INFO-F-309 Administration des Systèmes. Sébastien Collette. Université Libre de Bruxelles. CH1: Virtualisation

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1 INFO-F-309 Administration des Systèmes Sébastien Collette Université Libre de Bruxelles CH1: Virtualisation

2 Virtualisation Faire fonctionner sur une même machine plusieurs instances de systèmes d exploitation, côte à côte Parfois accompagné de l émulation d un hardware approprié au système concerné Intérêts Faire fonctionner un logiciel sur une plateforme pour lequel il n est pas conçu Logiciels Windows sous Mac ou Linux dual-boot Proposer des machines virtuellement indépendantes Un serveur Web par client? Facilement dimensionnable Changer le nombre d hôtes virtuels Il ne faut pas confondre la virtualisation avec le dual-boot. En cas de dual-boot, plusieurs systèmes dʼexploitations sont installés sur une machine, mais ils sʼexécutent chacun à leur tour. La virtualisation, quand à elle, implique que plusieurs systèmes différents, ou plusieurs instances dʼun même système, sʼexécutent côte à côte. Au lieu de réellement offrir un serveur Web par client, la virtualisation permet de lancer plusieurs machines en parallèle, faisant croire au client qu'il a une machine à sa disposition, alors qu'il partage les ressources avec d'autres. En cas de surcharge, on diminuera alors le nombre de machines virtuelles jusqu'à avoir une seule machine virtuelle par machine physique.

3 Pour l administration... Voir à ce sujet l'utilisation de snapshots, présentée plus loin. Si on utilise un logiciel de virtualisation qui émule les périphériques de la machine virtuelle, on peut s'arranger pour toujours émuler le même hardware. De cette façon, quand on désire mettre à jour le hardware physique, les machines virtuelles peuvent être copiées en toute tranparence et relancées. Permettre de faire des tests sur une copie conforme d un serveur Proposer une plate-forme hardware transparente Vocabulaire Image: disque dur dans un fichier Guest/Host Virtual Private Servers ou VPS Machine virtuelle: virtualisation transparente totale Le "Guest" est la machine émulée, et le "Host" est la machine physique. Il peut bien entendu y avoir plusieurs guests par host. On parle de VPS quand la virtualisation a pour objectif de faire croire à l'utilisateur qu'il est seul sur la machine (ex: services web). On parle de machine virtuelle quand on émule lʼentièreté du hardware afin de simuler une machine existante, sur laquelle un OS classique pourra être installé.

4 Approche classique On désire mettre à jour un serveur, ou installer de nouveaux produits OS, service,... Plusieurs solutions Downtime Dédoubler le hardware Avantages: beta tests et instantanéité Inconvénients: prix, dédoublage (redondance) La première solution est d'admettre une période de "downtime", c'est à dire une période pendant laquelle les utilisateurs n'auront pas accès à la machine, de façon à faire l'upgrade. La deuxième consiste à systématiquement acheter un deuxième serveur, dit "de test", sur lequel on pourra effectuer toutes les opérations avant de procéder au déploiement. Le problème est que dans les cas extrêmes, le hardware est déjà acheté en double, pour des raisons de fiabilité. Dans tous les cas, cette solution est très coûteuse. Approche virtualisation L'administrateur système maintient des images de tous les systèmes dont il s'occupe. Ces images sont utilisées pour réaliser les tests. Dans la phase finale, l'image doit être envoyée sur le véritable serveur. On a une image des serveurs Phase de test Installation sur l image Vérification du bon fonctionnement Phase de déploiement

5 Fonctionnement Notion d hyperviseur (R. Devillers) Abstraction du hardware (simulation de périphériques) Source: Wikipedia Pour le cours... La virtualisation sera utilisée pour: TPs en salle des machines du NO Illustrations au cours Projet

6 Démo Ubuntu Server 8.04 LTS Simulation d une installation Différents niveaux Fausse virtualisation: chroot Deux instances de l OS Deux instances du hardware Le niveau le plus basique de virtualisation consiste à faire un chroot (commande Unix). Cette commande fait croire à tous les processus qui sʼexécuteront par la suite que un dossier particulier contient lʼentièreté du disque dur. Exemple : si lʼon fait chroot /opt/machinevirtuelle, les commandes suivantes sʼexécuteront comme si /opt/ machinevirtuelle était la racine, cʼest à dire /. Ici, il nʼy a quʼune seule instance de lʼos, les tâches possèdent le même espace mémoire. Le niveau suivant consiste à exécuter un deuxième OS à lʼintérieur de lʼos, comme ci cʼétait une tâche de celui-ci. Un exemple classique: usermode linux. Cette solution nʼest pas 100% flexible: impossibilité dʼutiliser une distribution classique de lʼos, et lʼos virtuel nʼa pas pleinement accès à ses périphériques. Le dernier niveau consiste à avoir deux instances du hardware: une physique, et une instance émulée. Dans le cas où même le processeur est émulé, on parlera dʼémulation. Chaque OS a tout contrôle sur son hardware, et on peut en général utiliser un système dʼexploitation classique.

7 De l image au hardware Il existe de nombreux outils permettant de: - transférer une image sur la partition dʼun disque - créer une image sur base dʼun disque - mettre à jour une partition sur base dʼune image (copie minimale) Néanmoins, une solution à ne pas oublier est dʼutiliser la virtualisation de bout en bout, cʼest à dire dʼutiliser un OS virtuel même sur les machines de production. Dans ce cas, plus besoin de mettre lʼos sur une partition dédiée. Outils de transfert et de déploiement Ou bien virtualisation permanente Performances Dépend du type Dépend de la similitude entre environnements Emulation du processeur? Solutions hardware Intel VT-x AMD-V Avec le hardware approprié, impact minime pour un serveur Eviter l émulation graphique Les performances dépendent bien entendu du type de virtualisation. Plus la plateforme émulée sera proche de la plate-forme physique, plus la virtualisation sera efficace. En particulier, sur un processeur moderne, en utilisant les extensions hardwares qui accélèrent la virtualisation, les performances sont très proches de celle de la machine physique. Certains aspects restent très limités: malgré les efforts récents, lʼémulation dʼune carte graphique moderne reste très difficile. Mais dans le cas qui nous intéresse, les machines sont en général des serveurs, qui, pour beaucoup, nʼont même pas dʼinterface graphique.

8 Fonctionnalités spécifiques Suspend Checkpoints Outils d intégration Mode client-serveur (VirtualBox) Team (VMWare) Disques extensibles Virtualiser ne sert pas uniquement à émuler au mieux une machine physique. Cela permet égalment dʼavoir des fonctionnalités impossible, ou moins efficaces, quand elles sont réalisées sur du hardware. Par exemple, suspend permet de mettre instantannément la machine en veille, tout en sauvant tout son état interne dans un fichier (et ce, même si lʼos ne supporte pas la veille/hibernation). Les checkpoints sont une solution essentielle pour lʼadministration: ils permettent de marquer et sauvegarder lʼétat courant dʼune machine (ex: Installe fraîche ) et de retourner à ce stade plus tard. On peut alors faire plein de tests, et dès que lʼon désire revenir en arrière, on pourra retourner à nʼimporte quel checkpoint mémorisé. Enfin, il y a des outils spécifiques à installer dans la machine virtuelle (VMWare Tools, VirtualBox Applications), qui permettront de réaliser des fonctionnalités avancées. Ex: drag and drop de fichiers depuis le bureau de lʼos physique vers le bureau de lʼos virtuel. Finalement, le mode client-serveur permet de contrôler une machine virtuelle à distance, et les VMWare Teams permettent dʼémuler tout un réseau à la fois. Fonctionnalités spécifiques Il est à noter que vu que les machines sont en fait émulées dans le même espace mémoire, les communications réseaux sont beaucoup plus rapides entre les guests, mais aussi entre lʼhost et les guests. Enfin, comme tout reste physiquement dans lʼespace mémoire de lʼhôte, il nʼest pas possible dʼespionner les communications sans avoir accès à ce dernier. Communications réseaux hyper rapides Sécurité des communications

9 Démo Suspend/Resume Checkpoints Logiciels La page Virtualization sur Wikipedia (version anglaise) reprend une liste exhaustive des solutions de virtualisation disponibles sur le marché. VMWare VirtualBox QEmu Xen... Wikipedia reprend plus de 60 solutions.