Introduction a la Virtualisation

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1 Introduction a la Virtualisation Techniques de virtualisation, dangers, Cloud Computing Julien Garet, SMI - Lille INRIA 7 septembre 2011

2 Qu'est-ce que la virtualisation? Dénition Historique Diérents types de virtualisation Pourquoi et que virtualiser? Constat Qu'est-ce que l'on peut virtualiser? Infrastructure cible et pièges à éviter Fonctionnalités d'une solution de virtualisation d'infrasctructure et pièges à éviter Schéma d'infrastructure classique Evolution de la virtualisation Virage vers le cloud computing IaaS : Infrastructure as a Service PaaS : Platform as a Service SaaS : Software as a Service Un mot sur :

3 Qu'est-ce que la virtualisation? Dénition Historique Diérents types de virtualisation Pourquoi et que virtualiser? Constat Qu'est-ce que l'on peut virtualiser? Infrastructure cible et pièges à éviter Fonctionnalités d'une solution de virtualisation d'infrasctructure et pièges à éviter Schéma d'infrastructure classique Evolution de la virtualisation Virage vers le cloud computing IaaS : Infrastructure as a Service PaaS : Platform as a Service SaaS : Software as a Service Un mot sur :

4 Dénition La virtualisation est une couche d'abstraction qui découple le système d'exploitation du matériel an de délivrer une meilleure utilisation et exibilité des ressources de traitement (VMware)

5 Historique Apparaît dans les 1960's avec CP/CMS et VM/CMS Répandu sur les mainframes avec des technologies propriétaires 1990's explosion de l'émulation sur x86 - VMWare popularise la machine virtuelle 2000's développement des solutions logicielles de virtualisation, aidées par les évolutions matérielles (Intel/AMD)

6 Diérents types de virtualisation Au niveau applicatif : alias DNS, Virtual Hosts Apache Au niveau logiciel : machines virtuelles (java) Noyau en espace utilisateur : l'os invité s'exécute dans comme une application utilisateur performances faibles (empilement de 2 noyaux) utilisé dans le développement noyau exemples : UML (User Mode Linux), colinux, L4L (pour le temps réel) Mais pas que des serveurs, le stockage, le poste de travail et le réseau aussi

7 Les isolateurs L'objectif est d'isoler les applications dans les contextes d'exécution diérents Performances natives Mais le cloisonnement est généralement imparfait

8 Architecture d'un isolateur Source wikipedia

9 Exemples chroot (changement de racine) BSD Jail Linux Vserver OpenVZ Zones Solaris

10 Machine Virtuelle (superviseur) Logiciel lourd et complexe exécuté sous le contrôle du système hôte Le système hôte fournit un accès générique aux ressources physiques L'accès au processeur, mémoire vive est direct par l'os invité Exécution native des instructions processeur (sauf si cas d'un emulateur, et quelques instructions)

11 Architecture d'un superviseur Source wikipedia

12 Exemples QEMU : émulateur de plateformes x86, PPC, Sparc bochs : émulateur de plateforme x86 Microsoft VirtualPC et Microsoft VirtualServer : propriétaire, émulateur de plateforme x86 Parallels : propriétaire, superviseur x86 pour MAC OSX(Intel) PearPC : émulateur de plateforme PPC sur matériel x86 VirtualBox : émulateur de plateforme x86 VMware : propriétaire, émulateur de plateforme x86 (produits VMware Server, VMware Player, VMware Workstation, VMware Fusion)

13 Hyperviseur Extension de la machine virtuelle Hôte allegé et optimisé Performances quasi natives (overhead < 5%) si OS modié Performances légèrement réduites si OS non modié (couche d'émulation présente)

14 Architecture d'un hyperviseur Source wikipedia

15 Exemples Xen : projet Opensource précurseur dans le monde du libre, version commercialisée par Citrix KVM : projet hyperviseur intégré dans le noyau linux (Développé par Qumranet, racheté par RedHat) ESX/ESXi : hyperviseur leader de VMWare Hyper-V : hyperviseur de Microsoft

16 Panorama de solutions d'infrastructure de virtualisation VMWare VI : solution propriétaire complète de gestion d'infrastructure virtuelle, basée sur ESX RHEV : solution de RedHat, basée sur KVM Essentials for XenServer : solution de Citrix, basée sur Xen Promox : solution libre mixte OpenVZ et KVM

17 Quelques outils open source de gestion de la virtualisation Archipel : http ://archipelproject.com/ Virt-manager/libvirt : http ://virt-manager.et.redhat.com/ ConVirt : http ://

18 Qu'est-ce que la virtualisation? Dénition Historique Diérents types de virtualisation Pourquoi et que virtualiser? Constat Qu'est-ce que l'on peut virtualiser? Infrastructure cible et pièges à éviter Fonctionnalités d'une solution de virtualisation d'infrasctructure et pièges à éviter Schéma d'infrastructure classique Evolution de la virtualisation Virage vers le cloud computing IaaS : Infrastructure as a Service PaaS : Platform as a Service SaaS : Software as a Service Un mot sur :

19 Constat : Evolution du matériel Le matériel serveur se démocratise Puissance accrue des composants (Processeurs, quantité mémoire vive, espace disque...) Evolution technologique (virtualisation assistée dans les processeurs)

20 Constat : Evolution de l'"environnement" Rationaliser l'utilisation des serveurs Gérer l'augmentation de la demande Diminuer la dépense énergétique (green computing) Augmenter la disponibilité La virtualisation fait le buzz

21 Caractéristiques d'un service facilement virtualisable Ce qui ne fait pas d'i/o de façon intensive Ce qui ne nécessite pas un gros espace disque Ce qui supporte facilement la redondance applicative

22 Ce qui correspond Les sites web Les environnements de test Des applications anciennes sur des environnements matériels obsolètes Les services système et réseau légers (passerelle ssh, radius, secondaires dns, ldap, etc...)

23 Qu'est-ce que la virtualisation? Dénition Historique Diérents types de virtualisation Pourquoi et que virtualiser? Constat Qu'est-ce que l'on peut virtualiser? Infrastructure cible et pièges à éviter Fonctionnalités d'une solution de virtualisation d'infrasctructure et pièges à éviter Schéma d'infrastructure classique Evolution de la virtualisation Virage vers le cloud computing IaaS : Infrastructure as a Service PaaS : Platform as a Service SaaS : Software as a Service Un mot sur :

24 Fonctionnalités attendues Console centrale d'adminstration Migration à chaud des machines virtuelles Répartition automatique des machines en fonction de la charge Haute disponibilité des machines virtuelles Sauvegarde des machines virtuelles

25 Les pièges à éviter Une solution de stockage peu able (c'est LE SPOF) Sous estimer la charge réseau des machines virtuelles Les dépendances circulaires Avoir des congurations/versions d'hyperviseur diérentes qui cohabitent Vouloir tout virtualiser, parce que ça fait bien

26 Schéma classique d'infrastructure de virtualisation

27 Qu'est-ce que la virtualisation? Dénition Historique Diérents types de virtualisation Pourquoi et que virtualiser? Constat Qu'est-ce que l'on peut virtualiser? Infrastructure cible et pièges à éviter Fonctionnalités d'une solution de virtualisation d'infrasctructure et pièges à éviter Schéma d'infrastructure classique Evolution de la virtualisation Virage vers le cloud computing IaaS : Infrastructure as a Service PaaS : Platform as a Service SaaS : Software as a Service Un mot sur :

28 Dénition du cloud computing Cloud computing provides computation, software, data access, and storage services that do not require end-user knowledge of the physical location and conguration of the system that delivers the services. Parallels to this concept can be drawn with the electricity grid, wherein end-users consume power without needing to understand the component devices or infrastructure required to provide the service. Source wikipedia

29 Dénition de l'iaas Objectif : fournir des éléments d'infrastructure à l'utilisateur Composantes : machine virtuelle reseau stockage instanciation à la demande contrôle complet nécessite d'administrer les services au dessus

30 Plateformes IaaS Amazon Web Services (AWS) VMWare vcloud Rackspace Openstack CloudStack Eucalyptus

31 Dénition du PaaS Objectif : déployer des applications dans un environnement adapté Application déployée dans un framework orienté Web (en général) Utilisé pour le passage à l'échelle On ne s'occupe pas du hardware (machines, réseau)

32 Plateformes PaaS Google App Engine (java, python) VMWare Cloud Foundry (java, ruby, javascript, scala) Windows Azure (tout ce qui tourne sous Windows)

33 SaaS : Software as a Service Objectif : fournir des applications accessibles via Internet sans s'occuper des contraintes de localisation des données et serveurs Exemples : Google Apps Oce 365 Dropbox Salesforce.com

34 Virtualisation des réseaux Dénition : partager la même infrastructure physique du réseau (bande passante, ressources CPU des routeurs etc.) au prot de plusieurs réseaux virtuels isolés

35 Virtualisation du stockage Objectif : un accès transparent à la données, indépendemment des protocoles/matériels possibilité de basculer d'un serveur physique à un autre Mise en oeuvre : utilisation d'un broker (courtier) utilisation d'agents qui mettent en relation applicatif et stockage