Machine virtuelle (VM) : pourquoi et quand en avez-vous besoin ?

Les machines virtuelles vous permettent d'exécuter un système d'exploitation dans une fenêtre d'application sur votre bureau, comme s'il s'agissait d'un appareil autonome à part entière. Vous pouvez les utiliser pour tester différents systèmes d'exploitation, exécuter des applications incompatibles avec votre système principal, ou essayer des logiciels dans un environnement virtualisé et sécurisé.

Le principe d'une machine virtuelle est de fournir un environnement qui redistribue les ressources de l'hôte physique vers notre espace virtualisé. L'allocation des ressources est configurée selon les besoins de l'utilisateur : il est possible de définir des limites précises en termes de CPU, de RAM ou de capacité de stockage attribuée à la machine virtuelle. Les machines virtuelles font appel à la technologie de virtualisation.

Qu'est-ce que la technologie de virtualisation ?

La virtualisation consiste à faire tourner une ou plusieurs instances virtuelles sur une machine physique. Le concept est apparu dans les années 1960, quand des développeurs cherchaient à partager logiquement les ressources d'un mainframe entre différentes applications. Le « cloud » illustre bien comment la virtualisation peut optimiser l'utilisation des ressources et augmenter la capacité de calcul. En mutualisant les ressources, elle réduit considérablement les coûts.

Avant la virtualisation, un opérateur souhaitant utiliser deux systèmes d'exploitation, comme Windows et Linux, devait gérer deux OS distincts et basculer manuellement de l'un à l'autre. À tout moment, un seul OS pouvait fonctionner et mobilisait l'intégralité des capacités du matériel.

Les différents types de virtualisation

La virtualisation vous permet de partager un système entre de nombreux environnements virtuels distincts. Les plateformes de virtualisation s'appuient sur un logiciel dédié pour créer des environnements isolés dans lesquels différents OS s'exécutent, chaque instance virtuelle disposant de ses propres ressources.

Aujourd'hui, tous les composants d'un centre de données ou d'une infrastructure IT classique peuvent être virtualisés, selon ces différentes formes de virtualisation :

• serveur virtualisation
  La virtualisation de serveurs permet d'utiliser les ressources de calcul plus efficacement. Elle permet à une seule machine de faire tourner plusieurs systèmes d'exploitation simultanément : des copies virtuelles d'ordinateurs et d'OS (machines virtuelles) sont créées et regroupées sur un unique serveur physique centralisé.

• Virtualisation du système d'exploitation
  La virtualisation d'OS, ou virtualisation logicielle, crée un environnement de calcul dans lequel un ou plusieurs OS invités s'exécutent sur une machine hôte physique. Par exemple, Android OS peut tourner sur une machine hôte fonctionnant nativement sous Microsoft Windows, en utilisant le même matériel que la machine hôte. L'émulateur est l'une des technologies les plus répandues pour la virtualisation d'OS. Pour une présentation détaillée des émulateurs, consultez notre article sur Les émulateurs Android les plus légers pour PC.

• Virtualisation des données
  Les solutions de virtualisation des données s'intercalent devant plusieurs sources de données et les présentent comme une source unique. Elles fournissent les données requises dans un format précis, au bon moment, à n'importe quelle application ou utilisateur. Parmi les avantages : une meilleure efficacité, des accès plus rapides, l'équilibrage de charge et une réduction des coûts.
• Virtualisation des fonctions réseau
  La virtualisation réseau crée plusieurs sous-réseaux sur un même réseau physique. Elle divise aussi la bande passante disponible en plusieurs réseaux indépendants, chacun pouvant être distribué aux serveurs et aux machines en temps réel. Elle améliore la fiabilité, la vitesse et la stabilité du réseau, et facilite la surveillance de l'utilisation des données.
• Virtualisation du bureau
  La virtualisation du bureau permet à l'administrateur central, ou à un logiciel d'administration automatisé, de déployer des environnements de bureau simulés sur des centaines de machines physiques en même temps. Contrairement aux environnements de bureau classiques, installés, configurés et modifiés individuellement sur chaque machine, la virtualisation du bureau permet aux administrateurs d'appliquer des configurations massives, des mises à jour et des tests de sécurité sur l'ensemble des bureaux virtuels.

Quelle est la différence entre VDI et RDP ?

VDI et RDS sont deux approches alternatives pour la virtualisation du bureau et l'accès distant. RDS repose sur le protocole Remote Desktop, ou RDP. Les deux offrent de bonnes performances, une sécurité solide et de la flexibilité pour le travail à distance, avec chacun leurs différences, leurs points communs, leurs atouts et leurs limites.

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Comment fonctionnent les machines virtuelles ?

La machine virtuelle s'exécute comme un processus, par exemple dans une fenêtre d'application, au même titre que n'importe quelle autre application sur la machine physique. Les principaux fichiers qui composent une VM comprennent un fichier journal, un fichier de paramètres NVRAM, un fichier de disque virtuel, et un fichier de configuration.

Plusieurs machines virtuelles peuvent tourner simultanément sur une machine hôte. Les systèmes d'exploitation qui s'exécutent sous celle-ci sont appelés invités. Comme le système invité est isolé du système parent et des autres machines virtuelles, toute modification apportée à l'un n'affecte ni la machine parent ni les autres VM.

Qu'est-ce qu'un hyperviseur ?

Une machine virtuelle ne peut pas communiquer directement avec une machine physique. Un «hyperviseur» est une couche logicielle légère qui assure la coordination entre la machine virtuelle et le matériel physique sous-jacent. L'hyperviseur sert à isoler une VM de son environnement cloud. Il fournit généralement aux systèmes d'exploitation invités une plateforme d'exploitation virtuelle et contrôle leur exécution.

En plus d'établir une frontière virtuelle étanche entre plusieurs systèmes d'exploitation, l'hyperviseur peut simuler les composants matériels de machines classiques. Des copies virtualisées des ressources matérielles — processeur, entrées/sorties, mémoire, entre autres — sont accessibles au sein de l'hyperviseur. Puisque celui-ci isole chaque périphérique simulé des autres, un environnement virtuel peut héberger plusieurs hyperviseurs avec un nombre toujours croissant de machines virtuelles.

2 types d'hyperviseurs

Il existe deux grands types d'hyperviseurs utilisés pour la virtualisation :

• Type 1 : hyperviseurs bare-metal (machines virtuelles de processus)
  L'hyperviseur bare-metal s'exécute directement sur le matériel hôte. Il surveille et gère le système d'exploitation invité. Ce type d'hyperviseur est largement utilisé en entreprise, car il permet la surallocation des ressources physiques. On peut ainsi attribuer des ressources supplémentaires à un groupe de machines virtuelles.

• Type 2 : hyperviseurs hébergés (machines virtuelles système)
  L'hyperviseur hébergé s'exécute sur un serveur hôte physique, au sein du système d'exploitation, d'où son nom. La principale différence entre les hyperviseurs de type 1 et de type 2 est que le premier opère directement sur le matériel, tandis que le second s'exécute à l'intérieur du système d'exploitation.

Les machines virtuelles ne nécessitent pas de matériel spécifique à l'hyperviseur. La virtualisation exige toutefois davantage de bande passante, de stockage et de puissance de calcul qu'un serveur ou un ordinateur classique, notamment lorsque plusieurs machines virtuelles partagent le même équipement.

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Quels sont les avantages d'une machine virtuelle ?

Ces dix dernières années, les machines virtuelles ont été un composant clé du informatique en nuage, permettant à des milliers de types de logiciels et de charges de travail de fonctionner et de monter en charge efficacement.

1- Un environnement isolé du reste du système

Une machine virtuelle offre un environnement isolé du reste du système : tout ce qui s'exécute dans une VM n'entre pas en conflit avec ce qui tourne sur le matériel hôte. Grâce à leur indépendance, les VM sont idéales pour tester de nouvelles applications ou configurer un environnement de production. Il est également possible d'utiliser une VM dédiée à une tâche précise.

2- Testez un nouveau bureau en toute liberté

Une machine virtuelle vous permet de tester un nouvel OS sur votre poste de travail sans toucher à votre système principal. Les machines virtuelles sont aussi très utiles pour les chercheurs en sécurité qui analysent des logiciels malveillants sur des environnements isolés. Enfin, naviguer depuis une VM vous permet de visiter des sites web sans risquer d'infecter votre système principal.

3- Un bon choix pour les développeurs en entreprise

Pour les équipes de développement, une machine virtuelle est un excellent outil : il est possible de préparer des modèles de VM préconfigurés pour le développement et les tests logiciels, ou de créer des VM dédiées à des tâches spécifiques comme les tests statiques.

4- La flexibilité de la machine virtuelle

En termes de flexibilité, la virtualisation permet de déployer rapidement différents types de machines virtuelles, chacune pouvant être personnalisée selon le système d'exploitation, la gestion des ressources et d'autres paramètres. La plupart des fournisseurs d'hyperviseurs permettent également de créer des modèles réutilisables, déployables en un clic.

5- Facilité de transfert et de migration sur un réseau

Les machines virtuelles peuvent être migrées entre les serveurs physiques du réseau selon les besoins, ce qui facilite la redistribution des charges de travail vers des serveurs disposant de ressources de calcul disponibles. Les VM peuvent également basculer entre des environnements sur site et cloud, ce qui les rend particulièrement adaptées aux services cloud hybrides où les ressources de calcul sont partagées entre le datacenter et un fournisseur cloud.

6- Les machines virtuelles sont économiques

Les mises à jour matérielles représentent un coût récurrent important pour toute entreprise. Bien que les machines virtuelles nécessitent encore du matériel et des licences logicielles, elles constituent une alternative plus économique. En effet, leur consommation de ressources est plus maîtrisée et mieux structurée que celle des systèmes reposant sur plusieurs équipements physiques distincts.

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Quels sont les inconvénients d'une machine virtuelle ?

En revanche, les machines virtuelles peuvent être moins performantes que des serveurs dédiés, car elles n'accèdent pas directement au matériel. Autrement dit, elles ne disposent pas de leur propre matériel et doivent passer par un système d'exploitation parent, ce qui peut ralentir les temps de réponse.

1- Les VM consomment des ressources système

Les machines virtuelles consomment une part importante des ressources système de l'hôte, surtout si vous en faites tourner plusieurs en parallèle. De plus, si l'allocation des ressources est mal configurée, l'hôte et toutes les autres VM peuvent tomber en panne.

2- Pas le meilleur choix pour les joueurs

Les jeux exigeants ou les applications gourmandes en puissance graphique et de calcul fonctionnent mal sur les machines virtuelles. Les VM ne sont donc pas la bonne solution pour jouer à des jeux PC Windows sur Linux ou macOS, sauf si le jeu est ancien ou peu gourmand en ressources graphiques.

3- Un espace de stockage élevé peut être nécessaire

Faire tourner plusieurs machines virtuelles peut mobiliser une grande quantité d'espace de stockage sur votre serveur physique. À mesure que votre environnement virtuel accumule des VM, surveillez attentivement la consommation de vos ressources. La gestion des ressources est le facteur clé pour maintenir un environnement virtuel stable et sûr. Une fois que vous maîtrisez la consommation de ressources de vos VM, vous posez les bases d'un système de machines virtuelles pérenne.

Machine virtuelle vs. Conteneur

Les conteneurs font aussi partie du monde virtuel, mais ils ne reposent pas sur un hyperviseur. Concrètement, un conteneur est un OS virtuel dépourvu des composants matériels virtuels d'une machine virtuelle complète.

Les conteneurs peuvent fonctionner au sein de vos machines virtuelles et existent dans un hyperviseur, mais ils ne constituent qu'une partie d'une VM. Ils sont utiles lorsque vous devez exécuter plusieurs programmes sur le même OS sans multiplier les systèmes d'exploitation.

La L'avantage principal des conteneurs est qu'ils génèrent moins de temps d'arrêt que les VM. Un conteneur n'embarque que les binaires, les bibliothèques et les autres composants nécessaires, ainsi que l'application elle-même. Les conteneurs d'un même hôte partagent le même noyau OS, ce qui les rend légers, rapides et portables.

Les conteneurs démarrent plus vite, optimisent la capacité du serveur et simplifient le déploiement des applications. Ils sont largement utilisés pour les serveurs web, les tests DevOps, les microservices et l'optimisation du nombre d'applications installables par nœud.

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Machine virtuelle vs. VPS

Le serveur privé virtuel (VPS) utilise la virtualisation pour diviser un serveur physique en conteneurs virtuels, chacun se comportant comme un serveur physiquement distinct. Chaque VPS donne à l'utilisateur un accès root et un contrôle total : lancer ou arrêter n'importe quelle opération, et redémarrer le VPS lui-même.

La machine virtuelle en cloud utilise également la virtualisation pour affecter le serveur à des conteneurs virtuels. À ce niveau, il n'y a pas de différence entre le VPS et la VM, car ils reposent sur la même technologie de virtualisation.

La distinction principale entre l'hébergement VPS et l'hébergement VM réside dans la façon dont les données sont gérées et dont les serveurs physiques et les conteneurs virtuels sont administrés. Pour l'hébergement VPS, les conteneurs VPS se trouvent sur un serveur autonome disposant de ses propres disques, généralement organisés en grappe RAID pour de meilleures performances.

Applications des machines virtuelles

Plusieurs applications VM populaires sont disponibles. Voici un aperçu rapide des meilleures options de logiciels de machines virtuelles, mais consultez notre guide détaillé pour une analyse comparative approfondie.

• VirtualBox
• KVM avec Qemu
• Station de travail VMware
• Xen
• Citrix Hypervisor

Conclusion

Conteneurs et VM ont chacun leurs avantages et leurs inconvénients. Le bon choix dépend des besoins de votre projet. Dans les deux cas, il peut s'agir d'options plus économiques pour vos besoins de calcul.

En résumé, les VM constituent une solution plus économique qui permet de mieux gérer l'ensemble du flux de travail du système et de distribuer les ressources plus efficacement entre les machines individuelles.

C'est un environnement idéal pour tester d'autres systèmes d'exploitation, y compris des versions bêta, analyser des données infectées par des virus, créer des sauvegardes d'OS, et exécuter des logiciels ou des applications sur des OS pour lesquels ils n'étaient pas initialement prévus.

Remarque : Vous pouvez télécharger la version PDF de cet article en cliquant sur le bouton ci-dessous :

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