Virtualisation : tout comprendre sur cette technologie indispensable au DevOps

Depuis longtemps, un des principaux objectifs des équipes IT était d'optimiser l'utilisation des ressources de serveurs à dispositions, surtout lorsque ces mêmes ressources coûtaient parfois très cher. Les années 1960 ont vu l'arrivée des premiers systèmes d'exploitation capables de partager le temps d'un ordinateur central (mainframe) entre plusieurs utilisateurs. Le terme "virtualisation" a par la suite été utilisé pour décrire cette technique permettant d'exécuter plusieurs systèmes d'exploitation simultanément sur une seule machine physique, chaque système pensant avoir ses propres ressources dédiées.

La technologie an évolué de simples partitions temps partagé aux hyperviseurs de type 1 et 2, ainsi qu'aux systèmes IBM VM et M44/44X. La virtualisation a connu un véritable développement avec l'arrivée des serveurs x86 dans les années 1990. VMware à ouvert la voie à la virtualisation des systèmes x86 en créant des solutions pionnières. Des entreprises telles que Microsoft avec Hyper-V et des solutions open source telles que Xen et KVM ont ensuite élargi le marché de la virtualisation.

Depuis maintenant plus de 20 ans, la virtualisation est devenue une pierre angulaire de l'informatique d'entreprise car elle permet une flexibilité, une résilience et une efficacité sans précédent dans la gestion des ressources informatiques. Ce changement a donné naissance d'ailleurs à ce que nous appelons maintenant l'approche DevOps.

Dans cet article, nous allons voir ensemble ce qu'est la virtualisation, quels sont les outils modernes que nous pouvons utiliser pour virtualiser des systèmes, et quels sont les exemples d'application les plus répandus où l'on utilise quotidiennement des machines virtuelles.

Qu'est-ce que la virtualisation ?

La virtualisation est le processus de création d'une version virtuelle d'un élément informatique plutôt qu'une version physique, telle qu'un système d'exploitation (OS), un serveur, un dispositif de stockage ou des ressources réseau. Cela permet de séparer les couches logicielles des couches matérielles sous-jacentes. Grâce à l'utilisation d'un hyperviseur, qui sert de plateforme pour faire fonctionner plusieurs systèmes d'exploitation et applications sur un seul serveur physique, en les isolant les uns des autres, l'objectif est d'améliorer l'efficacité, l'accessibilité et l'économie des ressources.

En d'autres termes, une machine virtuelle (ou VM pour virtual machine) est une émulation d'un système d'exploitation dans une machine hôte ou un serveur. Ainsi, grâce à la virtualisation, on peut exécuter plusieurs machines virtuelles au sein d'une seule et même machine hôte.

Cet isolement a beaucoup d'avantages. Tout d'abord, il permet une utilisation plus efficace des ressources car plusieurs serveurs virtuels peuvent coexister sur un seul appareil matériel, ce qui réduit le gaspillage et optimise l'utilisation des ressources. Ensuite, puisque les machines virtuelles peuvent être facilement déplacées, clonées ou restaurées, ce niveau d'abstraction facilite les opérations de maintenance, de sauvegarde et de récupération en cas de problème. Cela permet ainsi d'économiser du temps et de l'argent, tout en garantissant un contrôle optimal avec des sauvegardes régulières.

Le concept de machine virtuelle a été décisif dans la popularité du Cloud Computing. Les serveurs que l'on provisionne dans le Cloud sont justement des systèmes virtualisés, en colocation avec d'autres systèmes sur lesquels nous ne pouvons pas communiquer. Ainsi, en virtualisation matérielle, un hyperviseur gère les ressources allouées à chaque système virtuel.

Dans certains cas, il est possible de demander à ce qu'un serveur soit dédié, c'est-à-dire qu'il ne soit pas une machine virtuelle, mais cela coûte plus cher. Il y a plusieurs intérêts à utiliser des machines virtuelles.

• La flexibilité, car nous pouvons redimensionner les ressources d'une machine virtuelle quand on le souhaite, ce qui est bien plus difficile avec un serveur physique.
• La rapidité de lancement, car une machine virtuelle peut être provisionnée est exécutée en quelques dizaines de secondes.

Applications de la virtualisation

La virtualisation est une technologie fondamentale qui trouve son application dans divers domaines de l'informatique. Sa capacité à isoler les environnements et à maximiser l'utilisation des ressources physiques offre des avantages incontestables.

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Un des premiers cas d'usage de la virtualisation est la capacité à pouvoir subdiviser une machine hôte en plusieurs machines virtuelles. Ainsi, cela permet d'avoir une machine hôte avec beaucoup de ressources (CPU, mémoire, stockage) pour ensuite pouvoir créer des machines virtuelles en fonction de la demande. Cela réduit considérablement les coûts opérationnels tout en améliorant l'efficacité globale en réduisant la consommation d'énergie et le refroidissement. De plus, une plus grande flexibilité dans la gestion des charges de travail garantit un équilibre dynamique et une haute disponibilité, ce qui est essentiel pour le maintien des services essentiels.

Les développeurs peuvent également créer rapidement des environnements indépendants et sécurisés pour la nouvelle version d'une application ou pour tester des correctifs, sans interférer avec le système d'exploitation hôte ou d'autres projets grâce à la virtualisation. La virtualisation permet ainsi de reproduire des configurations d'infrastructure particulières nécessaires pour la création d'applications multiplateformes. De plus, il est possible de cloner ces environnements, ce qui facilite le travail en parallèle sur plusieurs fonctionnalités ou versions d'une application.

Il y a aussi plusieurs cas d'applications liés à la cybersécurité. La virtualisation renforce la sécurité en isolant les applications du système d'exploitation sous-jacent. Par exemple, la virtualisation peut être utilisée dans le contexte de la navigation internet pour isoler un navigateur dans une machine virtuelle, empêchant les logiciels malveillants de compromettre le système hôte. De même, pour protéger l'intégrité du système principal et du réseau environnant, les environnements de test pour les logiciels potentiellement dangereux ou les analyses de malware peuvent être isolés à l'intérieur de machines virtuelles.

Outils de virtualisation

Les outils de virtualisation importants comprennent VMware, VirtualBox et KVM. VMware est bien connu pour ses solutions complètes, telles que vSphere et ESXi, qui se distinguent par leur robustesse et leurs fonctionnalités avancées. En revanche, VirtualBox propose une solution de virtualisation multiplateforme et open source qui est idéale pour les particuliers et les petites entreprises.

Une solution de virtualisation basée sur le noyau Linux, KVM, est célèbre pour ses performances et son intégration avec l'écosystème Linux. Ces outils représentent divers aspects de la virtualisation, chacun avec ses avantages et ses applications spécifiques.

Avec la montée en puissance du DevOps, des outils comme Vagrant et Terraform sont devenus essentiels. Vagrant permet aux équipes DevOps de créer et de gérer des environnements de développement virtualisés de façon reproductible et portable. Terraform, d'autre part, est utilisé pour automatiser l'infrastructure as code, y compris la provision de machines virtuelles, ce qui favorise une approche DevOps cohérente et efficace.

Rôle de la virtualisation dans le cycle DevOps

De manière générale, en améliorant la collaboration entre les équipes d'opérations et de développement, l'approche DevOps vise à réduire le temps de mise en production et de déploiement des applications. La virtualisation est essentielle à cette mission car elle permet la création rapide d'environnements de test, l'isolement des changements et la cohérence entre les environnements de développement, de test et de production.

De plus, elle donne aux développeurs et aux équipes DevOps la possibilité de travailler ensemble sur une infrastructure commune, ce qui nécessiterait autrement des dépenses matérielles considérables. En outre, les machines virtuelles sont idéales pour l'automatisation car elles peuvent être gérées à l'aide d'API, ce qui permet des déploiements rapides et fiables.

Une alternative : la conteneurisation

Alors que la virtualisation a servi de base à l'avancement des bonnes pratiques DevOps, la conteneurisation est apparue comme une alternative efficace. Des technologies comme Docker ont changé la façon dont les applications sont déployées et virtualisées en les encapsulant dans des conteneurs plutôt que dans des systèmes d'exploitation complets.

Les conteneurs sont beaucoup plus légers que les machines virtuelles conventionnelles car ils partagent le même noyau de système d'exploitation et isolent les processus de l'application. La densité des applications sur le matériel augmente, les démarrages sont presque instantanés et la portabilité est accrue entre les environnements de développement et de production en raison de cette légèreté.

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Le slogan de Docker "Build once, run anywhere" capture l'essence de la conteneurisation : une application et ses dépendances sont emballées dans un conteneur qui peut être exécuté sur n'importe quelle machine prenant en charge le moteur de conteneurisation. Beaucoup de problèmes du type "ça fonctionnait sur ma machine" sont résolus grâce à cela, ce qui garantit une expérience cohérente du développement à la production.

Conclusion

Avec ses décennies d'évolution, la virtualisation demeure une technologie essentielle dans les environnements IT modernes, en particulier dans le mouvement DevOps. Elle permet de réduire considérablement les coûts, d'optimiser les phases de développement et de garantir un déploiement fluide et fiable. Les outils de virtualisation ont changé et évolué, avec des outils comme Vagrant et Terraform qui ont amélioré leur efficacité et leur fiabilité.

L'alternative proposée par la conteneurisation et des outils comme Docker promet d'apporter encore plus d'agilité et d'efficacité au flux de travail DevOps. La virtualisation est bien plus qu'une simple technologie ; c'est le pont vers une ère de transparence, de flexibilité et d'innovation qui caractérise le DevOps d'aujourd'hui et de demain.