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Comprendre les machines virtuelles

Introduction

Comme nous l’avons mentionné précédemment, une machine virtuelle est une représentation logicielle d’un ordinateur physique avec ses ressources matérielles. Les machines virtuelles peuvent être décrites comme des conteneurs pour les systèmes d’exploitation et leurs applications qui s’exécutent grâce au logiciel de virtualisation ou hyperviseur.

De l’intérieur, les machines virtuelles fonctionnent sensiblement de la même manière qu’un serveur physique, mais lorsque nous les examinons de plus près, elles présentent plusieurs différences qui méritent une approche plus approfondie. 

Dans ce chapitre, nous proposons d’abord de mettre en lumière ce qui distingue les VM de leurs contreparties physiques. Nous passerons également en revue le fonctionnement des ressources matérielles présentées aux machines virtuelles et nous verrons comment les paramétrer.

Après avoir examiné de plus près les périphériques virtuels, nous aborderons les fonctionnalités spécifiques aux machines virtuelles telles que la prise d’instantanés (snapshot) et le clonage.

Ce parcours nous permettra d’être mieux préparés pour l’installation d’un serveur vCenter et de découvrir tout le potentiel...

Les éléments distinctifs d’une machine virtuelle

À bien des égards, travailler avec une machine virtuelle en cours d’exécution est sensiblement la même chose que de travailler avec un serveur physique. Comme c’est le cas avec ce dernier, vous pouvez vous connecter via un certain type de connexion réseau pour en faire la gestion ou pour avoir accès aux diverses applications qu’il prend en charge.

Vous pouvez également modifier la configuration matérielle, ajouter ou retirer des composants, même si les méthodes et la flexibilité pour le faire sont très différentes entre un serveur physique et une machine virtuelle.

La distinction fondamentale entre une machine virtuelle et une machine physique est que la première n’est rien de plus qu’un ensemble de fichiers. C’est de cette propriété que découlent la plupart des fonctionnalités spécifiques aux machines virtuelles.

1. L’encapsulation

Une machine virtuelle se compose de plusieurs fichiers qui représentent collectivement sa configuration et son stockage. Ces fichiers constituent la structure d’une VM et sont stockés dans un répertoire créé dans le pool de stockage partagé de l’hôte.

Dans le contexte de la virtualisation, cette propriété des machines virtuelles d’être composées d’un ensemble de fichiers se nomme encapsulation. Les principaux fichiers d’une VM sont les suivants :

  • Fichier de configuration de la machine virtuelle : ce fichier décrit la configuration matérielle de la machine virtuelle telle que le nombre de processeurs, la quantité de mémoire allouée et les paramètres réseau. Dans un environnement VMware ce fichier porte l’extension .vmx.

  • Fichier de disque dur virtuel : ce fichier représente un disque dur de la machine virtuelle et porte généralement l’extension .vmdk. C’est dans ce dernier que le système d’exploitation, les applications et les données de la VM sont stockées. Ce fichier peut être unique ou divisé en plusieurs fichiers selon la configuration. Dans ce dernier cas, les disques virtuels peuvent être stockés sur des banques...

Les ressources matérielles virtuelles

Les machines virtuelles ont accès à diverses ressources matérielles, mais de leur point de vue, elles ignorent que ces périphériques n’existent pas réellement. En fait, les ressources virtuelles auxquelles elles ont accès sont des constructions logicielles qui représentent les ressources physiques abstraites par l’hyperviseur.

Les périphériques virtuels avec lesquels les machines virtuelles interagissent sont standards, c’est-à-dire qu’ils sont identiques pour chaque machine virtuelle. Ils contribuent également à rendre les VM portables puisqu’ils peuvent fonctionner sur diverses plateformes indépendamment du manufacturier ou de l’éditeur.

1. La machine virtuelle vue de l’intérieur

De l’intérieur, les composants d’une machine virtuelle sont identiques à ceux d’une machine physique. Du point de vue du système d’exploitation ou d’une application, le stockage, la mémoire, le réseau et les ressources de traitement sont toutes disponibles sur demande.

Par exemple, dans le cas d’une machine virtuelle Windows, rien ne permet de savoir qu’il s’agit d’une VM à travers des utilitaires comme le panneau de configuration ou les paramètres du système.

Les périphériques de stockage, le lecteur C:\ et le système de fichiers sont présents, tout comme les connexions réseau, les services en cours d’exécution, etc. La machine virtuelle possède elle aussi une quantité de mémoire, un ou plusieurs processeurs, des disques ou un lecteur CD/DVD.

Tout semble exactement à sa place, sauf si nous ouvrons le gestionnaire de périphériques Windows (et c’est souvent ce qu’il faut faire pour déterminer si un serveur est virtuel ou non). En effet, en observant attentivement les détails des périphériques, la différence entre le réel et le virtuel commence à apparaître, surtout au niveau des pilotes qui ne correspondent plus aux standards de l’industrie.

Si vous ouvrez le gestionnaire des périphériques de votre machine Windows Server 2022, vous verrez un certain nombre de différences...

Les options de contrôle d’une machine virtuelle

Il existe diverses options de contrôle des machines virtuelles ainsi que des modes d’interaction avec le système d’exploitation invité qui méritent quelques précisions.

1. L’alimentation d’une machine virtuelle

La première option permet de gérer l’alimentation de la machine virtuelle, elle comprend la mise sous tension, la mise hors tension, la suspension ou la réinitialisation. Il est possible d’interagir avec la machine virtuelle comme s’il s’agit d’un ordinateur physique, mais les VM comportent un certain nombre de fonctionnalités supplémentaires.

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Lorsqu’une machine virtuelle est « sous tension » (allumée), elle est en cours d’exécution et opérationnelle, ce qui signifie que le système d’exploitation invité est démarré et la VM est prête à être utilisée.

À l’inverse, une machine virtuelle « hors tension » est complètement arrêtée, ses ressources telles que la mémoire et le processeur ne sont pas allouées.

Arrêter une machine virtuelle en la mettant hors tension revient au même que de débrancher un ordinateur physique. Pour arrêter « proprement »...

Les fonctionnalités des machines virtuelles

Nous avons vu plus haut que les machines virtuelles se composent d’un ensemble de fichiers de configuration et que cette propriété permet de déplacer ou copier une VM avec la même aisance (ou presque) que le déplacement d’une feuille de calcul d’un endroit à un autre. De la même manière, pour sauvegarder un document, il suffit de copier le fichier et d’en déplacer la copie vers un autre équipement pour le conserver.

C’est en tirant parti de ces propriétés des fichiers que la flexibilité des machines virtuelles prend tout son sens.

1. Les instantanés d’une machine virtuelle

Comme son nom l’indique, un instantané (cliché instantané, snapshot) d’une machine virtuelle est une capture de l’état de la VM à un moment donné. Tous les principaux hyperviseurs prennent en charge la technologie d’instantané.

Un snapshot préserve l’état d’une machine virtuelle, ses données et sa configuration matérielle. Une fois créées, les modifications apportées ne sont plus transmises au disque de la machine virtuelle. Elles sont plutôt enregistrées sur un disque delta, parfois appelé disque enfant. Ce disque delta accumule toutes les modifications jusqu’à ce que l’un des deux événements suivants se produise : la prise d’un autre instantané ou une consolidation d’instantanés.

Si un autre instantané est pris, un deuxième disque delta est créé et toutes les modifications ultérieures y sont écrites. Si une consolidation est effectuée, les modifications du disque delta sont fusionnées avec les fichiers de base de la machine virtuelle pour créer le nouvel état à jour de la machine.

Les instantanés sont très utiles dans les scénarios de test et de développement puisqu’ils permettent aux développeurs d’essayer des processus risqués ou inconnus avec la possibilité de restaurer leur environnement dans un état stable. Ils peuvent également être utilisés pour tester un correctif ou une mise à jour dont le résultat...

Conclusion

Dans ce chapitre, nous avons examiné ce qui distingue les machines virtuelles de leurs contreparties physiques. Nous avons vu qu’elles peuvent être décrites selon trois propriétés : l’encapsulation, la portabilité et l’isolation.

Après avoir passé en revue ces éléments distinctifs, les différentes ressources matérielles virtualisées ont fait l’objet d’une présentation et leurs paramètres ont été décrits à travers plusieurs exemples. Nous avons terminé notre parcours avec les fonctionnalités qui découlent de l’encapsulation des machines virtuelles, c’est-à-dire du fait qu’elles se composent de fichiers. Cette propriété nous a permis de voir en quoi consistent les instantanés (snapshots) ainsi que d’autres modes de déploiement comme le clonage et la création d’une VM à partir d’un modèle.

Ces derniers points nous ont fait découvrir quelques aspects de la console vSphere que nous allons voir de plus près dans le chapitre Déploiement d’un serveur VMware vCenter. À partir de maintenant, nous allons délaisser la console ESXi Host Client pour découvrir tout le potentiel de la plateforme vSphere 8 qui prend également en charge tous les composants...