Modèles de Cloud et leurs Avantages

Types d'Hyperviseurs

• La virtualisation utilise un logiciel qui simule le fonctionnement d'éléments, présents ou non, sur une machine hôte.
• Les machines virtuelles (VM) ont accès direct ou indirect au matériel physique.
• Différents types de virtualisation existent en fonction de l'accès aux ressources.
• L'hyperviseur est le cœur de la virtualisation, gérant le fonctionnement des VM, comparable à un chef d'orchestre.
• Exécuter un programme dans un autre programme peut nuire aux performances des VM(machines virtuelles).
• Certains hyperviseurs sont conçus pour s'installer à la place du système d'exploitation (OS) afin d'améliorer l'efficacité.
• Des outils comme "VirtualBox" s'exécutent sur un OS existant, ce qui est moins performant mais plus pratique pour certains besoins non professionnels.
• Le choix de l'outil de virtualisation dépend de la situation précise(besoins spécifiques et contexte).

Hyperviseurs de Type I

• Les hyperviseurs de type I, ou "bare-metal", s'installent directement sur le matériel physique, sans passer par un système d'exploitation hôte.
• Ils offrent des performances optimales et sont utilisés dans les environnements professionnels exigeant une grande efficacité et fiabilité de la virtualisation.
• VMware ESXi est une solution populaire pour les centres de données et les entreprises, proposant une gestion avancée des machines virtuelles, de bonnes performances et une grande stabilité.
• Xen est une solution open-source largement utilisée dans le domaine académique et industriel, soutenue par la Linux Foundation, offrant des performances et des environnements virtualisés efficaces.
• Ils sont souvent utilisés dans les environnements cloud, notamment par Amazon Web Services (AWS).

Hyperviseurs de Type II

• Les hyperviseurs de type II s'installent sur un système d'exploitation hôte, ce qui les rend plus faciles à utiliser pour des besoins de virtualisation moins exigeants, comme le développement ou les tests.
• VMware Workstation est un hyperviseur de type II puissant permettant aux utilisateurs de créer et de gérer facilement des machines virtuelles sur un système d'exploitation existant, particulièrement apprécié par les développeurs et les administrateurs système.
• VirtualBox est une solution open source largement utilisée dans les environnements de développement et d'apprentissage.

Modes de virtualisation

• Full Virtualization: une technique qui permet de virtualiser entièrement un système d'exploitation. La machine virtuelle (VM) fonctionne indépendamment du matériel physique. L'hyperviseur émule tout le matériel nécessaire, permettant à la VM de s'exécuter sans modification. Cependant, une légère perte de performance peut se produire en comparaison avec le matériel physique.
• Émulation: une technique où l'hyperviseur imite le matériel d'un autre système. Cela permet à des systèmes d'exploitation conçus pour un type de matériel différent de fonctionner sur une autre plateforme. Contrairement à la full virtualisation, cela ne s'adapte pas au matériel réel, donc des performances plus basses peuvent être attendues.
• Paravirtualisation: une technique où le système d'exploitation invité est modifié pour interagir directement avec l'hyperviseur. Cette technique offre une meilleure performance que la full virtualisation, car elle réduit la surcharge d'émulation du matériel. Cependant, le système d'exploitation impliqué doit être adapté pour supporter la paravirtualisation.

Virtualisation assistée par le matériel

• La virtualisation assistée par le matériel utilise des extensions du processeur pour améliorer les performances de la virtualisation en déchargeant certaines tâches critiques directement sur le matériel.
• Cela réduit la surcharge et permet aux systèmes d'exploitation invités de fonctionner sans modification, mais avec des performances accrues.
• Exemples d'extensions: Intel VT-x et AMD-V

Types de virtualisation Cloud

• Infrastructure as a Service (IaaS): un modèle de cloud computing qui fournit une infrastructure informatique virtuelle complète aux utilisateurs, comprenant des serveurs, du stockage, des réseaux et ressources fondamentales. Le paiement se fait à la demande pour la consommation des ressources.
• Platform as a Service (PaaS): fournit une plateforme complète aux développeurs pour créer, tester, déployer et gérer des applications sans se soucier de l'infrastructure sous-jacente (systèmes d'exploitation, bases de données, serveurs web, outils de développement).
• Software as a Service (SaaS): un modèle où les applications sont hébergées et mises à disposition par un fournisseur de services via Internet. L'utilisateur accède directement par un navigateur web, ce qui réduit les coûts et les tâches d'installation et de maintenance.
• Cloud public: un modèle de déploiement de services de cloud computing fournis par un tiers sur une infrastructure partagée, accessible au public via Internet. Il permet une flexibilité et une évolutivité élevées.
• Cloud privé: un modèle de déploiement de services cloud computing dédiés à un seul client, offrant un contrôle total sur les ressources, la sécurité et la gestion. Il offre plus de sécurité et de contrôle que le cloud public, mais la mise en place est souvent plus complexe et plus coûteuse.
• Cloud hybride: un modèle qui combine les avantages des environnements cloud public et privé, permettant aux entreprises de répartir leurs charges de travail entre les deux.

La mémoire centrale

• La mémoire centrale, également appelée mémoire principale, est un composant essentiel d'un ordinateur.
• Elle stocke les données et les instructions nécessaires à l'exécution des programmes.
• Mémoire non volatile (ROM): conserve les données même lorsque l'ordinateur est éteint. Exemple: le BIOS.
• Mémoire volatile (RAM): stocke les données et instructions temporairement pendant l'exécution des programmes. L'accès est plus rapide que la mémoire de masse.

Différences entre la mémoire centrale et la mémoire de masse

• La mémoire centrale (RAM) est utilisée pour stocker temporairement les données et instructions nécessaires à l'exécution des programmes. L'accès est rapide mais elle est volatile.
• La mémoire de masse (HDD, SSD, etc) stocke de grandes quantités de données de façon permanente, même lorsque l'ordinateur est éteint. L'accès est plus lent que la RAM.

La carte mère et les bus

• La carte mère est le composant central d'un ordinateur où sont connectés les éléments essentiels.
• Les éléments communiquent via des conducteurs appelés "bus".
• Différents types de bus: bus de données, bus d'adresses et bus de contrôle.

Les interfaces d'entrée/sortie (I/O)

• Les interfaces I/O permettent à l'ordinateur de communiquer avec le monde extérieur (périphériques externes).
• Elles incluent le clavier, la souris, le moniteur, les disques durs, les clés USB.
• Elles permettent l'interaction entre l'utilisateur et l'ordinateur et la communication avec d'autres systèmes.
• Les ports USB sont un exemple d'interface I/O commune.

Architecture des bus Von Neumann vs Harvard

• Architecture Von Neumann: un seul bus pour données et instructions.
• Architecture Harvard: des bus séparés pour données et instructions.
• L'architecture Von Neumann est plus simple et économique, mais moins performante dans certains cas (goulot de mise en file d'attente).
• L'architecture Harvard, plus complexe, permet une exécution simultanée des instructions et des données pour une meilleure performance.

Le processeur (CPU)

• Le CPU est le cerveau de l'ordinateur, responsable de l'exécution des instructions.
• Il contient plusieurs sous-unités (ALU, unité de contrôle, registres, etc).
• Il contient un compteur de programme(PC) qui détermine l'adresse de l'instruction à suivre.
• Le rôle du CPU est de lire une instruction, la décoder, puis l'exécuter.

Le cycle d'instruction du CPU

• Le CPU lit une instruction de la mémoire,
• la décode pour comprendre son type et ses opérandes.
• et ensuite l'exécute.

Le pipeline du CPU

• Le pipeline est une technique d'optimisation qui permet d'approfondir le traitement des instructions, en les divisant en plusieurs étapes distinctes.
• Plusieurs instructions peuvent être traitées simultanément.
• Chaque étape est exécutée dans une période donnée d'horloge afin d'améliorer les performances.

Le décrochage du pipeline du CPU

• Le décrochage du pipeline(pipeline stall) correspond à un moment où le pipeline s'arrête.
• Ceci est dû aux dépendances(précédents) d'instructions ou à la difficulté de traitement de certains types d'instructions.

Conclusion

• L'approfondissement du pipeline permet d'améliorer le débit d'instructions.
• Il augmente les performances du CPU, mais certains effets négatifs existent, il est crucial de tenir compte des limitations (dépendances entre instructions par exemple).
• Les développements de nouveaux processeurs et architecture de CPU continuent d'améliorer et de complexifier l'optimisation du traitement des instructions.

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