Virtualisation - Partie 2
En 2005 et 2006, Intel et AMD (indépendamment) ont créé de nouvelles extensions de processeur pour l'architecture x86, respectivement appelées Intel VT-x et AMD-V. Sur l'architecture Itanium, la virtualisation assistée par matériel est connue sous le nom de VT-i. La première génération de processeurs x86 prenant en charge ces extensions est sortie fin 2005 et début 2006 :
Le 13 novembre 2005, Intel a lancé deux modèles de Pentium 4 (modèles 662 et 672), les premiers processeurs Intel à prendre en charge VT-x.
Le 23 mai 2006, AMD a lancé l'Athlon 64 (« Orléans »), l'Athlon 64 X2 (« Windsor ») et l'Athlon 64 FX (« Windsor »), les premiers processeurs AMD à prendre en charge cette technologie.
Virtualisation matérielle
(ou virtualisation de plateforme) combine les ressources informatiques dans une ou plusieurs machines virtuelles. Une machine virtuelle implémente les fonctionnalités d'un ordinateur (physique) exécutant un système d'exploitation. Le logiciel ou le micrologiciel qui crée une machine virtuelle sur le matériel hôte est appelé hyperviseur ou moniteur de machine virtuelle.
Les logiciels exécutés sur ces machines virtuelles sont distincts des ressources matérielles sous-jacentes. Par exemple, un ordinateur exécutant Arch Linux peut héberger une machine virtuelle similaire à un ordinateur exécutant le système d'exploitation Microsoft Windows ; les logiciels Windows peuvent s'exécuter dans la machine virtuelle.
Différents types de virtualisation matérielle incluent :
Virtualisation complète : virtualisation quasi complète du matériel réel permettant aux environnements logiciels, y compris un système d'exploitation invité et ses applications, de fonctionner sans modification.
Paravirtualisation : les applications invitées s'exécutent dans leurs propres domaines isolés, comme si elles s'exécutaient sur un système autonome, mais aucun environnement matériel n'est simulé. Les programmes invités doivent être spécifiquement modifiés pour s'exécuter dans cet environnement.
Virtualisation hybride : virtualisation essentiellement complète, mais utilisant des pilotes de paravirtualisation pour optimiser les performances des machines virtuelles.
Virtualisation complète
La virtualisation complète utilise des techniques qui regroupent les ressources physiques de l'ordinateur en une ou plusieurs instances, chacune exécutant un environnement virtuel où tout logiciel ou système d'exploitation compatible avec le matériel peut s'exécuter dans la machine virtuelle. Deux techniques courantes de virtualisation complète sont couramment utilisées : la traduction binaire et la virtualisation complète assistée par matériel. La traduction binaire modifie automatiquement le logiciel à la volée pour remplacer les instructions qui « perturbent la machine virtuelle » par une séquence d'instructions différente et sécurisée. La virtualisation assistée par matériel permet aux systèmes d'exploitation invités de fonctionner de manière isolée, pratiquement sans modification du système d'exploitation invité.
La virtualisation complète nécessite que chaque fonctionnalité matérielle importante soit reproduite dans l'une des machines virtuelles, y compris le jeu d'instructions complet, les opérations d'entrée/sortie, les interruptions, l'accès mémoire et tout autre élément utilisé par le logiciel exécuté sur la machine et conçu pour fonctionner dans une machine virtuelle.
Cette approche a été introduite pour la première fois en 1966 avec les IBM CP-40 et CP-67, prédécesseurs de la famille VM.
Traduction binaire
Dans la traduction binaire, les instructions sont traduites pour correspondre à l'architecture matérielle émulée. Un composant matériel en imite un autre, tandis que dans la virtualisation assistée par matériel, un hyperviseur (un logiciel) imite un composant matériel spécifique ou l'ordinateur entier. De plus, un hyperviseur est différent d'un émulateur ; tous deux sont des programmes qui imitent le matériel, mais leur domaine d'utilisation dans le langage diffère.
Virtualisation assistée par matériel
La virtualisation assistée par matériel (ou virtualisation accélérée ; Xen l'appelle « machine virtuelle matérielle » (HVM) et Virtual Iron la nomme « virtualisation native ») est un moyen d'améliorer l'efficacité globale de la virtualisation matérielle en utilisant l'assistance des processeurs hôtes. La virtualisation complète permet d'émuler un environnement matériel nu, ou machine virtuelle, dans lequel un système d'exploitation invité non modifié (utilisant le même jeu d'instructions que l'ordinateur hôte) s'exécute de manière totalement isolée.
La virtualisation assistée par matériel a été introduite pour la première fois dans les processeurs IBM 308X en 1980 avec l'instruction « Start Interpretive Execution » (SIE). Elle a été ajoutée aux processeurs x86 (Intel VT-x, AMD-V ou VIA VT) respectivement en 2005, 2006 et 2010.
IBM propose la virtualisation matérielle pour ses systèmes IBM Power Systems pour AIX, Linux et IBM i, ainsi que pour ses mainframes IBM Z. IBM appelle cette forme spécifique de virtualisation matérielle « partitionnement logique », ou plus communément LPAR.
La virtualisation assistée par matériel réduit les frais de maintenance liés à la paravirtualisation en réduisant (idéalement en éliminant) les modifications requises sur le système d'exploitation invité. Elle facilite également grandement l'amélioration des performances.
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