Hyperviseur

Qu’est-ce qu’un hyperviseur ?

Les hyperviseurs offrent une infrastructure mesurable et des gains opérationnels dans cinq domaines clés.

• Consolidation des serveurs et économies de CAPEX. Augmenter l’utilisation moyenne des serveurs de 10-15 % à 60-80 %, pour réduire l’empreinte physique et les dépenses matérielles.
• Un provisionnement et une agilité DevOps plus rapides. Déployez une nouvelle machine virtuelle en quelques minutes au lieu de plusieurs semaines, pour accélérer les pipelines de développement et les cycles de publication.
• Isolation des charges de travail pour la sécurité et la conformité. Mettez en place des limites au niveau matériel entre les machines virtuelles afin qu’un invité compromis ne puisse pas accéder aux charges de travail adjacentes.
• Mobilité grâce à la migration en direct et à la reprise après sinistre. Migrez les MV en cours d’exécution d’un hôte à l’autre, sans interruption de service, et répliquez-les vers des sites secondaires pour assurer la continuité de l’activité.
• Socle de cloud hybride. Utilisez la couche de l’hyperviseur comme plan de contrôle qui relie l’infrastructure sur site aux services de cloud public, un modèle central pour des plateformes telles que GreenLake.

Les hyperviseurs se répartissent en deux catégories principales, type 1 et type 2, qui se définissent par l’emplacement de la couche de virtualisation par rapport au système d’exploitation hôte.

Un hyperviseur de type 1, également appelé hyperviseur bare metal, est une plateforme de virtualisation qui s’installe directement sur le matériel du serveur sans système d’exploitation hôte sous-jacent. Il contrôle les ressources matérielles et héberge les machines virtuelles invitées avec une latence minimale, car il n’y a pas de cycles de consommation du système d’exploitation intermédiaire.

Avantages : frais généraux réduits, isolation renforcée des charges de travail, sécurité de niveau entreprise et gestion centralisée à grande échelle.

Déploiements types : datacenters de production, infrastructure de cloud privé, bases de données stratégiques, infrastructure de bureau virtuel (VDI) et virtualisation des fonctions réseau de télécommunications (NFV).

Un hyperviseur de type 2 est une application de virtualisation qui s’exécute sur un système d’exploitation conventionnel tel que Windows, macOS ou Linux. Le système d’exploitation hôte gère les pilotes matériels et l’hyperviseur crée des machines virtuelles en tant que processus d’espace utilisateur.

Avantages : installation simple, aucun serveur dédié requis, idéal pour les développeurs individuels et les tests à petite échelle.

Déploiements types : stations de travail de développeurs, sandboxing QA, laboratoires de formation et environnements de démonstration de faisabilité où les performances de niveau production ne sont pas la priorité.

Un hyperviseur fonctionne en interceptant les appels matériels de chaque système d’exploitation invité et en les mappant aux ressources physiques de la machine hôte via une couche de virtualisation. Le processus suit une séquence prévisible de la découverte matérielle à la planification dynamique des ressources.

Fonctionnement étape par étape de l’hyperviseur

1. Ressources physiques détectées. Au démarrage, l’hyperviseur inventorie les cœurs CPU, les modules RAM, les contrôleurs de stockage et les cartes d’interface réseau (NIC) du serveur.

2. L’hyperviseur fait abstraction du CPU, de la mémoire et des E/S. La couche de virtualisation crée des pools logiques de ressources de calcul, de mémoire et de stockage, les découplant des adresses matérielles spécifiques sous-jacentes.

3. Le système d’exploitation invité démarre à l’intérieur d’une machine virtuelle. Chaque machine virtuelle reçoit un BIOS virtuel ou un micrologiciel UEFI, une allocation définie de vCPU et de vRAM, ainsi que des adaptateurs de disque virtuel et de réseau. Le système d’exploitation invité démarre comme s’il fonctionnait sur du matériel dédié.

4. Le planificateur alloue des ressources à la demande. Le planificateur CPU et le gestionnaire de mémoire de l’hyperviseur distribuent dynamiquement les ressources physiques sur toutes les machines virtuelles en cours d’exécution en fonction des politiques de priorité, des limites de réservation et de la demande en temps réel.

Les hyperviseurs modernes s’appuient sur des extensions de virtualisation assistées par matériel intégrées au processeur. Intel VT-x et AMD-V fournissent des jeux d’instructions dédiés qui permettent à l’hyperviseur de gérer les transitions de machines virtuelles à une vitesse quasi native, éliminant ainsi la perte de performance issue des anciennes techniques de traduction binaire.

Une catégorie croissante de microhyperviseurs est spécialement conçue pour les environnements d’edge computing où l’espace physique, la puissance et la bande passante de gestion à distance sont limités. Ces plateformes légères de type 1 réduisent la couche de virtualisation à une base de calcul minimale fiable, ce qui limite la surface d’attaque tout en déployant des charges de travail en temps réel dans des emplacements tels que les magasins de détail, les ateliers et les sites cellulaires de télécommunications. Dans un contexte où les entreprises tendent à rapprocher le calcul de l’endroit où les données sont générées, on s’attend à ce que les microhyperviseurs deviennent un composant essentiel des architectures distribuées sensibles à la latence.

Le marché de l’hyperviseur offre des options propriétaires, open source et intégrées au matériel. Vous trouverez ci-dessous un aperçu impartial des plateformes les plus couramment utilisées.

VMware ESXi est un hyperviseur bare metal de type 1 au cœur de la suite VMware vSphere, largement adopté dans les datacenters d’entreprise pour ses outils de gestion matures, sa migration vMotion en direct et son vaste écosystème de partenaires.

Microsoft Hyper-V est un hyperviseur de type 1 intégré à Windows Server et disponible en tant que produit autonome gratuit, offrant une intégration étroite avec Active Directory, les services hybrides Azure et la gestion System Center.

KVM (Kernel-based Virtual Machine) est un hyperviseur open source de type 1 intégré au noyau Linux, régi par la Linux Foundation et couramment utilisé dans les déploiements cloud OpenStack et les environnements Red Hat Enterprise Virtualization.

Xen est un hyperviseur open source de type 1 développé à l’origine à l’Université de Cambridge et désormais géré par la Linux Foundation. Il est utilisé comme fondement pour Amazon Web Services EC2 et Citrix Hypervisor.

Nutanix AHV est un hyperviseur de type 1 fourni avec la plateforme d’infrastructure hyperconvergée (HCI) Nutanix, conçu pour éliminer les coûts de licence d’hyperviseur distincts tout en s’intégrant de manière native à la gestion Nutanix Prism.

Les options intégrées de HPE couvrent plusieurs écosystèmes d’hyperviseurs. Les serveurs HPE ProLiant et HPE Synergy sont certifiés pour exécuter VMware ESXi, Microsoft Hyper-V, KVM et Nutanix AHV, grâce à la gestion HPE iLO (Integrated Lights-Out) et HPE OneView pour l’automatisation du firmware et de la configuration.

HPE HVM (Hypervisor Virtual Machine) est la technologie intégrée d’hyperviseur d’entreprise basée sur KVM de HPE, qui est le moteur de virtualisation fondamental de la plateforme HPE Morpheus VM Essentials Software. Il fonctionne comme un hyperviseur bare metal de type 1 qui s’intègre directement dans le noyau Linux, permettant des performances quasi matérielles.

Infrastructure de bureau virtuel (VDI) : Les organisations hébergent des centaines d’environnements de bureau sur des serveurs centralisés, réduisant ainsi les coûts matériels des terminaux. Selon les recherches d’IDC, les déploiements VDI peuvent générer une réduction des coûts de gestion des postes de travail pouvant atteindre jusqu’à 40 % sur trois ans.

Sandboxing de test et de développement : Les développeurs lancent des machines virtuelles isolées pour tester le code par rapport à plusieurs versions et configurations de systèmes d’exploitation sans mettre en danger les environnements de production.

Cloud privé : Les hyperviseurs forment la couche de calcul des plateformes de cloud privé basées sur OpenStack, VMware Cloud Foundation ou HPE Private Cloud PC3000, offrant un provisionnement en libre-service avec une gouvernance des données sur site.

NFV à l’edge et dans les télécommunications : Les opérateurs télécoms utilisent des hyperviseurs pour virtualiser les fonctions réseau telles que les pare-feux, les équilibreurs de charge et les contrôleurs de session à l’edge sur un matériel standard des sites de tours cellulaires, réduisant ainsi les coûts des appliances propriétaires.

Confinement des applications existantes : Encapsulez les applications vieillissantes qui nécessitent des systèmes d’exploitation obsolètes à l’intérieur de machines virtuelles, prolongeant ainsi leur durée de vie utile pendant que l’organisation planifie la modernisation.

L’ajustement d’un environnement d’hyperviseur nécessite d’être particulièrement attentif à la planification du calcul, à l’architecture de la mémoire et au débit de stockage.

• Directives en matière de surengagement. Un ratio courant pour démarrer est de 4 vCPU pour 1 cœur de processeur physique pour les charges de travail à usage général. Surveillez le temps de préparation du processeur : Des valeurs systématiquement supérieures à 5 % indiquent des conflits qui dégradent la réactivité des machines virtuelles.
• Alignement NUMA. Épinglez les vCPU et la mémoire de chaque machine virtuelle à un seul nœud d’accès mémoire non uniforme (NUMA). L’accès à la mémoire internœuds introduit une latence qui peut réduire les performances des bases de données et des analyses de 10 à 30 %.
• Hiérarchisation des E/S de stockage. Placez les charges de travail sensibles à la latence sur des niveaux NVMe ou Storage Class Memory (SCM), et utilisez un SAS ou SATA pour l’archivage des données. Surveillez les IOPS et le débit au niveau du datastore pour identifier les goulets d’étranglement avant qu’ils n’affectent les utilisateurs.
• Segmentation réseau. Dissociez le trafic de gestion, de vMotion et de production des machines virtuelles sur des commutateurs virtuels dédiés ou des cartes réseau physiques pour éviter les conflits de bande passante.

Pour en savoir plus sur le dimensionnement, la surveillance et l’automatisation du cycle de vie, consultez le guide de référence des meilleures pratiques de virtualisation HPE.