Hyperviseur : définition

Un hyperviseur, également appelé superviseur de machine virtuelle ou monitor de machine virtuelle, est un logiciel, un firmware ou un matériel qui crée et gère des machines virtuelles (VM). Il permet à plusieurs systèmes d'exploitation et applications de partager un seul hôte matériel (un ordinateur physique) et ses ressources, telles que le processeur, la mémoire et les périphériques de stockage.

Les hyperviseurs sont essentiels dans les environnements de virtualisation, où ils fournissent une couche d'abstraction entre le matériel physique et les systèmes d'exploitation invités.

Dans la virtualisation, on peut distinguer plusieurs catégories :

• La virtualisation de serveur
• La virtualisation de stockage
• La virtualisation de réseau
• La virtualisation des postes de travail

Dans cet article nous nous concentrerons sur la virtualisation des serveurs et en particulier sur l'outil de virtualisation : l'hyperviseur.

À quoi sert un hyperviseur ?

Fonctions et avantages des hyperviseurs :

• Isolation : Les hyperviseurs isolent les machines virtuelles, ce qui améliore la sécurité et la stabilité, car un problème dans une VM n'affecte pas les autres.
• Consolidation des serveurs : Permet de réduire le nombre de serveurs physiques nécessaires en exécutant plusieurs VM sur une seule machine physique.
• Migration et gestion des ressources : Permettent de migrer des VM entre différents hôtes sans interruption de service (migration à chaud) et de gérer efficacement les ressources pour optimiser les performances.
• Développement et test : Facilite le développement et les tests de logiciels sur différentes configurations matérielles et systèmes d'exploitation sans nécessiter de matériel physique supplémentaire.

Les hyperviseurs jouent un rôle crucial dans les infrastructures de cloud computing et les data centers modernes, où la virtualisation est couramment utilisée pour améliorer l'efficacité et la flexibilité des ressources informatiques.

Il existe deux types principaux d’hyperviseurs :

Hyperviseur de type 1 (ou natif ou bare-metal)
 

• Fonctionne directement sur le matériel physique de l'hôte. 
• Gère les machines virtuelles sans nécessiter de système d'exploitation hôte. 
• Exemples : VMware ESXi, Microsoft Hyper-V, Xen, Red Hat virtualisation

Par abus de langage, lorsque l'on parle d'hyperviseur, on parle généralement de ce type d'hyperviseur.

La principale caractéristique d'un hyperviseur de type 1, c'est qu'il s'installe directement sur la couche matérielle du serveur. Au démarrage d'une machine physique, ces hyperviseurs prennent directement le contrôle du matériel.

Avantages : Un maximum de ressources peut être alloué aux machines virtuelles car ce type d'hyperviseur est directement lié à la couche matérielle.

Inconvénients : Il n'est possible d'exécuter qu'un seul hyperviseur à la fois. Cette problématique n'est toutefois pas vraiment impactante puisque dans la grande majorité des cas, un seul et même hyperviseur est capable de gérer tous les applicatifs d'une entreprise.

Usage de ce type d'hyperviseur 

Les hyperviseurs de type 1 peuvent être utilisés pour virtualiser des serveurs de fichiers, de bases de données, de messageries, etc... Ce type d'hyperviseur est à privilégier lorsque l'on souhaite exécuter des applicatifs en continu. La quasi-totalité des serveurs peut être virtualisée via un hyperviseur de type 1.

Compatibilité avec les serveurs 

Un hyperviseur devra être compatible à deux niveaux :

• Compatibilité avec le matériel sur lequel il s'exécute (constructeurs et composants) 
• Compatibilité avec les OS qui sont supportés dans les VM.

Afin d'assurer la stabilité du système, il est indispensable de valider cette double compatibilité

Bien que les hyperviseurs de type 1 soient le plus souvent utilisés sur des serveurs, ils permettent également de virtualiser des postes de travail.

Exemple : 

Une entreprise souhaitant centraliser ses postes de travail en les virtualisant pour répondre à des problématiques de coûts et de gestion, pourra s'appuyer sur un hyperviseur de type 1. L'accès aux postes de travail virtuels se fera alors généralement via des clients légers (substantiellement moins onéreux que des PC physiques).

Hyperviseur de type 2 (ou hébergé)
 

• Fonctionne au-dessus d'un système d'exploitation hôte. 
• Les machines virtuelles sont gérées par le système d'exploitation de l'hôte. 
• Exemples : VMware Workstation, Oracle VM VirtualBox, Parallels Desktop.

 

Un hyperviseur de type 2 est assez comparable à un émulateur car celui-ci s'installe sur un système d'exploitation déjà en place. Il se démarre la plupart du temps comme une simple application.

Avantages :Il est possible d'exécuter plusieurs hyperviseurs en même temps car ceux-ci ne s'installent pas directement sur la couche matérielle.

Inconvénients : Ce type d'hyperviseur ne peut pas fournir autant de ressources matérielles que les hyperviseurs de type 1 puisqu'ils sont installés sur un système d'exploitation, lui-même consommateur de ressources.
 

Usage de ce type d'hyperviseur 

Les hyperviseurs de type 2 sont utilisés pour virtualiser des OS sur des PC, la plupart du temps afin de procéder à des tests de compatibilité et/ou de sécurité.

Il existe également un environnement dans lequel ce type d'hyperviseur est particulièrement utilisé : pour les utilisateurs Mac OS X ayant besoin d'utiliser Windows (en raison d'applicatifs non compatibles).

À ce propos : Comme l'installation d'un hyperviseur sur MAC est dans la grande majorité des cas effectuée pour utiliser des applicatifs Windows, il est maintenant possible de démarrer des applicatifs Windows directement via l'interface Mac. Ce processus est transparent pour l'utilisateur, on a alors l'impression que l'applicatif fait partie intégrante de l'environnement MAC.

Peut-on mixer les hyperviseurs ?

Concernant les hyperviseurs de type 1

On constate depuis quelques années que de plus en plus d'entreprises utilisent deux hyperviseurs d'éditeurs différents. Pour deux raisons principales :

• Trouver une alternative financière

Pour des raisons économiques (prix des nouvelles licences, coût du renouvellement du contrat de support) les entreprises installent de plus en plus un hyperviseur alternatif moins onéreux.

• Réduire les coûts de licence pour des applicatifs ayant des problématiques de support

Certains applicatifs, c'est le cas d'Oracle, incitent à l'utilisation de leur hyperviseur, de leur système d'exploitation, voir même de leur hardware. Une entreprise avec une ferme de 100 serveurs VMware pourra très bien décider d'installer une ferme de 5 ou 6 serveurs sous l'hyperviseur d'Oracle uniquement pour faire tourner les applicatifs idoines.

Concernant les hyperviseurs de type 2

Dans le cadre de développements logiciels, il arrive très souvent de devoir tester des applicatifs sur différentes plateformes. On pourra alors utiliser des hyperviseurs différents.

Les hyperviseurs sur le marché

Il existe différents éditeurs d'hyperviseur proposant des solutions plus ou moins onéreuses et présentant chacun des fonctionnalités spécifiques. Voici une liste des principaux hyperviseurs sur le marché :

Focus sur 6 hyperviseurs :

VMware vSphere / ESXi :

VMware vSphere est une suite de virtualisation d'entreprise qui comprend ESXi, un hyperviseur de type 1. Il est largement utilisé dans les environnements professionnels pour sa fiabilité et ses fonctionnalités avancées. VMware vSphere permet de créer et de gérer des infrastructures virtuelles flexibles et évolutives, adaptées aux besoins des charges de travail modernes dans les environnements cloud.

Microsoft Hyper-V :

Hyper-V est l'hyperviseur de Microsoft intégré à Windows Server. Il est également disponible en tant que produit autonome. Hyper-V est populaire dans les environnements Windows, offrant une intégration étroite avec d'autres produits Microsoft.

KVM (Kernel-based Virtual Machine) :

KVM est un hyperviseur de type 1 qui est intégré au noyau Linux. Il est largement utilisé sur les serveurs Linux en raison de sa performance élevée et de son intégration transparente avec le système d'exploitation hôte.

Xen Project :

Xen est un hyperviseur de type 1 open source. Il est réputé pour sa performance et sa sécurité, et est utilisé dans de nombreux centres de données et clouds publics.

Oracle VM VirtualBox :

VirtualBox est un hyperviseur de type 2, ce qui signifie qu'il s'exécute sur un système d'exploitation hôte existant. Il est populaire pour les environnements de développement et de test, ainsi que pour une utilisation personnelle, en raison de sa facilité d'utilisation et de sa large compatibilité.

Red Hat Virtualization (anciennement Red Hat Enterprise Virtualization - RHEV) :

Red Hat Virtualization est une plateforme de virtualisation basée sur des technologies open source, notamment le projet KVM (Kernel-based Virtual Machine). C'est un hyperviseur de type 1 conçu pour les entreprises, offrant des fonctionnalités avancées telles que la gestion centralisée, la haute disponibilité et la migration en direct. Red Hat Virtualization s'intègre bien dans les environnements Red Hat Enterprise Linux et offre une solution de virtualisation robuste pour les charges de travail critiques.

Les hyperviseurs de stockage

Il peut arriver de voir apparaître ce terme lorsque l'on parle de virtualisation de stockage, mais cela reste la plupart du temps un abus de langage. D'un point de vue technique, la majorité des outils permettant de virtualiser du stockage ne fonctionnent pas comme un hyperviseur. Un article est à venir. Il présentera cette forme de virtualisation et les différents avantages qu'elle comporte.