Bibliographie conseillée «Virtualisation des systèmes d'information avec vmware Architecture»
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Virtualisation & Cloud Computing Guide du cours Ce cours s'adresse aux étudiants de la 3ème année licence technologies de l’informatique, parcours développement des systèmes d’information (DSI) et réseaux et services informatiques (RSI). Il sera enseigné en tant que élément constitutif de l’unité d’enseignement optionnelle. Il sera assuré pendant 15 semaines à raison d’une heure et demie de cours et travaux dirigés par semaine.
Beaucoup d’illustrations sont issues de l’internet, et une partie de la rédaction de certains paragraphes est également issue de la même origine. Ces documents sources sont donc du domaine public. L’étudiant peut donc trouver d’autres illustrations adaptées à ce support de cours. Néanmoins, on peut recommander aux étudiants quelques références bibliographiques dans lesquels ils peuvent trouver plus de détails et d’explications.
Leçon 1 - Principes de la virtualisation
Leçon 2 - Virtualisation : Etude de cas Leçon 3 – Cloud Computing
Leçon 4 - Cloud Computing : Etude de cas Références bibliographiques Leçon 1 - Principes de la Virtualisation
Lorsqu’on parle d’informatique, on cite généralement deux concepts : Le concept du matériel et le concept du logiciel. Le premier fournit les équipements physiques, le second fournit les données et les applications. L’objectif de la virtualisation est de se libérer au maximum de la couche matérielle de l'informatique, le matériel étant cycliquement obsolète et tombant régulièrement en panne. La virtualisation permet de changer exactement l’approche de l’informatique en repoussant les limites du matériel. Il s’agit d’une technologie à la portée de tous, du particulier qui souhaite exécuter en toute sécurité une distribution Linux sur sa plate- forme Windows, aux grandes entreprises qui souhaitent restreindre leur infrastructure informatique. Dans ce chapitre, nous commencerons par définir le concept de virtualisation. Puis nous présenterons brièvement les différents domaines de la virtualisation, pour nous décortiquerons les avantages et les inconvénients de la virtualisation. Nous terminerons ce chapitre par aborder les différents types de la virtualisation.
Selon le site Wikipédia, La virtualisation consiste à faire fonctionner un ou plusieurs systèmes d'exploitation ou applications comme un simple logiciel, sur un ou plusieurs ordinateurs ou serveurs et système d'exploitation, au lieu de ne pouvoir en installer qu'un seul par machine. Ces ordinateurs virtuels sont appelés serveur privé virtuel (Virtual Private Server ou VPS) ou encore environnement virtuel (Virtual Environment ou VE)1. La virtualisation permet d’ajouter une couche d'abstraction qui sépare le système d'exploitation du matériel afin de délivrer une meilleure utilisation et flexibilité des ressources de traitement. La virtualisation repose sur trois éléments importants :
Historique de la virtualisation :
La virtualisation d’application est une technologie logicielle qui va permettre d’améliorer la portabilité et la compatibilité des applications en les isolant du système d’exploitation sur le quel elles sont exécutées. Elle consiste à encapsuler l’application et son contexte d’exécution système dans un environnement cloisonné. La virtualisation d’application va nécessiter l’ajout d’une couche logicielle supplémentaire entre un programme donné et le système d’exploitation ; son but est d’intercepter toutes les opérations d’accès ou de modification de fichiers ou de la base de registre afin de les rediriger de manière totalement transparente vers une localisation virtuelle.
Figure 1 : Virtualisation d’applications En analysant la figure ci-avant, on peut dire que la couche virtuelle va ajouter des avantages au système virtualisé en permettant d’exécuter des applications conçues pour d’autres systèmes. Exemple :
On peut aussi citer l’avantage gagné au niveau de la protection du système d’exploitation hôte en s’assurant que l’application virtualisée ne viendra pas interagir avec les fichiers de configuration du système.
De manière générale, la virtualisation des réseaux consiste à partager une même infrastructure physique (débit des liens, ressources CPU des routeurs,...) au profit de plusieurs réseaux virtuels isolés. Un VLAN (Virtual Local Area Network) est un réseau local regroupant un ensemble de machines de façon logique et non physique. Puisqu’un VLAN est une entité logique, sa création et sa configuration sont réalisées de manière logicielle et non matérielle. On distingue plusieurs types de réseaux virtuels :
Les avantages qu’offrent les réseaux virtuels sont les suivants :
Dans une machine virtuelle, les données sont stockées sur un disque dur virtuel. Ce disque dur se présente sous forme de fichier dans le système de fichiers de l'hôte :
Tous les formats de disques durs virtuels (VDI, VHD, VMDK, OVF) sont transformables dans d'autres sans difficulté particulière.  Figure 2 : Fenêtre de choix de type de disque virtuel lors de la création d’une nouvelle machine virtuelle Les disques virtuels peuvent être statiques ou dynamiques. Dans le cas où le disque est statique, si on crée un disque de 50 Go, le fichier de disque virtuel fera 50 Go sur le système hôte. Avec un disque dynamique, le fichier de disque virtuel se remplit au fur et à mesure qu'il est utilisé. Un disque de 50 Go dans lequel il n'y a pas de données ne pèsera dans le système de fichiers hôte grande chose. La virtualisation de stockage permet :
D’une manière générale, la virtualisation de serveur est un principe permettant de faire fonctionner simultanément, sur un seul serveur physique, plusieurs serveurs virtuels. Cette technique permet aux entreprises d’utiliser des serveurs virtuels en lieu et place de serveurs physiques. Si cette virtualisation est faite au sein de la même entreprise, le but est de mieux utiliser la capacité de chaque serveur par une mise en commun de leur capacité. La virtualisation de serveur permet de :
 Figure 3 : Virtualisation des serveurs La partie virtualisation de ce cours concerne plus particulièrement la virtualisation des serveurs.
Comme toute technologie, la virtualisation offre aux particuliers et aux entreprises des gains sur tous les plans. Cependant, des inconvénients et mêmes des risques sont soulevés suite à l’utilisation de cette technologie. Quels sont les intérêts de la virtualisation ?
Quels sont les inconvénients de la virtualisation ?
Tout d’abord, il existe plusieurs catégories de virtualisation, utilisant chacune des technologies différentes. Les technologies les plus répandues sont :
On peut classer les différents types de virtualisation selon le modèle suivant : Figure 4 : Types de Virtualisation
La virtualisation complète (full virtualization), dénommée ainsi par opposition à la paravirtualisation définie page 16, consiste à émuler l’intégralité d’une machine physique pour le système invité. Le système invité « croit » s’exécuter sur une véritable machine physique. Le logiciel chargé d’émuler cette machine s’appelle une machine virtuelle, son rôle est de transformer les instructions du système invité en instructions pour le système hôte.
Figure 5 : Modèle de virtualisation complète Le système s’exécutant dans la machine virtuelle est un système d’exploitation à part entière, tel qu’on pourrait en installer sur une machine physique : Microsoft Windows, GNU/Linux, Mac OS X, etc. Cette particularité est la caractéristique principale de la virtualisation complète : les systèmes invités n’ont pas à être modifiés pour être utilisés dans une machine virtuelle utilisant une technologie de virtualisation. Dans la pratique, c’est le cas pour les systèmes d’exploitation et les machines virtuelles les plus répandus. Exemples :
La paravirtualisation est très proche du concept de la virtualisation complète, dans le sens où c’est toujours un système d’exploitation complet qui s’exécute sur le matériel émulé par une machine virtuelle, cette dernière s’exécutant au dessus d’un système hôte. Toutefois, dans une solution de paravirtualisation, le système invité est modifié pour être exécuté par la machine virtuelle. La para-virtualisation évite d'utiliser un système hôte complet pour faire la virtualisation. A la place, un noyau très léger de système d'exploitation hôte est utilisé. Les performances sont bien meilleures en para-virtualisation qu'en virtualisation complète.
Figure 6 : modèle de paravirtualisation Exemples :
Dans le domaine de la virtualisation, le cloisonnement vise à séparer fortement les processus s’exécutant sur un même système d’exploitation et ce en isolant chaque processus dans un conteneur dont il est théoriquement impossible de sortir. Un processus isolé de la sorte ne saura pas quels autres processus s’exécutent sur le même système, et n’aura qu’une vision limitée de son environnement. Le but principal de cette technologie est d’améliorer la sécurité du système d’exploitation et des applications. Le cloisonnement, ou aussi appelé la virtualisation d'environnement, concerne uniquement la partie applicative. Il n'y a qu'un système d'exploitation utilisé mais l'application ou l'environnement utilisateur ou logiciel est cloisonné de sorte que les processus soient indépendants.
Figure 7 : modèle de cloisonnement Leçon 2 – Virtualisation : Etude de cas
  Institut Supérieur des Études Technologiques de Tozeur  Département Technologies de l’Informatique
Activité Pratique 1 : Virtualisation Objectifs :
Contexte générale : Après avoir étudié théoriquement les principaux concepts liés à la virtualisation ; nous allons essayer, à travers cette activité, d’étudier et de manipuler quelques outils de virtualisation. Cette activité comporte deux parties. La première partie est purement théorique dans laquelle vous allez réaliser une étude comparative des principaux outils de virtualisation. Tandis que la deuxième est consacrée à une utilisation pratique de ces outils. Conditions de réalisation:
Partie 1 : Il s’agit de répondre aux questions suivantes :
Pour chaque outil de virtualisation, donner sa définition, son histoire, ses fonctionnalités et ses utilisations.
Partie 2 : (les deux sous parties sont indépendantes)
Matériel requis : Un PC servant de serveur hôte (de préférence doté d’une RAM de 4GO) et un ordinateur portable client servant à l'administration des machines virtuelles.  Suivez les étapes suivantes :
On clique sur le lien "Download VMWare Infrastructure Client" Parfois le lien fonctionne mal, même en utilisant un navigateur alternatif. Dans ce cas, télécharger le package en version d'évaluation VM Infrastructure Management sur le site de VMWare (http://www.vmware.com/download/vi/). Il suffira pour nos tests
Cette étape installe le client pour gérer le serveur hôte. Le serveur hôte contient un mini serveur web (probablement Apache). Très léger, l'hyperviseur laisse donc le soin au poste client de gérer son administration au quotidien, pour dédier toute la puissance matérielle du serveur aux machines virtuelles.
Leçon 3 – Cloud Computing
Ce chapitre présente l’apparition du cloud computing comme une suite logique de l’histoire de l’informatique. Les évolutions successives des systèmes informatiques et l’ouverture des entreprises vers l’Internet aboutissent logiquement au cloud computing. Le contexte actuel avec volonté de réduction des coûts, nouveaux terminaux, etc., constitue un cadre idéal pour le cloud computing. Ce chapitre débutera évidemment par définir le terme du cloud computing ainsi qu’une brève retraçage des dates historiques. Puis, nous allons présenter l’application du cloud computing sur le modèle de service constitué de trois couches : infrastructure, plateforme et service. Ensuite, nous allons déterminer les quatre types de cloud computing selon le type d’usage (ouvert ou privé) et la manière de gérer le cloud (interne ou externe). Nous terminons par donner quelques utilisations pratiques du cloud computing.
Le cloud computing est un concept qui consiste à déporter sur des serveurs distants des stockages et des traitements informatiques traditionnellement localisés sur des serveurs locaux ou sur le poste de l'utilisateur. Selon le National Institute of Standards and Technology (NIST), le cloud computing est l'accès via le réseau, à la demande et en libre-service, à des ressources informatiques virtualisées et mutualisées.2 Le terme cloud computing est traduit en français aux termes suivants : informatique en nuage, informatique dématérialisée, stockage dans les nuages, stockage à distance ou encore infonuagique.  Figure 8 : Facteurs principaux du cloud computing Pour le groupe de travail de CIGREF3, qui a publié un rapport sur le fondamentaux du cloud computing, un cloud est avant tout une solution de stockage d’informations (au sens large du terme…) sur une ou plusieurs machines qui n’ont pas d’attribution fonctionnelle particulière : elles peuvent se substituer les unes aux autres. Selon le même rapport, un cloud computing est caractérisé par quatre points :
 Figure 9 : les quatre points permettant d’identifier un cloud
Les premières applications Web 2.0 à avoir migré dans les nuages sont la messagerie, les outils collaboratifs, le CRM, les environnements de développement et de test. Historiquement, Amazon Web Services, orientés vers les entreprises, et Google, orienté vers les utilisateurs grand public, sont premiers qui ont fait émerger le marché du cloud computing ; les éditeurs de logiciel traditionnels ont été contraints de suivre cette dynamique portée par les opérateurs de télécommunications. Longtemps avant que ne naisse l'expression « Cloud computing », les concepteurs de réseaux schématisaient Internet par un nuage dans leurs images. En anglais, l'on parlait alors de « the cloud », ce qui signifiait à peu de choses près l'Internet que nous connaissons.
Le concept de cloud a apparu principalement pour répondre aux exigences de continuité et de qualité du service. Pour approcher de ces objectifs, des travaux ont été commencé afin de trouver des méthodes dans tous les niveaux impliqués afin d'établir un service entre un client final et un fournisseur de service :
Comme solution, le cloud est la mise en disponibilité de ces niveaux. Le modèle de cloud computing est capable de traiter indifféremment les trois niveaux souvent utilisées du modèle de service :
En résumé, un cloud est donc une solution qui fournit un espace dans lequel il est possible de placer, de manière virtuelle, des infrastructures serveur ou réseau, des plateformes de développement ou d’exécution, etc. Un cloud est ainsi capable de traiter les différentes couches du modèle « as a service », de l’infrastructure jusqu’à l’utilisateur.
Le IaaS concerne essentiellement le cloud d’infrastructure qui est un service rendu par le cloud. C’est une infrastructure virtuelle sur laquelle il est possible de bâtir une solution applicative. En d’autres termes, les clouds d’infrastructure fournissent à la demande un ensemble de services de niveau bas, c'est-à-dire des serveurs, réseaux, etc. Cela permet ainsi à une entreprise cliente de pouvoir bénéficier de la puissance d’une infrastructure sans devoir investir beaucoup. Exemple : Un prestataire propose la location de composants informatiques comme des espaces de stockages, une bande passante, des unités centrales et des systèmes d’exploitation.
Le cloud de niveau PaaS concerne les développeurs et les producteurs d’applications. Le PaaS permet de mettre à disposition des développeurs par exemple un framework de développement adapté à leurs besoins. Il permet aussi de donner aux applications un cadre d’exécution qui produira des services SaaS. Exemple : Salesforce (http://www.salesforce.com/fr/)  Figure 10 : Page de d’accueil en français du site salesforce
Le cloud de niveau SaaS représente le plus souvent un catalogue d’applications accessibles en mode service aux utilisateurs finaux ou clients finaux. Dans le mode SaaS, les utilisateurs consomment les logiciels à la demande sans les commander, avec ou sans facturation à l’usage réel. Il n’est plus nécessaire pour l’utilisateur d’effectuer les installations, les mises à jour ou encore les migrations de données. Les solutions SaaS constituent la forme la plus répandue de Cloud Computing. Exemple : Les prestataires de solutions SaaS les plus connus sont : Google avec Gmail et Youtube ou encore les réseaux sociaux Facebook et Twitter.
En résumé de ce qu’on a présenté, la projection du cloud computing sur le modèle de service constitue un ensemble de services offerts aux clients finaux (simples utilisateurs ou entreprises). Le schéma suivant structure les différents clouds par rapport au modèle de service : Figure 11 : Structuration des différents Clouds par rapport au modèle de service
Pour classer les clouds types, il faut bien sûr des critères de classification. Les travaux de recherche qui ont été effectué sur ce domaine ont abouti à poser deux questions essentielles :
Ainsi 4 typologies ont été identifiées. Ces typologies peuvent aussi être mélangées pour aboutir comme suit : Utilisation dédiée aux besoins propres de l’Ese Gestion par une autre organisation Gestion interne à l’entreprise Utilisation ouvert au grand public Figure 12 : les typologies du cloud computing Exemples et cas pratiques :
Leçon 4 – Cloud Computing : Etude de cas
Activité Pratique 2 : Cloud Computing Il s’agit dans cette activité, d’étudier et de manipuler réellement des clouds. Cette activité se déroulera dans le laboratoire d’enseignement à distance. On vous propose ci-dessous trois exemples de cloud sur le marché. On vous demande de consulter les différents sites indiqués, essayer des services du cloud. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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