Présentation
La virtualisation est une technologie qui donne la possibilité de créer des services informatiques utiles à l'aide de ressources qui sont généralement liées au matériel. Elle permet d'exploiter toute la capacité d'une machine physique en la répartissant entre de nombreux utilisateurs ou environnements différents.
Imaginons que nous disposons de trois serveurs physiques qui répondent chacun à un usage spécifique : l'un d'eux est un serveur de messagerie, l'autre un serveur web et le dernier exécute les applications internes existantes. Seulement 30 % de leur capacité est utilisée, ce qui n'est qu'une fraction de leur potentiel. Cependant, comme les applications existantes sont nécessaires à l'exploitation interne, il n'est pas envisageable de s'en passer. Impossible donc d'éliminer le troisième serveur, qui héberge ces applications.
Du moins, c'était le cas avant. Il était souvent plus facile et fiable d'exécuter des tâches individuelles sur des serveurs individuels : un serveur, un système d'exploitation, une tâche. Un serveur pouvait difficilement gérer plusieurs tâches. Aujourd'hui, la virtualisation permet de diviser le serveur de messagerie en deux entités distinctes : l'une qui gère les tâches indépendantes, l'autre qui héberge les applications existantes. Le matériel reste le même, mais il est utilisé plus efficacement.
Moyennant quelques mesures de sécurité, ce serveur peut être fractionné une nouvelle fois afin de lui allouer une troisième tâche. Son utilisation passe alors de 30 % à 60 %, puis à 90 %. Les serveurs vides sont ainsi disponibles pour d'autres tâches ou peuvent être mis hors service afin de réduire les coûts de maintenance et de refroidissement.
Petite histoire de la virtualisation
Bien que le concept de virtualisation soit apparu dans les années 1960, ce n'est que dans les années 2000 que son utilisation s'est généralisée. Les technologies qui sont à la base de la virtualisation, telles que les hyperviseurs, ont été développées il y a plusieurs dizaines d'années afin de permettre à divers utilisateurs d'accéder simultanément aux ordinateurs qui effectuaient des traitements par lots. Cette technique, qui permettait d'exécuter très rapidement des tâches répétitives des milliers de fois (telles que le paiement de salaires), était très répandue dans le monde de l'entreprise.
Au fil des décennies, d'autres solutions qui permettaient l'utilisation simultanée d'une seule et même machine par de nombreux utilisateurs se sont propagées, tandis que la virtualisation restait en marge. L'une de ces solutions était la technique du temps partagé, qui isolait les utilisateurs au sein des systèmes d'exploitation. Elle a notamment conduit à la création d'autres systèmes d'exploitation comme UNIX, puis Linux®. Pendant ce temps, la virtualisation restait une technologie de niche très peu utilisée.
Dans les années 90, la plupart des entreprises étaient équipées de serveurs physiques et de systèmes informatiques achetés chez un fournisseur unique. Elles ne pouvaient pas exécuter leurs applications existantes sur le matériel d'un autre fournisseur. Lorsque ces entreprises ont renouvelé leurs environnements en choisissant des serveurs, systèmes d'exploitation et applications standards plus économiques auprès de différents fournisseurs, elles ont dû composer avec du matériel physique sous-exploité, car chaque serveur ne pouvait exécuter qu'une seule tâche propre à un fournisseur.
C'est à cette époque que la virtualisation a connu un regain d'intérêt. Elle proposait deux solutions simples aux problèmes des entreprises : le partitionnement des serveurs et l'exécution des applications existantes sur différents types et versions de systèmes d'exploitation. L'utilisation des serveurs a gagné en efficacité et les équipements en surplus pouvaient être retirés. Résultat : une baisse des coûts liés à l'achat, à la configuration, au refroidissement et à la maintenance.
La flexibilité de la virtualisation a permis de limiter la dépendance vis-à-vis d'un fournisseur et a jeté les bases du cloud computing. Aujourd'hui, elle est si répandue dans les entreprises qu'un logiciel de gestion de la virtualisation est souvent nécessaire pour en assurer le suivi.
Fonctionnement de la virtualisation
Les hyperviseurs sont des logiciels qui séparent les ressources physiques des environnements virtuels, ceux qui fonctionnent avec ces ressources. Ils reposent soit sur un système d'exploitation (comme sur un ordinateur portable), soit directement sur du matériel (comme un serveur). La plupart des entreprises optent généralement pour cette seconde approche. Les hyperviseurs regroupent les ressources physiques, puis les divisent afin que les environnements virtuels puissent les utiliser.
Les ressources sont partitionnées selon les besoins à partir de l'environnement physique et distribuées aux nombreux environnements virtuels. Les utilisateurs interagissent et exécutent les calculs au sein de l'environnement virtuel, souvent appelé machine invité ou machine virtuelle. Le fonctionnement de la machine virtuelle s'apparente à celui d'un fichier de données unique. Comme n'importe quel fichier numérique, elle peut être transférée d'un ordinateur à un autre, ouverte sur l'un ou l'autre et s'exécuter de la même manière.
Lorsque l'environnement virtuel est exécuté et qu'un utilisateur ou un programme émet une instruction nécessitant des ressources supplémentaires à partir de l'environnement physique, l'hyperviseur transmet cette requête au système physique et met en cache les modifications. Le processus est presque aussi rapide que sur un système natif, notamment si la requête est envoyée via un hyperviseur Open Source basé sur KVM (Kernel-based Virtual Machine).
Avantages de la virtualisation
La virtualisation permet d'exploiter toute la capacité du matériel. Les équipes peuvent optimiser l'utilisation de leurs ressources pour prendre en charge des applications importantes et des charges de travail virtualisées. La virtualisation offre notamment les avantages suivants :
- Réduction des coûts : en utilisant leurs ressources plus efficacement, les équipes sont en mesure de réduire leurs dépenses puisqu'elles n'ont plus à assurer la maintenance d'une infrastructure existante coûteuse.
- Accélération de la migration des applications : les administrateurs n'ont plus à attendre la certification de chaque application sur du nouveau matériel. Grâce à la virtualisation, ils peuvent simplement configurer l'environnement et migrer la machine virtuelle.
- Efficacité des environnements : pendant les tests de régression, les équipes peuvent créer ou copier un banc d'essai. Il n'est donc plus nécessaire de réserver un équipement particulier ou de conserver des serveurs de développement redondants. De plus, avec la bonne formation et les connaissances adéquates, les équipes peuvent optimiser ces environnements pour accroître la capacité et la densité.
Types de virtualisation
Virtualisation des données
Les données éparpillées dans un environnement peuvent être regroupées sous la forme d'une source unique. La virtualisation des données permet aux entreprises de gérer les données en profitant de fonctionnalités de traitement capables de rassembler les données issues de plusieurs sources, d'héberger facilement de nouvelles sources de données et de transformer les données pour répondre aux besoins des utilisateurs. Les outils de virtualisation des données couvrent plusieurs sources de données qui peuvent alors être traitées comme une seule et même source. Ils mettent ainsi à disposition les données nécessaires, sous la forme requise, au moment opportun, pour toute application ou tout utilisateur.
Virtualisation des postes de travail
Souvent confondue avec la virtualisation des systèmes d'exploitation, qui permet de déployer plusieurs systèmes d'exploitation sur une seule machine, la virtualisation des postes de travail permet à un administrateur central (ou à un outil d'administration automatisé) de déployer des environnements de postes de travail simulés sur des centaines de machines physiques en même temps. Contrairement aux environnements de postes de travail classiques à installer, configurer et mettre à jour physiquement sur chaque machine, les postes de travail virtualisés peuvent être configurés, mis à jour et vérifiés simultanément par un administrateur.
Virtualisation des serveurs
Les serveurs sont des ordinateurs conçus pour traiter un volume élevé de tâches spécifiques afin de permettre aux autres ordinateurs (ordinateurs portables et ordinateurs de bureau, par exemple) d'effectuer diverses autres tâches. La virtualisation d'un serveur permet d'optimiser l'exécution de ces fonctions spécifiques et implique son partitionnement, de sorte que les composants puissent être utilisés pour exécuter différentes fonctions.
Virtualisation des systèmes d'exploitation
La virtualisation des systèmes d'exploitation s'effectue au niveau du noyau, le gestionnaire de tâches centralisé des systèmes d'exploitation. Elle permet d'exécuter simultanément des environnements Linux et Windows. L'installation d'un système d'exploitation virtuel sur un ordinateur permet de :
- réduire le coût global du matériel grâce à l'utilisation d'ordinateurs standards ;
- renforcer la sécurité, puisqu'il est possible de surveiller et d'isoler les instances virtuelles ;
- limiter le temps consacré aux services informatiques, tels que les mises à jour logicielles.
Virtualisation des fonctions réseau
La virtualisation des fonctions réseau (NFV) sépare les fonctions clés d'un réseau (telles que les services d'annuaire, le partage de fichiers et la configuration des adresses IP) afin de les répartir entre les différents environnements. Lorsque les fonctions logicielles sont indépendantes des machines physiques sur lesquelles elles étaient hébergées, il est possible de regrouper des fonctions spécifiques dans un nouveau réseau et de les assigner à un environnement. La virtualisation des réseaux réduit le nombre de composants physiques nécessaires à la création de plusieurs réseaux indépendants, tels que les commutateurs, les routeurs, les serveurs, les câbles et les hubs. Elle est particulièrement répandue dans le secteur des télécommunications.
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