Introduction à la Virtualisation PDF

INTRODUCTION À LA VIRTUALISATION 1 Enseignante: Soumaya Dahi DÉFINITION(1/3) Bob Muglia, Senior Vice President à Microsoft Corporation: “Virtualization is an approach to deploying computing resources that isolates different layers—hardware, software, data, networks, storage—from...

INTRODUCTION À LA VIRTUALISATION 1 Enseignante: Soumaya Dahi DÉFINITION(1/3) Bob Muglia, Senior Vice President à Microsoft Corporation: “Virtualization is an approach to deploying computing resources that isolates different layers—hardware, software, data, networks, storage—from each other.”  «La virtualisation est une approche de déploiement de ressources informatiques qui isole différentes couches (matériel, logiciels, données, réseaux, stockage) les unes des autres.» 2 DÉFINITION(2/3)  un système d’exploitation est installé directement sur le disque dur d’un ordinateur.  Les applications sont installées directement sur le système d'exploitation.  L’interface est présentée à travers un écran connecté directement à la machine locale.  La modification d'une couche affecte souvent les autres,  les modifications sont difficiles à mettre en œuvre.  La virtualisation est une technique qui consiste à dissocier les ressources matérielles (serveurs, ordinateurs) des ressources logicielles (Systèmes d Exploitation, Applications) 3  DÉFINITION(3/3)  Un serveur est un ordinateur utilisé à distance depuis différents postes de travail, ou autres serveurs.  possède des ressources matérielles (CPU, mémoire, disques et interfaces réseau.) Ces ressources sont utilisées par des applications, non pas de manière directe, mais en s’appuyant sur un système d’exploitation. La virtualisation de serveurs :  est un ensemble de techniques et d’outils permettant de faire tourner plusieurs systemes d’exploitation sur un même serveur physique. Se base sur le partage des ressources du serveur par différents systèmes d’exploitation. On appelle serveur privé virtuel (Virtual Private Server ou VPS) ou encore environnement virtuel (Virtual Environment ou VE) ces ordinateurs virtuels. 4 E Le système hôte (host) est l’OS principal de l’ordinateur. Le système invité (guest) est l’OS installé à l’intérieur d’une machine virtuelle. Une machine virtuelle (VM) est un ordinateur virtuel qui utilise un système invité. Un ordinateur virtuel est aussi appelé serveur privé virtuel (Virtual Private Server ou VPS) ou environnement virtuel (Virtual Environment ou VE) 5 MOTIVATIONS ET ENJEUX Un Data Center Aujourd'hui : Des milliers de serveurs en Rack à gérer Une climatisation pour garantir une température autour de 20°C Une infrastructure redondée Réseau Electricité Refroidissement Un petit DC de 300m2 80 Baies Un data-center consomme plus 2000 Serveurs que ses utilisateurs Consommation sur 10 ans 227 M litre d'eau 177 GWh 02/15/1 6 MOTIVATIONS ET ENJEUX LA CONSOLIDATION Optimisation du taux d’utilisation des ressources des serveurs Contrer la tendance : 1 application = 1 serveur Amener les serveurs à des taux d’utilisation de plus de 50 % Réduire les besoins en énergie et en climatisation. - Le serveurs sont de plus en plus denses - Pour 1KW de serveurs, il faut 1KW de climatisation - Refroidissement par injection d'air extérieur. 7  dans un data-center, les serveurs coutent moins cher que l'infrastructure qui les abrite. MOTIVATIONS ET ENJEUX LA RATIONALISATION Suppression des équipements superflus et redondants Réduction des coûts financiers Réduction du temps de gestion de ces équipements au quotidien Simplification de l’architecture physique 8 MOTIVATIONS ET ENJEUX LA CONCENTRATION Réduction de l’espace occupé par les infrastructures serveurs Utilisation des différents formats de serveurs : Rack, Lames, Tours, Blade Center …. Réduction du besoin de place 9 MOTIVATIONS ET ENJEUX Gérer un parc de millier de machines Assurer une haute disponibilité face aux pannes Être capable de déplacer une application, sans l'arrêter, lors de maintenance hardware. Être capable de déplacer des applications lors d'un crash de data-center (DRP Disaster Recovery Plan ou PRA plan de reprise d'activité) Être capable de donner plus de puissance à une application sans la réinstaller 02/15/1 1 0 PRINCIPES FONDAMENTAUX  Le cloisonnement/L’isolation  L’indépendance matérielle/La transparence  La compatibilité  L’encapsulation 11 PRINCIPES FONDAMENTAUX L’ISOLATION OU CLOISONNEMENT Les machines virtuelles s’exécutent de manière indépendantes Elles sont protégés les unes des autres 12 chaque système d’exploitation a un fonctionnement indépendant, Aucun système ne peut interférer avec les autres en aucune manière. PRINCIPES FONDAMENTAUX L’INDEPENDANCE MATERIELLE/TRANSPARENCE Les machines virtuelles détectent toujours le même ensemble matériel, indépendant du matériel physique. Les pilotes sont indépendants du matériel de la machine dans laquelle ils sont installés Les machines virtuelles peuvent être déplacés vers un matériel différent, sans modifications … … d’un ordinateur portable à un poste de travail et à un serveur haut de gamme.  le fait de fonctionner en mode virtualisé ne change 13 rien au fonctionnement du système d’exploitation et a fortiori des applications. PRINCIPES FONDAMENTAUX LA COMPATIBILIT E Périphériques matériels Systèmes d’exploitation Applications 14 toutes les applications peuvent tourner sur un système virtualisé, et leur fonctionnement n’est en rien modifie. PRINCIPES FONDAMENTAUX L’ENCAPSULATION L’Etat complet d’une machine virtuelle est contenu dans un fichier.  Procédure de provisionnement de serveur similaire à la copie d’un fichier  Procédure de migration de serveur similaire à la migration de données  Possibilités d’utiliser les techniques de gestion des données pour gérer les serveurs 15 LES AVANTAGES DE LA VIRTUALISATION REDUCTIONS DES COUTS AMELIORATION DE LA QUALITE DE SERVICE SIMPLIFICATION DES TACHES D’ADMINISTRATION SECURISATION 16 LES AVANTAGES DE LA VIRTUALISATION REDUCTIONS DES COUTS Economie possible jusqu’à 20 à 40% ou plus selon les cas: - Réduction des coûts matériels : Diminution du nombre de matériels nécessaire au bon fonctionnement de l’infrastructure (mutualisation). - Réduction de la facture énergétique : La rationalisation de l’infrastructure réduit la consommation électrique de l ’ensemble ainsi que les besoins en climatisation. - Réduction du TCO (Total Cost of Ownership) : Cout total de possession 17 - Optimisation du ROI (Return of Investment) : Retour sur LES AVANTAGES DE LA VIRTUALISATION REDUCTIONS DES COUTS 18 LES AVANTAGES DE LA VIRTUALISATION AMELIORATION DE LA QUALITE DE SERVICE - Réduction du temps d‘indisponibilité des applications critiques Les fonctionnalités évolués de la virtualisation permettent de réduire les interruptions de services. - Le Provisioning instantané Le Provisioning instantané permet de mettre en service un nouveau serveur facilement et en quelques minutes (exemple : par clonage de la machine). - Répartition de charge dynamique La virtualisation permet de répartir dynamiquement la charge de travail en offrant à chaque application les ressources dont elle a besoin même en cas de fortes activités. 19 - Mise en place de PRA La virtualisation gère le système tout entier comme des LES AVANTAGES DE LA VIRTUALISATION SIMPLIFICATION DES TACHES D’ADMINISTRATION Réduction du nombre d’équipement + Homogénéité de l’infrastructure = Moins de maintenance Simplification du travail Meilleure maitrise de l’infrastructure  Facilité d’administration  installation, déploiement et migration aisées des machines virtuelles entre serveurs physiques,  simulation d’environnements de qualification ou de pré- production,  création de plateforme de tests ou de développements 20 réutilisables à volonté LES AVANTAGES DE LA VIRTUALISATION SECURISATION :  séparation des systèmes virtuels et hôtes (invisibles),  répartition des utilisateurs, isolation des différents utilisateurs simultanés d'une même machine,  diminution des risques liés au dimensionnement des serveurs 21 TYPES DE VIRTUALISATION Différentes techniques :  Virtualisation complète : Utilisation d’un noyau hôte léger permettant de faire tourner des systèmes d’exploitations natifs  Paravirtualiseur : Utilisation d’un noyau hôte allégé permettant de faire tourner des systèmes d’exploitations invités, adaptés et optimisés  Virtualisation assistée au niveau matériel 22 LES TYPES DE VIRTUALISATION  Virtualisation Complète  La virtualisation dite complète permet de faire fonctionner n’importe quel système d’exploitation en tant qu’invité dans une machine virtuelle.  Pour l’utilisateur final, ce type de virtualisation est la plus simple a mettre en place et est la plus pratique. 23 LES TYPES DE VIRTUALISATION  Virtualisation Complète (suite)  Principe : L’hyperviseur crée un environnement virtuel complet simulant littéralement un nouvel ordinateur complet, avec du "faux matériel".  le système d’exploitation invité (installe dans la machine virtuelle) ne communique qu’avec ce faux matériel simulé, rendant étanche l’environnement virtualisé.  Limitations :  Beaucoup d’overhead  Lenteur des systèmes hôtes et invités  Quelques hyperviseurs de virtualisation complète :  VirtualBox  VMWare Player, VMWare Workstation  Parallels Desktop for Windows et Linux 24  KVM LES TYPES DE VIRTUALISATION  Para-Virtualisation  La paravirtualisation fait intervenir un hyperviseur.  un noyau allégé au dessus duquel viendront se greffer les systèmes invités.  Avec un système traditionnel de machines virtuellesla virtualisation est transparente,  Avec la paravirtualisation le système invite doit avoir conscience qu’il tourne dans un environnement virtuel ce qui implique d’employer un noyau modifié.  des performances bien plus importantes que la virtualisation totale  Quelques hyperviseurs de virtualisation assisté :  - XEN  - VMWare ESX/ESXi  - Hyper-V (Microsoft)  - xVM 25 LES TYPES DE VIRTUALISATION  Hardware assisted Virtualization  But: simplifier la tâche de l’hyperviseur  Donner plus de privilèges à l’OS invité  Éviter de modifier le noyau de l’OS hôte  Nouveau mode d’exécution introduit par les processeurs Intel avec Intel VT (Virtualization Technology) et AMD-V (Virtualization)  Avantage:  réduire considérablement l’overhead.  Fluidifier le partage des ressources physiques entre les machines virtuelles. 26 TECHNOLOGIES DE VIRTUALISATION  Il existe différentes technologies et applications de Virtualisation:  La virtualisation de serveurs  La virtualisation de poste de travail  La virtualisation de stockage  La virtualisation de réseau 27