Qu'est-ce qu'un logiciel de virtualisation de serveur ?

Le logiciel de virtualisation de serveur permet de créer et de gérer des machines virtuelles (VM) sur un serveur physique où chaque machine virtuelle agit comme un serveur indépendant. La virtualisation des serveurs permet aux services informatiques de maximiser le potentiel des puissants serveurs physiques actuels. Chaque VM sur la machine physique fonctionne indépendamment des autres VM et exécute son propre système d'exploitation et ses propres applications.

Le logiciel de virtualisation de serveur agit comme une couche (généralement appelée hyperviseur) entre le matériel physique et les machines virtuelles, abstrayant les ressources matérielles et les présentant aux machines virtuelles comme du matériel virtualisé. L'hyperviseur alloue à chaque VM des ressources matérielles telles que le processeur, la mémoire, le stockage et les ressources réseau. En général, les hyperviseurs ont besoin de 5 à 10 % des ressources de la machine physique pour fonctionner.

Types d'hyperviseurs et cas d'utilisation

Il existe deux principaux types d'hyperviseurs

Hyperviseur de type 1

Généralement utilisés dans les environnements d'entreprise et installés directement sur le matériel physique (c'est-à-dire "bare metal"), les hyperviseurs de type 1 fournissent aux VM un accès direct aux ressources matérielles, gèrent dynamiquement l'allocation des ressources matérielles et permettent à chaque VM de fonctionner indépendamment des autres. Les hyperviseurs de type 1 comprennent VMware ESXi™, Microsoft® Hyper-V® et Citrix Hypervisor™ (anciennement XenServer®).

Les cas d'utilisation des hyperviseurs de type 1 sont les suivants :

• La virtualisation des serveurs, où une machine physique exécute plusieurs machines virtuelles qui agissent comme des serveurs, améliorant l'utilisation des ressources matérielles et le déploiement et la gestion efficaces des serveurs virtuels ;
• Création et gestion d'infrastructures à grande échelle dans un centre de données, permettant une utilisation efficace du matériel et une allocation flexible des ressources informatiques ;
• Informatique en nuage/Infrastructure en tant que service (IaaS), où les hyperviseurs permettent aux fournisseurs d'IaaS de créer et de gérer des environnements informatiques flexibles et facilement évolutifs ;
• Haute disponibilité et tolérance aux pannes : les hyperviseurs permettent d'activer rapidement des serveurs virtuels lorsqu'un plus grand nombre d'utilisateurs sont actifs ou lorsqu'un hôte tombe en panne ;
• Développement et test de logiciels, où les développeurs et/ou les testeurs de code logiciel peuvent rapidement reproduire un environnement de production et tester la compatibilité des logiciels sur une variété de systèmes d'exploitation et de configurations sans avoir d'impact sur l'environnement hôte.

Hyperviseurs de type 2

Généralement utilisés dans des environnements de bureau ou de station de travail, les hyperviseurs de type 2 s'exécutent au-dessus du système d'exploitation hôte et fournissent des capacités de virtualisation à la machine virtuelle invitée, qui peut s'exécuter sur un système d'exploitation différent de celui de la machine physique. Contrairement aux hyperviseurs de type 1, qui ajustent dynamiquement les ressources matérielles pour les machines virtuelles qu'ils gèrent, avec les hyperviseurs de type 2, l'utilisateur alloue des ressources physiques telles que la mémoire vive à la machine virtuelle ; si la machine virtuelle rencontre des problèmes de performance, l'utilisateur doit ajuster l'allocation des ressources. Les hyperviseurs de type 2 comprennent VMware® Workstation, Oracle® VirtualBox et Microsoft Virtual PC.

Les cas d'utilisation des hyperviseurs de type 2 sont les suivants :

• La virtualisation du poste de travail, où un utilisateur exécute une machine virtuelle sur son système local afin d'utiliser des applications existantes ou d'isoler des environnements informatiques (par exemple, l'informatique professionnelle de l'informatique personnelle) ;
• Développement de logiciels, lorsqu'un développeur écrit du code sur son appareil local en utilisant un système d'exploitation différent de celui de sa machine physique, ou lorsqu'un développeur souhaite isoler sa machine de développement de sa machine physique ;
• Tests de logiciels et débogage, lorsqu'une seule machine suffit pour les tests (c'est-à-dire qu'il ne s'agit pas d'un environnement de production complet) ;
• L'éducation et la formation, où un étudiant peut s'exercer et expérimenter différents systèmes d'exploitation, configurations logicielles et paramètres de réseau sans avoir besoin d'un matériel dédié pour chacun d'eux ;
• Démonstration et présentation, où un présentateur ou un représentant commercial peut exécuter des démonstrations de logiciels à la demande en utilisant une seule machine physique.

Il est à noter que les hyperviseurs de type 1, et non de type 2, sont utilisés pour permettre la virtualisation des serveurs dans les environnements de production, en raison de leur capacité à ajuster dynamiquement l'allocation des ressources.

Autres approches logicielles de virtualisation des serveurs

D'autres approches logicielles de serveurs virtuels incluent la para-virtualisation et la virtualisation au niveau du système d'exploitation (également connue sous le nom de conteneurisation).

Para-Virtualisation

Dans la para-virtualisation, le système d'exploitation invité (OS) est modifié pour communiquer directement avec l'hyperviseur sous-jacent, ce qui permet à l'OS invité de savoir qu'il fonctionne dans un environnement virtualisé et d'appeler l'hyperviseur en temps utile concernant les besoins en ressources lors de l'exécution de certaines opérations.

En communiquant directement avec l'hyperviseur, la para-virtualisation réduit la surcharge associée à des tâches telles que la gestion de la mémoire, les opérations d'entrée/sortie et les appels système, et donne donc de meilleurs résultats que la virtualisation complète dans certains scénarios.

Comme la para-virtualisation exige que des modifications soient apportées au système d'exploitation invité, elle peut ne pas être compatible avec tous les systèmes d'exploitation dès sa sortie de l'emballage. Les deux plateformes de virtualisation qui prennent en charge la para-virtualisation sont VMware vSphere® et Xen (qui est libre et open source). Il est également possible de modifier le code source du système d'exploitation invité pour permettre la para-virtualisation.

Lorsqu'elle est utilisée pour la virtualisation de serveurs, la para-virtualisation est la plus performante pour ces cas d'utilisation :

• les charges de travail à forte intensité d'E/S, où les données de l'application sont fréquemment échangées avec un périphérique de stockage secondaire ;
• Lorsqu'un débit élevé du réseau est nécessaire (c'est-à-dire pour les applications nécessitant une grande largeur de bande) ;
• Applications en temps réel (vidéoconférence, VoIP, jeux en ligne, certaines applications de commerce électronique, messagerie instantanée, collaboration en équipe) ;
• Calcul à haute performance ;
• Applications anciennes.

Virtualisation/conteneurisation au niveau du système d'exploitation

La virtualisation au niveau du système d'exploitation, ou conteneurisation, permet de créer et de gérer plusieurs conteneurs isolés au sein d'une seule instance du système d'exploitation. Ces conteneurs ne sont pas de "vraies" machines virtuelles car ils n'incluent pas de système d'exploitation. Au lieu de cela, chaque conteneur fournit un environnement séparé avec sa propre application et des ressources isolées, comme l'unité centrale, la mémoire et les systèmes de fichiers, tous les conteneurs partageant le noyau du système d'exploitation hôte - contrairement à une VM "traditionnelle", où les VM fonctionnant sur l'hôte n'ont pas besoin d'utiliser le même système d'exploitation que l'hôte.

Cette approche, qui élimine l'exécution de plusieurs systèmes d'exploitation sur un seul serveur physique, signifie que les conteneurs consomment moins de ressources que les machines virtuelles complètes, mais n'offrent pas la même flexibilité en ce qui concerne les systèmes d'exploitation. Docker®, l'une des premières technologies de conteneurs, est basée sur Linux, mais remédie à cette flexibilité réduite en approvisionnant des conteneurs sur des machines Windows® et MacOS® à l'aide d'une micro-vm Linux qui s'exécute sur la machine physique.

Les conteneurs sont couramment utilisés pour déployer et exécuter des applications de manière portable et évolutive. Chaque conteneur encapsule une application et ses dépendances, ce qui facilite l'empaquetage, la gestion et le déploiement des logiciels. Les conteneurs permettent également d'isoler les applications entre elles, éliminant ainsi les conflits d'application, même lorsque les applications sont exécutées sur le même serveur hôte.

Lorsqu'elle est utilisée pour la virtualisation des serveurs, la conteneurisation est la plus performante pour ces cas d'utilisation :

• Les activités "DevOps", comme les tests et le déploiement d'applications ;
• Déployer des applications dans des environnements multi-cloud, en permettant à ces applications de fonctionner de manière cohérente dans chaque environnement ;
• Optimisation de l'infrastructure en éliminant les systèmes d'exploitation multiples, ce qui permet d'améliorer l'évolutivité et l'efficacité de l'allocation des ressources ;
• Test et débogage des applications ;
• Prise en charge des applications patrimoniales, notamment pour faciliter la migration et l'intégration avec les systèmes modernes.

Quel est le meilleur choix pour les applications des utilisateurs finaux ?

Lorsqu'il s'agit de fournir des applications aux employés, la virtualisation des serveurs à l'aide d'un hyperviseur de type 1 est l'approche la plus courante. Pourquoi ? La technologie du bureau virtuel a été conçue pour fournir aux employés des bureaux virtuels contenant des applications de productivité, avec de nombreuses fonctionnalités qui permettent aux équipes informatiques de gérer les ressources du serveur et d'optimiser l'expérience de l'utilisateur final.

Les technologies virtuelles qui utilisent un hyperviseur de type 2 sont généralement utilisées par les particuliers pour les cas d'utilisation décrits dans cet article.

La para-virtualisation est le plus souvent utilisée dans un environnement d'entreprise pour des applications spécifiques où la réponse et la performance sont primordiales.

Les conteneurs sont principalement utilisés par les équipes de développement de logiciels et de DevOps pour faciliter leur travail. Étant donné que les équipes informatiques des utilisateurs finaux ont réalisé un investissement important dans la technologie de virtualisation en utilisant des hyperviseurs de type 1, il n'y a guère d'incitation à passer à la technologie des conteneurs, sauf pour des cas d'utilisation inhabituels tels que les applications patrimoniales critiques pour l'entreprise.

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