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ROLAND KOUAKOU

COMPRENDRE LES SYSTÈMES INFORMATIQUES VIRTUELS EN 4 POINTS

La virtualisation des systèmes informatiques a gagné en popularité et en importance ces dernières années, mais son origine remonte à 1972, quand IBM a introduit la technologie de la virtualisation dans les grands systèmes (mainframe). Pendant longtemps, les PDG et les directeurs informatiques des entreprises ont accepté les serveurs traditionnels pour gérer leurs activités quotidiennes ; toutefois, des études révèlent que cette approche se traduit par des gaspillages en termes de puissance de traitement et de ressources matérielles, car aucun serveur n’est exploité pleinement. Les récentes tendances montrent que les responsables informatiques cherchent d’urgence à réduire les dépenses informatiques et à promouvoir « l’informatique verte ». La virtualisation des systèmes informatiques joue un rôle essentiel dans cette perspective. La virtualisation permet de réaliser des économies significatives en partageant l’espace de stockage et la capacité de l’unité centrale (UC). Point 1 : qu’est-ce que la virtualisation? La virtualisation est une technologie logicielle qui divise une ressource physique, par exemple un serveur, en plusieurs ressources virtuelles appelées machines virtuelles. La virtualisation aide à consolider les ressources physiques, à simplifier le déploiement et l’administration, et à réduire la consommation électrique et la capacité de refroidissement requises. Dans un système informatique, la virtualisation ajoute une couche d’abstraction entre deux couches de ce système. Cette couche d’abstraction est une couche logicielle insérée entre le matériel et les systèmes d’exploitation invités. Cette couche fait office de gestionnaire des ressources pour permettre le partage de la puissance de traitement et de la mémoire. Ce logiciel est appelé « moniteur de machines virtuelles » (MMV) ou « hyperviseur ». Les moniteurs de machines virtuelles virtualisent le matériel d’une machine physique et le partitionnent en plusieurs machines virtuelles séparées de façon logique. Le moniteur de machines virtuelles contrôle tous les événements qui se produisent à l’intérieur d’une machine virtuelle et applique sur cette dernière les stratégies de gestion des ressources. Plusieurs systèmes d’exploitation peuvent coexister sur la même machine virtuelle, tout en étant isolés les uns des autres, et peuvent fonctionner simultanément sur un même serveur. La virtualisation permet aux entreprises d’éliminer les serveurs matériels dédiés et de réduire ainsi leurs dépenses d’acquisition, de maintenance et d’électricité.

Point 2 : les différents types de virtualisation Bien que la technologie de virtualisation des serveurs soit la plus populaire, la virtualisation ne se limite pas qu’aux serveurs. Elle peut aussi s’appliquer aux systèmes d’exploitation, aux ordinateurs de bureau, aux applications, au stockage et aux réseaux. La technologie des machines virtuelles est également utilisée pour le stockage des données, par exemple les réseaux de stockage SAN, et à l’intérieur des systèmes d’exploitation, tels que Windows Server 2008 avec Hyper-V. La virtualisation dans un environnement distribué est la base de la grille informatique (grid computing) et de l’informatique en nuage (cloud computing), offrant une infrastructure informatique en tant qu’utilitaire, ou services à la demande. La virtualisation peut être classée dans trois catégories :

1. Virtualisation du stockage Virtualise le stockage physique à partir de plusieurs périphériques de stockage en réseau, de sorte que ceux-ci apparaissent comme un périphérique de stockage unique. En règle générale, le terme « virtualisation » désigne la virtualisation des serveurs.

2. Virtualisation des réseaux Combine les ressources informatiques sur un réseau en divisant la bande passante disponible en des canaux indépendants qui peuvent être affectés à un serveur ou à un périphérique particulier en temps réel.

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3. Virtualisation des serveurs Dissimule la nature physique des ressources serveurs, y compris le nombre et l’identité des serveurs, processeurs et systèmes d’exploitation individuels, aux logiciels qui s’exécutent sur ces ressources. Point 3 : aperçu de l’architecture de la technologie de virtualisation des serveurs La virtualisation des serveurs permet l’exécution simultanée de plusieurs systèmes d’exploitation et applications sur un équipement unique. Les systèmes d’exploitation s’exécutent indépendamment les uns des autres dans des environnements isolés (les machines virtuelles). Une couche de virtualisation doit s’exécuter sur les systèmes d’exploitation de l’ordinateur en tant qu’application ou service afin de créer plusieurs environnements de machines virtuelles. Les systèmes d’exploitation et les applications qui s’exécutent sur une machine virtuelle peuvent accéder à des ressources UC, mémoire, disque et réseau similaires à celles d’un ordinateur physique.

Les composants d’un serveur virtuel sont les suivants :

1. Matériel physique ou hôte de virtualisation Machine physique sur laquelle résident les environnements de machine virtuelle. Le nombre de machines virtuelles qui peuvent être prises en charge sur une machine physique unique varie selon la configuration et les caractéristiques du matériel.

2. Système d’exploitation hôte Système d’exploitation principal sur la machine physique. La couche de virtualisation réside sur ce système d’exploitation.

3. Couche de virtualisation Logiciel de virtualisation qui coordonne avec les systèmes d’exploitation hôtes les demandes émanant des machines virtuelles concernant le temps UC, la mémoire physique, les opérations de lecture et d’écriture sur les disques, les entrées/sorties (E/S) sur les réseaux, etc. Le logiciel de virtualisation est un simple logiciel installé sur le système d’exploitation ou un logiciel installé directement sur le hardware appelé « hyperviseur ». Il s’agit d’un composant primordial de la technologie de virtualisation. Il intercepte les demandes de ressources matérielles émanant des machines virtuelles qu’il héberge et il convertit ces demandes dans un format lisible par le matériel physique. De même, les demandes émanant du matériel physique sont converties par l’hyperviseur de sorte qu’elles puissent être interprétées par les machines virtuelles. L’hyperviseur découple les machines virtuelles des hôtes physiques en introduisant une couche d’abstraction entre les machines virtuelles et la couche du matériel physique. Toutes les solutions de virtualisation ne font pas appel à un hyperviseur. Parmi celles qui utilisent effectivement un hyperviseur, nous pouvons citer notamment VMware ESX, VMware Virtual Infrastructure, Microsoft Hyper-V et Citrix XenSource.

4. Machine virtuelle Environnement indépendant et isolé créé par le logiciel de virtualisation. Les systèmes d’exploitation peuvent exécuter des machines virtuelles indépendamment les unes des autres.

5. Systèmes d’exploitation invités Systèmes d’exploitation installés sur les machines virtuelles. Ceux-ci s’exécutent sur le système d’exploitation hôte. La technologie de virtualisation permet l’exécution de plusieurs machines virtuelles équipées de systèmes d’exploitation invités hétérogènes de façon isolée et côte à côte sur la même machine physique. Les machines virtuelles ont leur propre matériel virtuel (p. ex., UC, mémoire RAM, disques, cartes réseau) sur lequel sont

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chargés les systèmes d’exploitation invités et les applications. Les systèmes d’exploitation invités s’exécutent de manière uniforme, quels que soient les composants physiques.

Point 3 : les avantages de la virtualisation La virtualisation des systèmes informatiques offre de nombreux avantages. C’est pourquoi elle est devenue si populaire. Outre qu’elle améliore l’agilité du service informatique, la virtualisation réduit les coûts de possession de l’infrastructure, grâce à la réduction du nombre total de serveurs physiques. Et en conséquence, elle permet d’abaisser considérablement les dépenses d’exploitation.

La virtualisation accélère la procédure d’allocation de ressources des serveurs et améliore la gestion des capacités. L’efficience informatique est également accrue grâce au partage de la capacité de traitement de l’UC et à l’utilisation efficace du stockage. Les machines virtuelles sont capables d’exécuter différents systèmes d’exploitation et offrent plusieurs avantages, par exemple l’encapsulation, l’isolement et le partitionnement.

Les machines virtuelles sont encapsulées dans des fichiers, ce qui permet de les enregistrer, de les copier et d’allouer leurs ressources rapidement. Il est aussi possible de transférer du matériel virtuel, des systèmes d’exploitation, des applications et des environnements complètement configurés en l’espace de quelques secondes seulement d’un serveur physique vers un autre, ce qui permet une maintenance sans interruption de service et la consolidation continue des charges de travail.

Les machines virtuelles sont complètement isolées de la machine hôte et des autres machines virtuelles. En cas de panne d’une machine virtuelle, les autres ne sont pas affectées. Aucune perte de données n’est possible sur les machines virtuelles et les applications peuvent uniquement communiquer sur des connexions réseau configurées.

La virtualisation permet le partitionnement de plusieurs applications et la prise en charge de plusieurs systèmes d’exploitation au sein d’un seul système physique. Les serveurs peuvent être consolidés sous forme de machines virtuelles dans une architecture de type « scale-up » (pour une évolutivité verticale) ou « scale-out » (pour une évolutivité horizontale), et les ressources informatiques peuvent être traitées comme un groupe uniforme pouvant être alloué aux machines virtuelles de manière contrôlée.

Parmi les autres avantages significatifs de la virtualisation, on notera la séparation efficace des tâches, la prise en charge de la simulation avec plusieurs versions du même système d’exploitation ou de différents systèmes d’exploitation, davantage d’options de continuité et l’extension de l’environnement de test. Quelques grandes entreprises ont adopté la virtualisation pour améliorer leur résilience, aider à la reprise après sinistre et à la continuité d’activité.

Du point de la vue de la sécurité, la virtualisation offre les avantages suivants :

• Meilleures capacités de diagnostic des problèmes • Récupération plus rapide après une attaque

• Application des correctifs de façon plus sûre et efficace

• Meilleur contrôle des ressources des ordinateurs de bureau

• Dispositifs de sécurité plus rentables

RÉFÉRENCES Virtualization: Benefit and Challenges, www.isaca.org/virtualization Security and Audit Issues for the Virtualization Environment, EuroCacs 2011

JournalOnline, ISACA Journal, vol. 1, 2011 JournalOnline, ISACA Journal, vol. 3, 2006