virtualisation

2010 - 2011 ARCNAM - Nord Pas de Calais LILLE Rapport réalisé Par Abdelaziz EL AISSATE Abdelkader MOUADJI -----------Présenté en vue d'obtenir La valeur C Spécialité informatique ------------ Responsables de filière M. Frédéric VAST & M. Jean RAUDRANT Sommaire 1 Introduction..............................................................................................................................3 2 Historique.................................................................................................................................3 3 Définition..................................................................................................................................4 4 Les domaines de la virtualisation.................................................................................................5 4.1 La virtualisation d'applications.................................................................................................................................5 4.2 La virtualisation de réseaux.............................................................................................................5 4.3 La virtualisation de stockage............................................................................................................6 4.4 La virtualisation de serveurs.................................................................................................................7 5 Théorie sur la virtualisation de serveurs.......................................................................................8 5.1 Hyperviseur..................................................................................................................................8 6 Les différentes techniques de virtualisation de serveurs...............................................................11 6.1 Machine virtuelle ou Virtualisation complète........................................................................................ 11 6.2 Para-virtualisation........................................................................................................................13 6.3 Virtualisation par partitionnement...................................................................................................15 6.4 La virtualisation matérielle...................................................................................................................16 7 Virtualisation des postes de travail.............................................................................................18 7.1 Principes de la virtualaisation du poste de travail.................................................................................18 7.2 Types de la virtualisation des postes de travail...................................................................................20 7.2.1 Le VDI (Virtual Desktop Infrastructure)...................................................................................20 7.2.2 La virtualisation des Applications..........................................................................................22 7.2.3 L'OS Streaming.................................................................................................................23 8 La solution VMWARE VDI.........................................................................................................25 9 Virtualisation et multimédia.......................................................................................................26 9.1 PCoIP..........................................................................................................................................26 9.2 RemoteFX....................................................................................................................................26 9.3 vWorkspace supportera RemoteFX de Windows 2008 R2 SP1............................................................................27 9.4 Connexion Broker..........................................................................................................................28 9.4.1 Fonctionement d'un Broker...................................................................................................28 9.5 Protocoles ICA / RDP.....................................................................................................................29 10 Etat du marché de la virtualisation du poste de travail ...............................................................29 11 Perspectives .........................................................................................................................30 12. 8 conceils pour réussir la virtualisation des ses postes de travail ...............................................30 13 Enjeux de la virtualisaion.........................................................................................................31 13.1 En matière d'hébergement.............................................................................................................31 13.2 les avantages pour DSI.................................................................................................................32 Virtualisation Page 2 13.3 La sécurité.................................................................................................................................33 13.4 Matériel....................................................................................................................................33 13.5 les objectifs de virtualiser.............................................................................................................34 14 Les solutions..............................................................................................................................34 14.1 Solution VMware............................................................................................................................ 34 14.1.1 Concept ........................................................................................................................34 14.1.2 Les services proposés par VMWARE INFTASTRUCTURE.......................................................36 14.1.3 Gérez votre infrastructure informatique de façon optimale......................................................37 14.2 Solution Microsoft ........................................................................................................................39 14.2.1 Concept........................................................................................................................40 14.2.2 Les services proposés par HYPER-V..................................................................................40 14.3 Solution Citrix.................................................................................................................................41 14.3.1 Concept.............................................................................................................................42 14.3.2 Les services proposés par XEN-SERVER.................................................................................42 13 Bilan ....................................................................................................................................44 14 Conclusion ...........................................................................................................................44 15 Annexes ..............................................................................................................................45 15.1 Virtualisation: un marché de 4 milliards d'euros.................................................................. ............45 15.2 Etude Priorités DSI 2011...............................................................................................................46 15.3 VMWare adapte sa solution de virtualisation sur un smartphone Android LG............................................46 15.4 Table des figures........................................................................................................................48 15.5 Glossaire ..................................................................................................................................................48 15.6 Bibliographie..............................................................................................................................50 15.7 Webographie..............................................................................................................................50 Virtualisation Page 3 1 Introduction Voilà déjà quelques années que la Virtualisation informatique suscite un intérêt croissant de la part du secteur informatique. Elle s'est imposée comme un concept incontournable pour devenir la nouvelle étape de l'évolution des systèmes d'information : c'est une technologie qui possède un potentiel indéniable et qui s'inscrit dans la tendance. Bien que celle-ci soit aujourd'hui largement assimilée et restreinte aux projets de virtualisation des serveurs, la possibilité de virtualiser le poste de travail utilisateur est de plus en plus envisagé par les Directions Informatiques. Elle ouvre de nouvelles perspectives de convergence du poste de travail vers le centre de données, tout en répondant aux exigences et aux attentes grandissantes des Entreprises : aujourd'hui, il faut « faire plus « avec moins de moyens, surtout dans le contexte de crise financière que l'on connaît. Afin de mieux comprendre ce qu'est la virtualisation, notre étude débutera par l'historique, une présentation des différents types de virtualisation, puis nous détaillerons la virtualisation de serveurs et de poste de travail. Une large partie de la suite de cette étude portera sur les différentes offres du marché et notamment les plus matures. En fin, nous terminerons par une synthèse des différentes solutions. 2 Historique La virtualisation comme on la connait aujourd'hui n'est pas un procédé novateur bien au contraire. Big Blue (IBM) en est le précurseur, dès les années 1980, un premier hyperviseur (on reviendra dessus dans un chapitre consacré) étant lancé. Les grands Unix ont suivi avec les architectures NUMA, des Superdome d'HP (PA-RISC et IA-64 Intel) et des E10000/E15000 de Sun (UltraSparc). Dans la seconde moitié des années 1990, les émulateurs sur x86 des vieilles machines des années 1980 ont connu un énorme succès, notamment les ordinateurs Amstrad, Atari, Amiga et les consoles NES, SNES, et Neo-Geo AES. Ensuite ce fût le tour de la société VMware qui développa et popularisa une solution propriétaire fin 90 et début 2000 se fût l'explosion des solutions de virtualisations sur des architectures de type x86. Il existe aussi quelques équivalents libres, tels que XEN Hyperviseur, QEMU, Bochs, Linux-vServer, ou VirtualBoX, et aussi dans le même temps des logiciels gratuit, VirtualPC et VirtualServer de Microsoft, mais aussi VMware Server, VMware Player qui sont par contre des solutions dites embarquées (produisant des machines virtuelles mais s'installant sur un hôte installé au préalable, un Windows ou Linux) Ce n'est que très récemment que VMware décida de rendre gratuit son hyperviseur phare ESXi basée sur ESX Server. Il est de paire avec la virtualisation que les ténors de l'architecture x86 : Intel et AMD intégraient la mise en oeuvre matérielle des solutions de virtualisations dans leurs processeurs lors de la seconde moitié de l'an 2000. Virtualisation Page 4 3 Définition La Virtualisation est, selon Wikipédia : « l'ensemble des techniques matérialles et/ou logiciels qui permettent de faire fonctionner sur une seule machine plusieurs systèmes d'exploitation et/ou plusieurs applications, séparément les uns des autres, comme s'ils fonctionnaient sur des machines physiques distinctes «. Dans notre étude, nous nous intéresserons uniquement à la virtualisation de systèmes, basé sur des techniques principalement logicielles. Dans ce cas, l'environnement matériel est complètement virtualisé au sein d'une machine virtuelle ou VM, afin qu'elle puisse accueillir un système d'exploitation complet. Les virtualiseurs utilisés dans ce type de virtualisation sont appelés VMM (Virtual Machine Monitor) ou encore hyperviseur. L'hyperviseur (aussi appelé VMM pour Virtual Machine Monitor) est une plate-forme de virtualisation qui permet à plusieurs systèmes d'exploitation de travailler sur une machine physique en même temps. C'est bien une couche logicielle qui s'insère entre le matériel et les différents systèmes d'exploitation. Les logiciels de virtualisation doivent donc tromper les multiples systèmes d'exploitation fonctionnant en parallèle pour leur faire croire qu'ils sont installés seuls sur une machine, alors qu'en fait ils sont plusieurs à se partager les mêmes ressources. Pour ce faire, il faut que le logiciel de virtualisation simule autant de « machines virtuelles « que d'OS. Chaque OS ne voit alors que sa propre machine virtuelle et fonctionne sans souci. Il existe de nombreux types de la virtualisation : poste de travail, d'application, de plate forme, de réseaux, de serveurs et de stockage. L'offre Virtualisation s'articule autour de trois grands pôles technologiques : o o o La virtualisation de serveurs La virtualisation du poste de travail La virtualisation de stockage. Figure 1 : Architecture sans et avec virtualisation (www.VmWare.com) Virtualisation Page 5 4 Les domaines de la virtualisation 4.1 La virtualisation d'applications La virtualisation d'application est une technologie logicielle qui va permettre d'améliorer la portabilité et la compatibilité des applications en l'isolant du système d'exploitation sur Lequel elles sont exécutées. Elle consiste à encapsuler l'application et son contexte d'exécution Système dans un environnement cloisonne. La virtualisation d'application va nécessiter l'ajout d'une couche logicielle supplémentaire entre un programme donne et le système d'exploitation ; son but est d'intercepter toutes les opérations d'accès ou de modification de fichiers afin de les rediriger de manière totalement transparente Vers une localisation virtuelle (généralement un fichier). Figure 2 : Virtualisation d'applications (file:///D:/VIRTUALISATION/virtualisation111.pdf) 4.2 La virtualisation de réseaux De manière générale, la virtualisation des réseaux consiste à partager une même infrastructure physique (débit des liens, ressources CPU des routeurs,...) au profit de plusieurs réseaux virtuels isolés. Un VLAN (Virtual Local Area Network) est un réseau local regroupant un ensemble de machines de façon logique et non physique. Puisqu'un VLAN est une entité logique, sa création et sa configuration sont réalisées de manière logicielle et non matérielle. On distingue plusieurs types de réseaux virtuels : Les réseaux virtuels de niveau 1, appelés réseaux virtuels par port (port-based VLAN) : ils définissent un réseau virtuel en fonction des ports de raccordement sur le commutateur (Switch). Les réseaux virtuels de niveau 2, appelés réseaux virtuels par adresse MAC (MAC addressbased VLAN) : ils consistent à définir un réseau virtuel sur base des adresses MAC des stations. Virtualisation Page 6 Les réseaux virtuels de niveau 3, on distingue principalement deux types de VLAN de niveau 3: Les réseaux virtuels par adresse de sous-réseau (Network address-based VLAN) : ils déterminent les réseaux virtuels sur base de l'adresse IP source des segments. Les réseaux virtuels par protocole (Protocol-based VLAN). Dans ce cas, les réseaux virtuels sont crées sur base des protocoles utilisés (TCP/IP, IPX,...) et les stations sont regroupées en réseaux virtuels suivant le protocole qu'elles utilisent. Figure 3 : Réseaux virtuels (file:///D:/VIRTUALISATION/virtualisation111.pdf) 4.3 La virtualisation de stockage La virtualisation de stockage est un procède qui va séparer la représentation logique et la réalité physique de l'espace de stockage. Son but est de faire abstraction des périphériques de stockage utilisé et des interfaces qui leur sont associés (SATA, SCSI,...) afin de limiter l'impact des modifications structurelles de l'architecture de stockage. Ce type de virtualisation fait appel à une application d'administration de volumes logiques (Logical Volume Manager, LVM). Il s'agit d'une couche logicielle qui va permettre de regrouper plusieurs espaces de stockage, appelés volumes physiques, pour ensuite découper cet espace global suivant la demande en partitions virtuelles appelées volumes logiques. Ce processus de virtualisation peut être vu comme une extension du modèle de partitionnement classique des disques dur. Virtualisation Page 7 Figure 4 : Virtualisation de stockage (file:///D:/VIRTUALISATION/virtualisation111.pdf) 4.4 La virtualisation de serveurs La virtualisation des serveurs consiste à masquer les ressources du serveur, c.-à-d. le nombre et les caractéristiques de chaque machine physique, de chaque processeur et de chaque système d'exploitation pour les utilisateurs de ce serveur. L'administrateur du serveur va utiliser un logiciel grâce auquel il va diviser un serveur physique (constitue ou non de plusieurs machines distinctes) en plusieurs environnements virtuels isolés les uns des autres.Ces environnements isolés sont parfois appelés serveurs privés virtuels, hôtes, instances, containeurs ou émulations. La virtualisation de serveurs s'inscrit dans une tendance globale qui tend à promouvoir la virtualisation au sein des entreprises en faisant notamment appel à la virtualisation de stockage et à la virtualisation de réseaux. Cette tendance est une composante dans le développement de systèmes autonomes. Virtualisation Page 8 5 Théorie sur la virtualisation de serveurs Sur un serveur traditionnel, on retrouve l'architecture classique suivante : Figue 5 : Serveur traditionnel (http://www.dimix.org/la-virtualisation-de-serveurs/) Le système d'exploitation, et plus précisément le noyau (kernel-mode) s'exécute avec un niveau de privilège de ring 0. Les applications (user-mode) s'exécutent quant à elles au niveau du ring 3. Un processus de ring 0 est autorisé à manipuler un processus de ring 3. L'inverse n'est pas possible. En effet, le système d'exploitation est autorisé à lancer, contrôler, et à stopper une application. Une application ne peut contrôler le système d'exploitation. La virtualisation de serveur apporte une couche de virtualisation offrant la possibilité d'exécuter plusieurs environnements virtuels, tout en assurant leur isolation. On appelle ces environnements virtuels des « machines virtuelles « ou encore VM (Virtuel Machine). Les systèmes d'exploitation installés dans une machine virtuelle sont appelés « Guest OS «. 5.1 Hyperviseur L' hyperviseur (aussi appelé VMM pour Virtual Machine Monitor) est une plate-forme de virtualisation qui permet à plusieurs systèmes d'exploitation de travailler sur une machine physique en même temps. C'est bien une couche logicielle qui s'insère entre le matériel et les différents systèmes d'exploitation. Les modules d'un hyperviseur peuvent être regroupés en trois catégories : 1. Le régulateur (dispatcher) : il peut être considère comme le module de contrôle de plus haut niveau de l'hyperviseur. Son rôle est de donner le contrôle à un des modules de la deuxième ou de la troisième catégorie. 2. L'allocateur : son rôle est de déterminer quelle(s) ressource(s) doit être allouées aux applications virtualisées. Il est également du ressort de l'allocateur de ne pas donner une même ressource simultanément à deux environnements virtuels distincts. Le régulateur fera appel à l'allocateur chaque fois q...