Zendaoui_IGE04_Partie 2_Virtualisation et Cloud Computing .pdf

Virtualisation et
Cloud Computing
Zendaoui Fairouz
2024‐2025
ENSTICP

Cloud Computing
Virtualisation

Type 1 Type 2
Types de virtualisation (Hyperviseurs)

Bare-Metal Virtualization
(Type 1)
Hosted Virtualization
(Type 2)
App App App
Guest OS Guest OS Guest OS
VMM
Hardware
VM VM VM App
App App
Guest OS Guest OS
VMM
Hardware
VM VM
Système Hôte

Bare-Metal Virtualization (Type 1)
Propriétés de l’hyperviseur:
 Il s’installe directement sur la couche matérielle du serveur.
On parle d'hyperviseur natif.
 Il fonctionne comme un moniteur de machines virtuelles
(VMM). Il est responsable de la gestion de toutes les
ressources et environnements virtuels.
 Il remplit à la fois la fonction d'OS hôte et d'OS hôte
personnalisé.
 Il est allégé de manière à se « concentrer » sur la gestion
des systèmes d’exploitation invités en permettant de libérer
le plus de ressources possible pour les machines virtuelles.
App App App
VMM
Hardware
VM VM VM
(Type 1)

 Il est possible d’exécuter uniquement un hyperviseur à la
fois sur une machine hôte.
 Il n’est pas possible d’installer d’autres applications sur
la machine hôte.
 Lorsqu'un hyperviseur de type 1 est installé sur une
machine, elle ne peut pas servir à autre chose qu'à faire
tourner l'hyperviseur, elle est dédiée à cet usage.
App App App
VMM
Hardware
VM VM VM
(Type 1)

Avantage:
 Offre de meilleures performances car l'hyperviseur
s'exécute directement sur le matériel, sans passer par un
système d'exploitation hôte intermédiaire.
 La couche de virtualisation n’est pas dépendante du
système d’exploitation et supporte une variété d’OS.
Inconvénient:
 L'installation initiale peut être complexe en raison de la
nécessité de configurer un hyperviseur directement sur le
matériel. Cela peut nécessiter une expertise plus avancée.
Exemples de produits: ESXI, Hyper-V, KVM, Xen.
App App App
VMM
Hardware
VM VM VM
(Type 1)

Hosted Virtualization (Type 2)
 Il s’installe et s’exécute sur un système d’exploitation
déjà en place. On parle d'hyperviseur hébergé.
 Il fonctionne comme un moniteur de machines virtuelles
(VMM).
 Il fournit la fonction de virtualisation proprement dite.
 Il obtient les ressources en appelant le service du Host
OS qui gère toutes les ressources physiques.
App
App App
Guest OS Guest OS
VMM
Hardware
VM VM
Host OS
(Type 2)

 Plus de ressources utilisées par la machine hôte étant
donné qu’on fait tourner l’hyperviseur et le système
d’exploitation qui le supporte.
 Moins de ressources disponibles pour les machines
virtuelles et les performances sont moindres, car il faut
passer par l'OS principal.
 Possibilité d’exécuter plusieurs hyperviseurs simultanément
vu qu’ils ne sont pas liés à la couche matérielle.
 Possibilité d’utiliser sa machine pour faire ses tâches
habituelles, mais aussi de l'utiliser comme hyperviseur
lorsque l'on a besoin.
App
App App
Guest OS Guest OS
VMM
Hardware
VM VM
Host OS
(Type 2)

Avantage:
 Simplicité et facilité d’implémentation.
Inconvénients:
 L’installation et l’application dépendent du support
du système d’exploitation hôte.
 La perte de performances est relativement plus
importante.
Exemples de produits: VirtualBox, Vmware Workstation,
Vmware Fusion..
App
App App
Guest OS Guest OS
VMM
Hardware
VM VM
Host OS
(Type 2)

Caractéristiques de la virtualisation
Partionnement Isolation
Encapsulation Indépendance du matériel
Plusieurs machine virtuelles fonctionnent
simultanément sur une seule machine physique.
Les serveurs virtuels s'exécutant sur un serveur
physique sont séparés de façon sécurisée et
n'affectent pas les uns les autres.
Toutes les informations sur les serveurs virtuels, y
compris les disques de démarrage, sont enregistrées
sous forme de fichiers.
Les serveurs virtuels fonctionnent tels quels après la
migration vers différentes plates-formes matérielles.

simultanément sur une seule machine physique
physique sont séparés en toute sécurité et n'affectent
sous forme de fichier.
 Installation de plusieurs machines virtuelles
sur un même serveur physique.
 Chaque machine virtuelle a son propre
système d’exploitation qui exécute ses
propres applications de façon indépendante.
 Chaque système d’exploitation invité peut
voir uniquement les ressources que lui a
accordées la couche de virtualisation (CPU,
mémoire, carte réseau, disque dur … etc.)
comme s’il s’exécute sur un serveur dédié.

Toutes les informations sur les serveurs virtuels,
y compris les disques de démarrage, sont
enregistrées sous forme de fichiers.
 L’essentiel de la virtualisation est de
convertir une machine physique en machine
virtuelle et la mettre dans un fichier ou un
répertoire.
 La création d’une machine virtuelle requiert
de spécifier un répertoire d’installation.
 Il est possible d’accéder à tout moment au
répertoire d’installation d’une machine
virtuelle.
 Le répertoire d’installation peut contenir
plusieurs fichiers constituant ainsi un
paquetage.

physique sont séparés de façon sécurisée et
n'affectent pas les uns les autres.
 Lors de l’exécution de plusieurs systèmes
d’exploitation invités (guest OS) sur un
serveur, si l’un des systèmes est attaqué
par un hacker (pirate informatique) ou est
empoisonné, quelque soit la raison, ce
système a échoué et ne peut pas
fonctionner normalement, alors il n’affecte
pas les autres systèmes invités qui peuvent
continuer à fonctionner normalement.
 Différentes applications sont installées sur
différents systèmes d’exploitation, sans
interférer entre elles ou affecter les unes les
autres.

Les serveurs virtuels fonctionnent tels quels
après la migration vers différentes plates-formes
matérielles.
 Le répertoire d’installation d’une machine
virtuelle peur être copié vers un autre
ordinateur et assigné à une autre machine
virtuelle. Cette dernière fonctionnera
normalement.
 Les machine virtuelles ont la capacité à
pouvoir être adapté pour fonctionner dans
différents environnements d’exécution.

Types d’implémentation de la virtualisation
Virtualisation
Système
Modifié
Para-
vitualisation
Non modifié
Virtualisation
complète
Virtualisation
assistée par
matériel
Processus
Cloisonnement

Virtualisation complète
La virtualisation est dite complète lorsque le système
d'exploitation invité n'a pas conscience d'être
virtualisé. Il n'a aucun moyen de savoir qu'il partage
le matériel avec d'autres OS. C’est le rôle de
l’hyperviseur de transformer les instructions du
système invité en instructions pour le système hôte
(binary translation). Le système invité « croit »
s’exécuter sur une véritable machine physique.

• Le système invité est un système d’exploitation à
part entière, tel qu’on pourrait en installer sur une
machine physique : Microsoft Windows, GNU/Linux,
Mac OS X, etc.
• Cette particularité est la caractéristique principale
de la virtualisation complète : les systèmes invités
n’ont pas à être modifiés pour être utilisés dans les
machines virtuelles.
• L'ensemble des systèmes invités s'exécutant sur un
unique ordinateur, peuvent fonctionner de manière
totalement indépendante les uns des autres et être
vu comme des ordinateurs à part entière.

Avantages
• Le système invité n’a pas besoin d’être modifié.
• Les VMs sont hautement portables et compatibles.
• Les VMs supportent un large éventail d’OS.
Inconvénients
• La traduction binaire cause une grosse perte de
performances et accroît la complexité de
développement du VMM.
Exemple: Microsoft VirtualPC, VirtualBox, VMware Workstation,
VMware Fusion.

Para-virtualisation
La para-virtualisation est très proche du concept
de la virtualisation complète, dans le sens où
c’est toujours un système d’exploitation complet
qui s’exécute sur la machine virtuelle. Toutefois,
dans une solution de para-virtualisation, le
système invité est modifié pour être exécuté par
la machine virtuelle.

Para-virtualisation
Par opposition à la virtualisation complète, on
parle de para-virtualisation lorsque les systèmes
d'exploitation invités doivent être modifiés pour
fonctionner sur un hyperviseur. Les modifications
sont en fait des insertions de drivers permettant
de rediriger les appels système au lieu de les
traduire. Dans ce cas le système d'exploitation
invité est conscient qu’il est virtualisé

Para-virtualisation
Avantages
• Diminue la charge de travail de l’hyperviseur.
• Offre des performances similaires aux
systèmes originaux non virtualisés.
Inconvénients
• Le système invité a une pauvre portabilité.
• Nécessite des OS invités compatibles avec
les pilotes virtualisés (drivers).
Exemple: Xen, KVM, ESX/ESXi, Hyper-V.

Virtualisation assistée par matériel
Face a l’essor de la virtualisation de serveurs, les
constructeurs de micro-processeurs, tel qu'lntel et AMD,
ont décidé d'apporter leur propre nouveaux processeurs
assistants à la virtualisation sur le marché.
• Intel-VT pour Intel Virtual Technology.
• AMD-V pour AMD Virtualization.
On parlera alors de virtualisation assistée par matériel,
ou encore hardware-assisted virtualization.

Dans la virtualisation assistée par matériel, des
instructions sont ajoutées au processeur pour qu’il
serve d’hyperviseur à l’aide du « HAL » (Hardware
Abstraction Layer). Les systèmes d’exploitation invités
sont au même niveau que ceux hôtes.

Avantages
• Les performances sont optimales.
• Les systèmes d’exploitation sont inchangés.
Inconvénient
• Nécessité de s’équiper d’une machine récente qui
comporte un processeur compatible supportant les
nouvelles instructions (HAL).

Dans le domaine de la virtualisation, le
cloisonnement vise à séparer fortement les
processus s’exécutant sur un même système
d’exploitation en isolant chaque processus dans un
conteneur dont il est théoriquement impossible de
sortir.
Un processus isolé de la sorte ne pourra pas voir
quels autres processus s’exécutent sur le même
système, et n’aura qu’une vision limitée de son
environnement.
Cloisonnement

Le cloisonnement, ou aussi appelé la virtualisation
d'environnement, concerne uniquement la partie
applicative. Il n'y a qu'un système d'exploitation
utilisé mais l'application ou l'environnement
utilisateur ou logiciel est cloisonné de sorte que les
processus soient indépendants.
Le but principal de cette technologie est d’améliorer
la sécurité du système d’exploitation et des
applications.
Cloisonnement

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