Qu'est-ce que la virtualisation des serveurs ?

Qu'est-ce que la virtualisation des serveurs ?

La virtualisation des serveurs est un processus par lequel une entreprise peut séparer le logiciel du serveur de son matériel et créer plusieurs serveurs virtuels avec leurs propres systèmes d'exploitation et applications qui fonctionnent sur un seul serveur physique. Chaque serveur virtuel est séparé des autres et fonctionne de manière totalement indépendante, sans problème de compatibilité. La virtualisation des serveurs est la base du cloud computing et permet une variété de modèles de cloud hybride.

En virtualisant ses serveurs, une entreprise peut utiliser ou fournir des services d'hébergement Web de manière rentable et tirer le meilleur parti de ses ressources de calcul, de stockage et de réseau dans l'ensemble de son infrastructure. Comme les serveurs utilisent rarement leur pleine puissance de traitement 24 heures sur 24, une grande partie de leurs ressources n'est pas utilisée. Certains experts affirment qu'il n'est pas rare qu'un serveur ne soit utilisé qu'à un maximum de 15 à 25 % de ses capacités. Les serveurs peuvent rester inactifs pendant des heures ou des jours alors que les charges de travail sont distribuées à un petit pourcentage de l'ensemble des serveurs d'une entreprise. Ces serveurs inactifs occupent un espace précieux dans le datacenter, consomment de l'énergie et mobilisent l'attention et les efforts des informaticiens pour les entretenir.

Grâce à la virtualisation des serveurs, une entreprise peut charger un seul serveur physique avec des dizaines de serveurs virtuels (également appelés machines virtuelles, ou VM) et s'assurer que les ressources de ce serveur sont utilisées de manière optimale. Désormais, un datacenter peut être plus efficace avec moins de machines physiques. Grâce à la virtualisation, les entreprises peuvent facilement maintenir l'utilisation des ressources et s'adapter dynamiquement aux besoins de chaque charge de travail au fur et à mesure qu'elle évolue.

Qu'est-ce qu'un serveur virtuel ?

Un serveur virtuel est une « instance » virtualisée sur un serveur physique dédié. Il s'agit d'un espace isolé doté de son propre système d'exploitation, de ses propres politiques, applications et services. Bien qu'elle agisse de manière indépendante, cette instance virtualisée réside sur un seul serveur avec un certain nombre d'autres machines virtuelles et partage les ressources logicielles et matérielles avec ces autres machines grâce à l'utilisation d'un hyperviseur. Chaque serveur virtuel est considéré comme un invité du serveur physique principal, qui est l'hôte. 

Comment fonctionne la virtualisation des serveurs ?

Un administrateur informatique peut créer plusieurs machines virtuelles sur un seul serveur physique et configurer chacune d'entre elles indépendamment. Pour ce faire, l'administrateur utilise un hyperviseur, parfois appelé moniteur de machine virtuelle. En plus de permettre l'isolation du logiciel du serveur de son matériel, l'hyperviseur agit comme un contrôleur et organise, gère et alloue les ressources entre toutes les machines virtuelles sur le serveur hôte.

Grâce à l'abstraction, l'hyperviseur organise toutes les ressources de l'ordinateur, telles que les interfaces réseau, le stockage, la mémoire et les processeurs, et donne à chaque ressource un alias logique. L'hyperviseur utilise ces ressources pour créer des serveurs virtuels, aussi appelés « machines virtuelles » ou VM. Chaque VM est composée de processeurs virtualisés, de mémoire, de stockage et d'outils de mise en réseau, et bien qu'elle réside aux côtés de plusieurs autres VM, elle ne « réalise » pas qu'elle n'est qu'une parmi tant d'autres. Elle agit de manière totalement indépendante, comme s'il s'agissait d'un seul serveur physique.

L'entreprise dispose désormais d'un serveur physique sur lequel opèrent plusieurs ordinateurs distincts et pleinement fonctionnels. Le serveur hôte peut contenir des VM avec différents systèmes d'exploitation et une grande variété d'applications et de systèmes qui ne fonctionneraient normalement pas ensemble.   

Comme l'hyperviseur surveille et supervise toutes les machines virtuelles du serveur hôte, il peut également réaffecter les ressources en fonction des besoins. Par exemple, si une machine virtuelle est inactive pendant la nuit, ses ressources de calcul et de stockage peuvent être réaffectées à une autre machine virtuelle qui pourrait avoir besoin de ressources supplémentaires pendant cette période. De cette manière, les ressources du serveur sont utilisées de manière beaucoup plus optimale.

Les VM peuvent également être déplacées vers d'autres serveurs hôtes si nécessaire, grâce à une simple opération de duplication ou de clonage. La seule limite au nombre de VM qu'un serveur hôte peut accueillir est celle des ressources informatiques dont il dispose, de sorte que les ordinateurs les plus récents, dotés de ressources plus importantes, peuvent naturellement prendre en charge davantage de VM.

La virtualisation des serveurs est un élément essentiel du cloud computing. De nombreux experts considèrent même la virtualisation des serveurs comme l'un des principaux piliers du cloud computing (à l'instar d'autres composants tels que l'automatisation, le libre-service et la surveillance de bout en bout). La virtualisation rend possible le cloud computing car elle permet de répartir les ressources d'un serveur entre plusieurs VM et permet aux entreprises de bénéficier de l'évolutivité ultrarapide dont elles ont besoin sans renoncer à l'isolation de la charge de travail. 

Types de virtualisation de serveurs

Il existe trois types de virtualisation de serveurs, et la différence réside principalement dans le degré d'isolation de chaque VM.

• Virtualisation complète – C'est le type de virtualisation de serveur qui ressemble le plus à ce qui a été décrit ci-dessus. Les ressources d'un serveur physique sont divisées pour créer plusieurs machines virtuelles qui sont complètement séparées les unes des autres et agissent de manière indépendante sans avoir connaissance des autres VM présentes sur l'hôte. L'hyperviseur de ce type est souvent appelé hyperviseur « bare metal » parce qu'il est installé directement sur le matériel physique et agit comme une couche entre le matériel et les VM et leurs systèmes d'exploitation uniques. Le seul inconvénient possible de ce type de système est que l'hyperviseur, dont le rôle est central, a ses propres besoins en ressources et peut parfois entraîner un ralentissement des performances. Avec la virtualisation complète, le serveur hôte n'a pas besoin de disposer d'un système d'exploitation.
• Paravirtualisation - Dans ce type de virtualisation, les VM ne sont pas totalement ignorantes les unes des autres sur le serveur hôte. Bien que les VM soient isolées dans une certaine mesure, elles continuent à travailler ensemble sur le réseau. Comme les VM effectuent elles-mêmes une partie du travail d'allocation des ressources, l'hyperviseur requiert moins de puissance de traitement pour gérer l'ensemble du système. La paravirtualisation exige que le serveur hôte dispose d'un système d'exploitation et qu'il collabore avec l'hyperviseur par le biais de commandes hypercall, ce qui permet ensuite à l'hyperviseur de créer et de gérer les VM. Ce type de système est apparu en réponse aux problèmes de performance rencontrés par les premiers hyperviseurs « bare metal ». Au lieu d'être installé directement sur le matériel physique nu du serveur hôte, l'hyperviseur devient une couche entre le système d'exploitation du serveur hôte et les VM. Aujourd'hui, la paravirtualisation est moins utilisée car les serveurs modernes sont désormais conçus pour prendre en charge et travailler plus efficacement avec des hyperviseurs « bare metal ».
• Virtualisation au niveau du système d'exploitation, ou hébergée – Ce type de virtualisation élimine complètement la nécessité d'un hyperviseur. Toutes les fonctionnalités de virtualisation sont prises en charge par le système d'exploitation du serveur hôte, qui, de fait, remplace l'hyperviseur. L'une des limites de ce type de système est que, bien que chaque VM puisse encore fonctionner indépendamment, elles doivent toutes utiliser le même système d'exploitation que le serveur hôte. Cela signifie qu'ils partagent également les fichiers binaires et les bibliothèques communs du système d'exploitation hôte. Bien qu'elle soit considérée comme la méthode la plus basique de virtualisation des serveurs, sa gestion et sa maintenance se révèlent également moins coûteuses en ressources que pour les autres types. En évitant de dupliquer un système d'exploitation pour chaque VM, cette virtualisation au niveau du système d'exploitation permet de prendre en charge des milliers de VM sur un seul serveur. L'inconvénient de ce type de système est qu'il constitue un point de défaillance unique. Si le système d'exploitation hôte est attaqué ou tombe en panne pour une raison quelconque, toutes les VM se retrouvent également affectées. 

Avantages de la virtualisation des serveurs

Les avantages de la virtualisation des serveurs sont les suivants :

• Une utilisation plus efficace des ressources du serveur avec moins de besoins (et de coûts) en termes de matériel physique
• Une économie des coûts grâce à la consolidation des serveurs, à la réduction de l'empreinte matérielle et à l'élimination du gaspillage ou de la sous-utilisation des ressources
• Une polyvalence accrue des serveurs grâce à la possibilité de créer des VM avec différents systèmes d'exploitation et applications
• Une amélioration des performances des applications, grâce à la possibilité d'utiliser des VM pour des charges de travail dédiées
• Un déploiement plus rapide des charges de travail grâce à la duplication et au clonage rapides et faciles des VM et à la possibilité de déplacer les VM vers d'autres serveurs hôtes, le cas échéant
• Une augmentation de la productivité et de l'efficacité des services informatiques en réduisant la prolifération des serveurs et la complexité de la gestion et de la maintenance d'un grand nombre de serveurs physiques
• Des avantages supplémentaires en matière de reprise après sinistre et de sauvegarde grâce à la réplication facile des VM existantes, aux snapshots et à la possibilité de les déplacer à volonté
• Une diminution de la consommation d'énergie en réduisant le nombre de machines physiques qui occupent de l'espace et, de fait, leurs besoins en termes de refroidissement et d'alimentation
• Une réduction des menaces de sécurité grâce à l'isolation de chaque VM sur un serveur hôte. Ainsi, si une VM est attaquée, les autres ne sont pas nécessairement compromises

Limites de la virtualisation des serveurs

Malgré les nombreux avantages que présente la virtualisation des serveurs, il reste encore quelques problématiques à résoudre :

• Les licences logicielles peuvent être complexes (et coûteuses) parce qu'un serveur physique peut héberger des dizaines de VM différentes avec un large éventail d'applications et de services. Par exemple, la virtualisation complète des serveurs signifie que chaque VM a son propre système d'exploitation, et que chaque système d'exploitation nécessite une licence distincte.
• La défaillance d'un serveur hôte peut avoir des conséquences négatives sur l'ensemble des VM qu'il héberge, ce qui peut, par exemple, entraîner la défaillance de 10 applications au lieu d'une seule.
• La prolifération des VM peut devenir un problème si le service informatique ne surveille pas l'emplacement des VM ainsi que la manière et le moment où elles sont utilisées. Par exemple, il est si facile de créer de nouvelles instances que de nombreuses VM sont utilisées temporairement pour des tests, puis abandonnées lorsqu'elles ne sont plus nécessaires. Mais si elles ne sont pas réellement supprimées du système, elles peuvent rester en arrière-plan et continuer à consommer de l'énergie et des ressources dont les VM actives ont besoin.
• Si les VM ne sont pas planifiées et créées avec suffisamment d'anticipation et de préparation, les performances du serveur peuvent ralentir si l'hôte héberge un trop grand nombre de VM nécessitant beaucoup de ressources, en particulier en ce qui concerne le réseau et la mémoire.

La virtualisation des serveurs est-elle sûre ?

La virtualisation des serveurs présente certains avantages inhérents en matière de sécurité. Par exemple, les données sont stockées dans un endroit centralisé relativement simple à gérer, au lieu d'être laissées sur des périphériques ou des appareils d'utilisateurs finaux non autorisés ou moins sécurisés. L'isolation entre les VM permet également d'isoler les attaques, les logiciels malveillants, les virus et autres vulnérabilités.

Grâce au contrôle d'accès granulaire de la virtualisation, le service informatique peut mieux contrôler qui peut accéder aux données stockées dans le système. La micro-segmentation est souvent utilisée pour permettre à des personnes d'accéder uniquement à des applications ou à des ressources spécifiques, jusqu'au niveau d'une seule charge de travail. En outre, la virtualisation des postes de travail permet de s'assurer que le personnel informatique reste responsable des mises à jour et des correctifs des systèmes d'exploitation et des applications, ce que les utilisateurs finaux ne peuvent pas toujours faire individuellement.

Les hyperviseurs réduisent les risques de sécurité grâce à une surface d'attaque réduite par rapport aux solutions matérielles, en raison de leur capacité à fonctionner avec moins de ressources. Ils sont également mis à jour automatiquement, ce qui permet de les protéger contre l'évolution des menaces.

D'un autre côté, la virtualisation des serveurs peut également présenter des risques pour la sécurité. L'un des plus courants est la complexité accrue que présente un environnement virtualisé. Comme les VM peuvent être dupliquées et les charges de travail déplacées à différents endroits assez facilement, il est plus difficile pour les services informatiques d'adhérer aux bonnes pratiques en matière de sécurité ou même de maintenir des configurations ou des politiques cohérentes dans l'ensemble de l'écosystème.

La prolifération des VM peut également constituer un risque pour la sécurité. Ces VM inactives et abandonnées continuent non seulement à consommer des ressources et de l'énergie, mais elles ne sont pas non plus susceptibles d'être corrigées ou mises à jour, ce qui les rend vulnérables et constitue un sérieux risque d'attaque potentielle.

Si l'isolation entre les VM peut, en un sens, réduire les risques de sécurité, elle ne réduit pas pour autant l'effet d'une attaque par déni de service distribué (DDoS). Si une attaque DDoS affecte les performances d'une VM en l'inondant de trafic malveillant, les autres VM qui partagent les ressources de ce serveur hôte seront également affectées.

Les services informatiques peuvent réduire les risques de sécurité liés à la virtualisation des serveurs en appliquant certaines bonnes pratiques, notamment en veillant à ce que tous les logiciels et firmwares soient à jour sur l'ensemble du système, en installant et en mettant à jour des antivirus et d'autres logiciels conçus pour les solutions de virtualisation, en surveillant les personnes qui accèdent au système, en chiffrant le trafic réseau, en supprimant les VM inutilisées, en effectuant des sauvegardes régulières des VM et des serveurs physiques, et en définissant et en mettant en œuvre une politique d'utilisation claire et détaillée pour les VM et les serveurs hôtes.

Cas d'utilisation de la virtualisation des serveurs

• Consolidation du datacenter – En virtualisant les serveurs, une entreprise peut réduire ses besoins en matériel physique ainsi que les coûts d'alimentation et de refroidissement.
• Environnements de test – Il est si facile de créer de nouvelles instances VM et de les approvisionner que de nombreuses entreprises les utilisent pour des initiatives de développement et de test.
• Virtualisation des postes de travail – L'infrastructure des postes de travail virtualisés offre les avantages de la flexibilité, de la gestion centralisée, d'une sécurité accrue et de la simplicité.
• Sauvegarde et reprise après sinistre – La virtualisation est un excellent moyen d'aborder la sauvegarde et la reprise après sinistre, car elle simplifie les sauvegardes et les snapshots des machines virtuelles qui peuvent être rapidement récupérés en cas de sinistre.
• Cloud computing – Le cloud computing repose largement sur la virtualisation et l'automatisation.
• Disponibilité accrue – La migration dynamique des VM permet aux entreprises de déplacer une VM d'un serveur physique à un autre sans interrompre les services. La virtualisation permet également aux systèmes et applications critiques de rester opérationnels même pendant les cycles de maintenance ou lors du test de nouveaux développements.
• Prise en charge de plateformes multiples – Grâce à la virtualisation, les entreprises peuvent exécuter une variété de charges de travail avec différents systèmes d'exploitation sans avoir besoin de matériel dédié au système d'exploitation. 

Mise en œuvre de la virtualisation des serveurs

Lorsque l'on prévoit de mettre en œuvre la virtualisation des serveurs au sein d'une entreprise, il convient de garder à l'esprit certaines étapes importantes. Voici quelques bonnes pratiques qui peuvent s'avérer utiles :

• Créez un plan - Assurez-vous que toutes les parties prenantes comprennent bien comment et pourquoi l'entreprise a besoin d'une plateforme de virtualisation avant de vous lancer dans une initiative de grande envergure. Tenez compte des coûts et des complexités potentielles. Comment tout cela s'intègre-t-il dans votre business plan ?
• Connaissez ce qui existe sur le marché – Il est important d'évaluer le matériel et les solutions pour avoir une idée de l'ampleur de votre projet. Quelles sont les solutions disponibles ? Qu'utilisent vos concurrents ? Une diligence raisonnable dans cette étape contribuera grandement à une mise en œuvre réussie.
• Testez et expérimentez – Vous devez essayer toute solution potentielle pour voir comment elle fonctionne dans le monde réel et comment elle affecte vos activités quotidiennes. Les services informatiques peuvent-ils gérer facilement le travail qu'ils vont créer ? Les services informatiques doivent se sentir à l'aise avec la solution envisagée avant de considérer son achat. Ce sont eux qui la gèrent et la font fonctionner, et il est nécessaire qu'ils soient bien conscients des pièges et des défis potentiels que présente la solution proposée.
• Tenez compte des besoins de l'entreprise – La solution proposée répond-elle aux besoins uniques de votre entreprise en matière de virtualisation ? Quel sera son impact sur la sécurité de votre infrastructure informatique, la conformité, les plans de reprise après sinistre, etc. Les services informatiques doivent avoir une connaissance approfondie des implications de la solution dans l'ensemble de l'écosystème.
• Commencez petit, puis passez à l'échelle supérieure – Si votre entreprise est novice en matière de virtualisation, il est judicieux d'expérimenter un déploiement de petite envergure sur des systèmes non critiques afin que le service informatique puisse apprendre ce qui est nécessaire pour le faire fonctionner et le gérer au jour le jour.
• Élaborez un ensemble de lignes directrices – Vous devrez réfléchir à l'approvisionnement des VM, à leur cycle de vie et à la manière dont elles seront surveillées. Les lignes directrices vous aideront à respecter les budgets, à éviter le gaspillage des ressources et la prolifération des VM, et à adhérer aux comportements et responsabilités convenus pour maintenir le système.
• Choisissez les bons outils – Même après avoir opté pour une plateforme de virtualisation, vous devrez envisager de vous procurer des outils supplémentaires pour vous aider à exploiter les fonctionnalités les plus avancées de la solution et à mieux gérer le système.
• N'oubliez pas l'automatisation – Assurez-vous que le personnel informatique a une bonne compréhension des pratiques et des outils d'automatisation, car l'automatisation et la virtualisation sont indissociables. 

Quelles sont les bonnes pratiques en matière de gestion des machines virtuelles ?

Si la virtualisation des serveurs présente l'avantage de centraliser et simplifier la gestion des serveurs, elle peut aussi poser certains problèmes, en particulier si votre personnel informatique n'est pas familiarisé avec les techniques et les pratiques de virtualisation. Voici quelques bonnes pratiques pour gérer efficacement les VM.

Réduire la prolifération des VM grâce à la gestion en libre-service – Comme cela a été évoqué précédemment dans cet article, il est très facile de créer des VM et encore plus facile de les oublier une fois qu'elles ne sont plus actives. En vous appuyant sur la gestion des VM en libre-service, vous transférez à l'utilisateur final la responsabilité de supprimer ces VM inutilisées. Le libre-service implique de leur part qu'ils demandent leurs propres VM, ce qui leur permet de les gérer (et de les supprimer) plus facilement.

Utiliser des modèles pour dimensionner les machines virtuelles – Il peut être tentant de créer des VM dotées de plus de ressources qu'elles n'en ont réellement besoin. Le simple fait d'ajouter des CPU, par exemple, n'entraîne pas nécessairement une amélioration des performances ; en revanche, cela conduit souvent à un gaspillage de ressources. La création de modèles de VM pour des fonctions spécifiques peut aider à endiguer la tendance au surprovisionnement.

Trouver les bons outils pour surveiller les performances -  Les outils fournis avec votre hyperviseur et votre plateforme de virtualisation peuvent vous donner une bonne appréciation des performances des VM. Mais au fur et à mesure que les environnements se développent, vous aurez besoin d'outils plus robustes, capables de fournir une vision plus approfondie des VM inutilisées, ainsi que des informations sur l'efficacité du déploiement et les performances globales.

Fournir les autorisations appropriées pour maintenir la sécurité des VM – Dans un environnement virtualisé, le service informatique peut déléguer les tâches de gestion à d'autres utilisateurs, mais il doit s'assurer qu'il s'agit des bons utilisateurs. Assurez-vous que vous êtes en mesure de mettre en place une hiérarchie qui montre quelles parties de votre infrastructure nécessitent quelles autorisations. Idéalement, vous devrez être en mesure de permettre l'attribution ou la révocation de ces autorisations très facilement, le cas échéant.

Permettre l'accès à distance grâce au VPN et à l'authentification multifactorielle – Les modèles de travail hybride ayant conduit à une augmentation du nombre de personnes travaillant à domicile, il est important de disposer d'un bon moyen d'accéder à l'environnement virtualisé à distance. Une connexion VPN avec authentification multifactorielle est, dès lors, recommandée.

Utiliser une plateforme de sauvegarde et de restauration conçue pour les VM – Lorsque vous sauvegardez un serveur hôte hébergeant des VM, veillez à choisir une plateforme de sauvegarde qui vous permet de restaurer les fichiers individuels des VM. 

Nutanix et la virtualisation des serveurs

Nutanix a une excellente compréhension de la virtualisation des serveurs et de la façon dont elle permet et améliore la capacité d'une entreprise à travailler de manière productive. Nous disposons d'une gamme d'outils et de solutions de virtualisation conçus pour simplifier l'ensemble du processus, du déploiement à la gestion quotidienne.

Avec Nutanix AHV, vous pouvez profiter de tous les avantages de la virtualisation sans compromis. Conçu pour les environnements de cloud hybride d'aujourd'hui, AHV rend le déploiement et la gestion des VM et des conteneurs simples et intuitifs. Avec une sécurité auto-réparatrice, une protection automatisée des données avec reprise après sinistre, des analyses approfondies et bien plus encore, notre solution offre tout ce dont vous avez besoin sans les coûts et la complexité.