Vir­tua­li­sa­tion des serveurs : dé­fi­ni­tion et mode de fonc­tion­ne­ment

Optimiser l’uti­li­sa­tion des res­sources et con­so­li­der les serveurs pour réduire les coûts et le matériel – telle est la promesse avancée par la vir­tua­li­sa­tion des serveurs. Trois types de vir­tua­li­sa­tion sont dis­po­nibles : la vir­tua­li­sa­tion complète, la pa­ra­vir­tua­li­sa­tion et la vir­tua­li­sa­tion au niveau du système d’ex­ploi­ta­tion.

Les serveurs physiques dédiés qui exécutent des tâches spé­ci­fiques sont équipés d’un système d’ex­ploi­ta­tion précis et d’une puissance de stockage et de calcul bien définie. L’in­con­vé­nient associé aux serveurs physiques in­di­vi­duels dans les data centers est qu’ils sol­li­ci­tent beaucoup de place, de main­te­nance et d’énergie en fonction des tâches et des charges de travail. Les serveurs affectés à une tâche ou à une ap­pli­ca­tion ne peuvent pas entrer dans une con­fi­gu­ra­tion de partage du matériel et du système d’ex­ploi­ta­tion avec d’autres ap­pli­ca­tions. La plupart du temps, ils ne peuvent pas non plus effectuer plusieurs tâches si­mul­ta­né­ment. La solution à ce problème est la vir­tua­li­sa­tion des serveurs.

Au lieu d’étendre l’in­fras­truc­ture in­for­ma­tique par davantage de serveurs physiques, la vir­tua­li­sa­tion des serveurs permet de dis­tri­buer les res­sources ma­té­rielles physiques exis­tantes sur plusieurs en­vi­ron­ne­ments virtuels qui peuvent être utilisés in­dé­pen­dam­ment les uns des autres. L’in­fras­truc­ture ne change pas, mais les capacités peuvent être utilisées plus ef­fi­ca­ce­ment. Sur un serveur physique, la vir­tua­li­sa­tion permet d’utiliser plusieurs systèmes d’ex­ploi­ta­tion in­dé­pen­dants et con­fi­gu­rés dif­fé­rem­ment, et d’exploiter des ap­pli­ca­tions en parallèle. Les serveurs virtuels fonc­tion­nent in­dé­pen­dam­ment les uns des autres, ce qui évite les temps d’inac­ti­vité grâce à des processus dis­tri­bués de manière efficace et permet une sol­li­ci­ta­tion optimale des res­sources exis­tantes. Vous bé­né­fi­cie­rez ainsi d’une con­so­li­da­tion des serveurs à faible con­som­ma­tion d’énergie et à moindre coût.

Pour répartir un ou plusieurs serveurs physiques sur des instances et des en­vi­ron­ne­ments in­dé­pen­dants en passant par le processus de vir­tua­li­sa­tion, les res­pon­sables de l’ad­mi­nis­tra­tion des serveurs utilisent des logiciels de vir­tua­li­sa­tion. Ils per­met­tent aux serveurs virtuels de s’exécuter in­dé­pen­dam­ment les uns des autres. Les serveurs in­dé­pen­dants sont ainsi en mesure d’utiliser leurs propres systèmes d’ex­ploi­ta­tion et ap­pli­ca­tions, et d’exécuter des tâches de manière in­dé­pen­dante et isolée des autres serveurs virtuels.

Le fonc­tion­ne­ment de la vir­tua­li­sa­tion des serveurs est en principe aisément com­pré­hen­sible. La vir­tua­li­sa­tion in­ter­vient de manière concrète comme suit :

La première étape consiste à sé­lec­tion­ner un serveur pour la vir­tua­li­sa­tion prévue. Il s’agit gé­né­ra­le­ment d’un serveur dédié unique conçu pour utiliser les res­sources plus ef­fi­ca­ce­ment et mieux gérer les charges de travail. Il convient ensuite de vérifier la mémoire, les pro­ces­seurs et les disques occupés pour dé­ter­mi­ner la capacité dis­po­nible pour une ou plusieurs machines vir­tuelles. Cela permet d’estimer le nombre d’instances vir­tuelles pouvant être utilisées et la puissance de calcul qu’elles peuvent fournir.

Un logiciel d’hy­per­vi­seur spécial tel que Microsoft Hyper-V, vSphere de VMware ou PlateSpin Migrate, in­ter­vient gé­né­ra­le­ment dans le cadre de la vir­tua­li­sa­tion. Un hy­per­vi­seur assure le par­ti­tion­ne­ment du matériel et des logiciels existants. Les hy­per­vi­seurs peuvent être dis­tin­gués en deux types, entre autres :

• Type d’hy­per­vi­seur nº 1 : il s'exécute di­rec­te­ment sur le serveur en tant qu’hy­per­vi­seur natif appelé « bare metal » (par exemple, pour les machines vir­tuelles).
• Type d’hy­per­vi­seur nº 2 : il s’exécute au niveau logiciel du système d’ex­ploi­ta­tion hôte (gé­né­ra­le­ment adapté aux en­vi­ron­ne­ments de test).

La vir­tua­li­sa­tion et le par­ti­tion­ne­ment peuvent, entre autres, déboucher sur des ap­pli­ca­tions, du stockage, des res­sources, des serveurs et des réseaux virtuels.

La vir­tua­li­sa­tion des serveurs pro­fes­sion­nelle s’ac­com­pagne de nombreux avantages, qui s’observent avant tout dans la réduction des besoins éner­gé­tiques et des coûts. Les uti­li­sa­teurs bé­né­fi­cient d’une flexi­bi­lité et d’une évo­lu­ti­vité optimales en se passant de l’achat, de la con­fi­gu­ra­tion et de la gestion d’une in­fras­truc­ture de serveur physique sup­plé­men­taire. Les capacités exis­tantes peuvent être utilisées de manière efficace en op­ti­mi­sant l’uti­li­sa­tion des res­sources et en aug­men­tant la capacité des serveurs existants. Les charges de travail sont dis­tri­buées sur des serveurs virtuels et traitées en parallèle sans temps d’inac­ti­vité.

En termes de sécurité en centre de données et sécurité du Cloud, les serveurs vir­tua­li­sés offrent un avantage évident en matière de reprise après sinistre grâce à la ré­cu­pé­ra­tion et à la sau­ve­garde des données fa­ci­li­tées. La vir­tua­li­sa­tion isole les serveurs les uns des autres et réduit la surface d’attaque.

Les autres avantages de la vir­tua­li­sa­tion des serveurs sont les suivants :

• Les ins­tal­la­tions de mise à jour sont largement ac­cé­lé­rées, car tous les serveurs résident sur un seul système physique.
• L’hé­ber­ge­ment Web est non seulement plus facile, mais aussi moins cher.
• Les données et les processus peuvent être ex­ter­na­li­sés dans un Cloud privé ou public, en fonction de l’en­tre­prise et du type de vir­tua­li­sa­tion.
• Con­fi­gu­rer des en­vi­ron­ne­ments de test virtuels permet de tester de nouvelles ap­pli­ca­tions et de nouveaux outils logiciels.
• La migration dynamique des systèmes est sim­pli­fiée par la dé­lo­ca­li­sa­tion des processus de travail tout en évitant les temps d’arrêt.
• Les réseaux et les capacités de calcul offrent une tolérance élevée aux pannes, une haute dis­po­ni­bi­lité et l’absence de temps d’arrêt ou de temps d’inac­ti­vité imprévus.
• Les instances et les en­vi­ron­ne­ments virtuels fonc­tion­nent in­dé­pen­dam­ment et isolément, ce qui se traduit par des processus métier plus efficaces.

Malgré tous ses avantages, la vir­tua­li­sa­tion des serveurs présente néanmoins des in­con­vé­nients et des risques sur lesquels il convient de se pencher. Cela inclut, en par­ti­cu­lier, les coûts initiaux élevés éven­tuel­le­ment associés aux logiciels de vir­tua­li­sa­tion ou à l’in­ter­ven­tion d’experts en in­for­ma­tique. Cet in­con­vé­nient demeure toutefois né­gli­geable en com­pa­rai­son des coûts d’ac­qui­si­tion et de main­te­nance des serveurs physiques.

En termes de sécurité, il est vrai que les serveurs virtuels in­dé­pen­dants offrent plus de ré­si­lience face aux pannes et moins de surface d’attaque. D’autre part, une attaque sur la pla­te­forme de vir­tua­li­sa­tion dans son ensemble constitue un risque qui ne doit pas être sous-estimé. Ceci est par­ti­cu­liè­re­ment justifié si les données de plusieurs clients résident sur des serveurs virtuels dans un en­vi­ron­ne­ment physique.

Autres in­con­vé­nients :

• Selon le logiciel de vir­tua­li­sa­tion, les en­tre­prises peuvent être tri­bu­taires des licences (en­fer­me­ment pro­prié­taire).
• Les charges de travail très lourdes peuvent se traduire par une forte sol­li­ci­ta­tion et une oc­cu­pa­tion élevée de la mémoire.

Il existe trois approches dif­fé­rentes pour pratiquer la vir­tua­li­sa­tion des serveurs.

Un logiciel d’hy­per­vi­seur, également appelé moniteur de machine virtuelle (VMM pour « Virtual Machine Monitor »), com­mu­nique di­rec­te­ment avec la mémoire et le pro­ces­seur du serveur. Le logiciel gère, coordonne et surveille les serveurs virtuels et les instances du système physique afin de les maintenir isolés et in­dé­pen­dants les uns des autres selon la relation hôte/invité. Cela signifie que les instances invitées ne savent pas qu’elles n’utilisent pas de res­sources physiques. Cela masque toutes les res­sources physiques afin que les serveurs virtuels et les invités « ne se con­nais­sent pas ». La ré­par­ti­tion des res­sources vir­tuelles est opérée par l’hy­per­vi­seur. Cette approche implique que l’on doit veiller à ce que l’hy­per­vi­seur dispose lui-même des res­sources physiques suf­fi­santes.

La pa­ra­vir­tua­li­sa­tion fait également appel à un moniteur de machine virtuelle. Les instances vir­tuelles ne sont toutefois pas masquées les unes aux autres. Le réseau physique fonc­tionne donc comme une unité. Comme les res­sources physiques ne sont pas masquées, les instances invitées et les machines vir­tuelles sont tenues informées des exigences de per­for­mances de calcul.

Cette approche ne fait pas appel aux hy­per­vi­seurs. La coor­di­na­tion et la mise en œuvre de la vir­tua­li­sa­tion sont prises en charge par la fonction de vir­tua­li­sa­tion intégrée du système d’ex­ploi­ta­tion cor­res­pon­dant. L’in­con­vé­nient lié à cette approche : tous les serveurs virtuels doivent utiliser le même système d’ex­ploi­ta­tion.

Les personnes à la recherche d’une al­ter­na­tive à la vir­tua­li­sa­tion de leurs propres serveurs physiques trou­ve­ront la solution dans le cloud computing et dans le dis­tri­bu­ted computing. Cela permet aux en­tre­prises de renoncer plei­ne­ment aux centres de données et serveurs physiques pour ex­ter­na­li­ser les res­sources in­for­ma­tiques à moindre coût dans le Cloud de hôtes Web et vers des ar­chi­tec­tures système dis­tri­buées et hautes per­for­mances. Vous profitez ainsi de logiciels, de matériels, de capacités de calcul et de stockage sous forme de services virtuels selon le principe du XaaS.

Voici d’autres al­ter­na­tives à la vir­tua­li­sa­tion de ses propres res­sources :

• SaaS (Software as a Service)
• PaaS (Platform as a Service)
• IaaS (In­fras­truc­ture as a Service)

La vir­tua­li­sa­tion des serveurs rappelle un peu les maisons magiques qui offrent beaucoup plus d’espace à l’intérieur qu’il n’en parait de l’extérieur. De même, les serveurs vir­tua­li­sés per­met­tent aux in­fras­truc­tures physiques de s’étendre en interne, plutôt que de dé­ve­lop­per et d’exploiter des res­sources in­for­ma­tiques coûteuses et chro­no­phages en externe. À ceci s’ajoute la pos­si­bi­lité de déployer des services d’hé­ber­ge­ment Web de manière économe et efficace. Au lieu d’utiliser de petites parts de capacité de serveur et de répartir les charges de travail de manière inégale entre les serveurs du réseau, la vir­tua­li­sa­tion des serveurs renforce l’ef­fi­ca­cité et la pro­duc­ti­vité. La gestion cen­tra­li­sée des serveurs améliore de plus la sécurité et la pro­tec­tion des données.