Hyperviseurs

Qu'est-ce qu'un hyperviseur ? Un bref aperçu

Un hyperviseur, également connu sous le nom de moniteur de machine virtuelle (VMM), est un logiciel, un micrologiciel ou un élément matériel qui permet de faire fonctionner simultanément plusieurs machines virtuelles, chacune avec des systèmes d'exploitation distincts, sur un système hôte.

Origine et définition des hyperviseurs

Le terme hyperviseur provient du mot "superviseur". Le préfixe "hyper" a été adopté pour représenter le niveau supérieur à celui d'un superviseur. En termes de définition : Les hyperviseurs ont été développés pour utiliser efficacement les ressources informatiques et pour gérer les exigences croissantes en matière de traitement des données des applications complexes.

Les hyperviseurs dans l'informatique moderne

À l'heure actuelle, les hyperviseurs jouent un rôle central dans le cloud computing, les centres de données et là où la consolidation des serveurs est nécessaire. Ils sont optimisés pour gérer efficacement plusieurs machines virtuelles.

Les fonctions clés et l'importance des hyperviseurs

Un hyperviseur ne se contente pas de permettre l'utilisation de plusieurs machines virtuelles sur un seul hôte. Les points de la liste ci-dessous mettent en évidence certaines de ses autres fonctions essentielles :

• Gère les ressources des machines virtuelles
• Veille à ce que chaque machine virtuelle soit isolée des autres
• Alloue les ressources nécessaires à chaque machine virtuelle
• Démarre et arrête les machines virtuelles en fonction des besoins.
• Assure une distribution efficace et équitable de l'unité centrale, de la mémoire et des autres ressources.

Rôle de l'hyperviseur en informatique

L'application des hyperviseurs dans le domaine de l'informatique est large et variée. Voici un exemple de quelques utilisations courantes.

Serveur physique - Stockage sur disque - Hyperviseur - Système d'exploitation - Applications

Dans la configuration ci-dessus, l'hyperviseur contrôle l'accès aux ressources physiques et fournit une plate-forme cohérente pour que le système d'exploitation s'exécute sur différentes configurations matérielles.

Cas d'utilisation de l'hyperviseur dans différents domaines

Les hyperviseurs ont trouvé une large utilisation, non seulement dans l'infrastructure informatique, mais aussi dans divers autres domaines. En voici quelques exemples :

• Dans l'industrie automobile, les hyperviseurs sont utilisés pour isoler les systèmes d'infodivertissement des systèmes critiques à des fins de sécurité.
• Dans le secteur financier, les hyperviseurs permettent de maintenir les anciens systèmes parallèlement aux systèmes plus récents.
• Dans la recherche scientifique, les hyperviseurs permettent d'effectuer des simulations et des analyses sur des systèmes isolés, évitant ainsi tout risque pour les données de recherche primaires.

Les différents types d'hyperviseurs

Alors que nous approfondissons le monde des hyperviseurs, il est important de noter qu'il existe deux types distincts d'hyperviseurs - le type 1 et le type 2. Ceux-ci varient dans la façon dont ils interagissent avec le système hôte et les machines virtuelles.

Hyperviseur de type 1 : Un examen approfondi

Les hyperviseurs de type 1, également connus sous le nom d'hyperviseurs"natifs" ou"bare metal ", sont installés directement sur le matériel hôte. Ce lien direct avec le matériel, sans l'intermédiaire d'un système d'exploitation, offre plusieurs avantages. Tout d'abord, l'absence d'une couche de système d'exploitation séparée minimise le temps de latence. Grâce au contrôle direct des ressources matérielles, les hyperviseurs de type 1 te permettent de maximiser les performances.

Caractéristiques et utilités de l'hyperviseur de type 1

Les hyperviseurs de type 1 sont largement utilisés dans les environnements d'entreprise, et leurs caractéristiques sont étroitement liées à cette utilisation :

• Haute performance : Sans les frais généraux d'un système d'exploitation hôte, les hyperviseurs de type 1 peuvent gérer et allouer directement les ressources matérielles pour des performances optimales.
• Isolation supérieure : Chaque machine virtuelle fonctionne de manière indépendante. Par conséquent, si une machine rencontre un problème, les autres ne sont pas affectées. Cette caractéristique rend les hyperviseurs de type 1 particulièrement adaptés aux applications critiques.
• Compatibilité : Étant donné leur interaction directe avec le matériel, les hyperviseurs de type 1 peuvent gérer efficacement un large éventail de configurations et de types de matériel.
• Sécurité : L'absence d'un système d'exploitation hôte garantit également que toute vulnérabilité potentielle au sein du système d'exploitation n'a pas d'impact sur l'hyperviseur ou les environnements virtuels qui s'y exécutent.

Exemples courants d'hyperviseurs de type 1

Il existe un certain nombre d'hyperviseurs de type 1 largement utilisés, dont les caractéristiques et les spécialisations varient. Voici un aperçu de quelques-uns d'entre eux :

Hyperviseur de type 2 : Une analyse complète

Les hyperviseurs de type 2 sont souvent appelés hyperviseurs"hébergés" car ils sont installés au-dessus du système d'exploitation du système hôte, et non pas directement sur le matériel.

Caractéristiques essentielles de l'hyperviseur de type 2

• Simplicité et facilité d'utilisation : En raison de leur ressemblance avec les applications traditionnelles fonctionnant sur un système d'exploitation, les hyperviseurs de type 2 sont généralement plus faciles à mettre en place et à gérer.
• Compatibilité : Étant donné qu'ils fonctionnent comme un logiciel sur un système d'exploitation, les hyperviseurs de type 2 peuvent fonctionner sur une plus large gamme de matériel - à condition que le système d'exploitation hôte le prenne en charge.
• Intégration : Comme ils vivent sur le système d'exploitation hôte, les hyperviseurs de type 2 peuvent s'intégrer étroitement au système d'exploitation, ce qui peut se traduire par une meilleure prise en charge de certains périphériques et appareils.

Utilisation courante de l'hyperviseur de type 2

Parmi les exemples d'hyperviseurs de type 2, on peut citer VMware Workstation, VirtualBox d'Oracle et Parallels. Ces solutions sont souvent utilisées par les développeurs pour tester des logiciels sur plusieurs systèmes d'exploitation sur un seul ordinateur physique.

Hyperviseur et systèmes virtuels

Dans le domaine de l'informatique, les hyperviseurs et les systèmes virtuels sont interconnectés. Cette relation repose sur le fait que les hyperviseurs facilitent la virtualisation et que les systèmes virtuels utilisent cette fonctionnalité pour fonctionner de manière optimale. Pour comprendre cette dynamique, approfondissons la façon dont ces technologies interagissent.

L'interaction entre les systèmes virtuels et les hyperviseurs

Le lien entre les hyperviseurs et les systèmes virtuels est d'une grande importance pour comprendre le paradigme de l'informatique moderne. Les hyperviseurs sont des éléments cruciaux qui créent la plateforme permettant à ces systèmes virtuels de fonctionner. Sans les hyperviseurs, les systèmes virtuels ne pourraient pas exister. Les hyperviseurs fournissent l'environnement, appelé machine virtuelle (VM), dans lequel un système d'exploitation peut fonctionner. Ces VM, par essence, imitent la fonctionnalité d'un ordinateur physique. Elles possèdent des versions simulées d'éléments fondamentaux tels que le processeur, la mémoire et le stockage sur disque. Compte tenu de leur rôle, il est essentiel de comprendre deux caractéristiques clés des hyperviseurs, à savoir l'isolation et l'inspection des machines virtuelles.

• Isolation de la machine virtuelle : Les hyperviseurs sont chargés de maintenir les frontières entre les différentes machines virtuelles. Chaque machine virtuelle fonctionne de manière isolée, et les problèmes qui surviennent au sein d'une machine virtuelle n'affectent pas les autres. Ce scénario est vrai même lorsque de nombreuses VM partagent les mêmes ressources matérielles.
• Inspection des machines virtuelles : Les hyperviseurs peuvent examiner l'état d'une machine virtuelle. Cette capacité permet d'identifier lorsqu'une VM est inactive et n'utilise pas les ressources, et l'hyperviseur réaffecte ces ressources à d'autres VM afin d'optimiser l'utilisation des ressources.

Comment les hyperviseurs facilitent les systèmes virtuels

Les hyperviseurs créent et contrôlent les machines virtuelles, rendant ainsi les systèmes virtuels possibles. Avec un hyperviseur en place, voici à quoi ressemble la configuration d'un système typique :

Serveur physique → Stockage sur disque → Hyperviseur → Machine virtuelle → Système d'exploitation → Applications

Dans cette configuration, l'hyperviseur contrôle l'accès aux ressources physiques de la machine et fournit une plateforme cohérente sur laquelle le système virtuel peut fonctionner. Afin de gérer efficacement un système virtuel, les hyperviseurs effectuent plusieurs opérations :

1. Allocation des VM : Les hyperviseurs allouent les ressources du serveur physique aux différentes machines virtuelles.
2. Ordonnancement des VM : L'hyperviseur décide quelle VM accède au processeur sur la base d'algorithmes de planification.
3. Exécution des VM : En évaluant chaque instruction dans une VM, l'hyperviseur décide de l'exécuter ou de la mettre en attente.
4. Gestion des VM : L'hyperviseur gère également les opérations de démarrage, de pause et d'arrêt de chaque VM.

L'impact des hyperviseurs sur l'efficacité des systèmes virtuels

L'efficacité d'un système virtuel correspond directement à l'efficacité de l'hyperviseur. Les hyperviseurs améliorent l'efficacité en maximisant l'utilisation des serveurs. Les serveurs physiques restent souvent largement sous-utilisés, certaines études montrant des taux d'utilisation moyens des serveurs d'environ 15 %. Avec les hyperviseurs, plusieurs systèmes virtuels peuvent fonctionner sur un seul serveur, ce qui permet d'augmenter l'utilisation du serveur et d'en réduire les coûts. En outre, les hyperviseurs contribuent également à réduire la consommation d'énergie, les besoins en refroidissement et les coûts de maintenance du serveur. Ils permettent de rationaliser les processus de déploiement de logiciels, car un logiciel peut être installé ou mis à jour sur une VM, et les changements peuvent rapidement être répliqués sur d'autres VM.