homogène de 50 Mac dans une salle informatique pour étudiants en faculté SB par Yoann Dind.
EPFL Mobile
(L. Boatto)
Le KIS a développé un portail de services pour Smartphones disponible à l’adresse m.epfl.ch. Ce portail utilise le framework Jquery
Mobile (Open Source). Il est multi-plateforme (iPhone, Android,
Windows Phone 7+, BlackBerry 6+, etc.) et bilingue (français –
anglais).
Le DIT ne peut pas et ne
souhaite pas développer
tous les services mobiles de
l’école. Il met à disposition
des webmasters toutes
les informations nécessaires pour que ceux-ci
puissent créer leur propre
site mobile (cf. atelierweb.
epfl.ch/mobile). L’opération
n’est pas très difficile pour
tous ceux qui ont déjà des
connaissances en HTML /
CSS. Un template HTML /
CSS est mis à disposition.
n
GLOSSAIRE
&
FCoE (Fibre Channel over Ethernet): technique de réseau de stockage consistant à faire passer les trames du protocole Fibre
Channel sur un réseau Ethernet. W
smartphone: téléphone intelligent mobile qui fournit aussi les
fonctionnalités d'agenda, de consultation d'e-mails de GPS
et de navigation Web; les plus courants aujourd'hui sont les
iPhones d’Apple et les smartphones équipés du système
Android.
Avec cet outil, il est déjà possible de connaître la place disponible
dans chaque rack de chaque salle serveur, la puissance électrique
consommée sur chaque prise électrique, la puissance de refroidissement encore à disposition, la charge en kg/m2 et encore bien
d’autres informations très utiles.
28 flash informatique
softphone: logiciel installé sur un ordinateur personnel ou un
smartphone qui permet de faire de la téléphonie par Internet,
avec éventuellement un périphérique microphone, casque ou
haut-parleur.
W = tiré de Wikipédia