Paravirtualisation - Partie 3
La paravirtualisation est une technique de virtualisation qui présente aux machines virtuelles une interface logicielle similaire, sans toutefois être identique, à l'interface matériel-logiciel sous-jacente. Comparée à la virtualisation complète, elle améliore les performances et l'efficacité grâce à la communication entre le système d'exploitation invité et l'hyperviseur. En permettant au système d'exploitation invité d'indiquer ses intentions à l'hyperviseur, les deux systèmes peuvent coopérer pour obtenir de meilleures performances lors de leur exécution dans une machine virtuelle.
L'objectif de cette interface modifiée est de réduire le temps d'exécution de l'invité consacré à des opérations nettement plus difficiles à exécuter dans un environnement virtuel que dans un environnement non virtualisé. La paravirtualisation fournit des « hooks » spécialement définis pour permettre à l'invité et à l'hôte de demander et d'accuser réception de ces tâches, qui seraient autrement exécutées dans le domaine virtuel (où les performances d'exécution sont moins bonnes). Une plateforme paravirtualisée performante peut simplifier le moniteur de machine virtuelle (VMM) (en déplaçant l'exécution des tâches critiques du domaine virtuel vers le domaine hôte) et/ou réduire la dégradation globale des performances d'exécution de la machine au sein de l'invité virtuel.
La paravirtualisation nécessite que le système d'exploitation invité soit explicitement porté pour la para-API ; une distribution de système d'exploitation conventionnelle non compatible avec la paravirtualisation ne peut pas être exécutée sur une VMM paravirtualisante. Cependant, même lorsque le système d'exploitation ne peut pas être modifié, des composants peuvent être disponibles pour bénéficier des nombreux avantages significatifs en termes de performances de la paravirtualisation. Par exemple, le projet Xen Windows GPLPV fournit un kit de pilotes de périphériques compatibles avec la paravirtualisation, destinés à être installés sur un invité virtuel Microsoft Windows exécuté sur l'hyperviseur Xen. Ces applications sont généralement accessibles via l'environnement d'interface de la machine paravirtuelle. Cela garantit la compatibilité du mode d'exécution entre plusieurs modèles d'algorithmes de chiffrement, permettant une intégration transparente au sein de l'infrastructure paravirtuelle.
Historique
Le terme « paravirtualisation » a été utilisé pour la première fois dans la littérature scientifique en association avec le gestionnaire de machines virtuelles Denali. Il est également utilisé pour décrire les hyperviseurs Xen, L4, TRANGO, VMware, Wind River et XtratuM. Tous ces projets utilisent ou peuvent utiliser des techniques de paravirtualisation pour prendre en charge des machines virtuelles hautes performances sur du matériel x86 en implémentant une machine virtuelle qui n'implémente pas les parties difficiles à virtualiser du jeu d'instructions x86.
En 2005, VMware a proposé une interface de paravirtualisation, l'interface de machine virtuelle (VMI), comme mécanisme de communication entre le système d'exploitation invité et l'hyperviseur. Cette interface permettait une paravirtualisation transparente, permettant l'exécution d'une seule version binaire du système d'exploitation sur du matériel natif ou sur un hyperviseur en mode paravirtualisé.
La prise en charge de la paravirtualisation sous Linux a été introduite pour la première fois avec la fusion du port ppc64 en 2002, qui permettait l'exécution de Linux en tant qu'invité paravirtualisé sur les matériels IBM pSeries (RS/6000) et iSeries (AS/400).
Lors de la conférence USENIX de 2006 à Boston, dans le Massachusetts, plusieurs fournisseurs de développement Linux (dont IBM, VMware, Xen et Red Hat) ont collaboré sur une forme alternative de paravirtualisation, initialement développée par le groupe Xen, appelée « paravirt-ops ». Le code paravirt-ops (souvent abrégé en pv-ops) a été inclus dans le noyau Linux principal à partir de la version 2.6.23 et fournit une interface indépendante de l'hyperviseur entre l'hyperviseur et les noyaux invités. La prise en charge des noyaux invités pv-ops est apparue dans les distributions Ubuntu 7.04 et RedHat 9. Les hyperviseurs Xen basés sur un noyau 2.6.24 ou ultérieur prennent en charge les invités pv-ops, tout comme le produit Workstation de VMware à partir de la version 6.
Virtualisation hybride
La virtualisation hybride combine des techniques de virtualisation complète avec des pilotes paravirtualisés pour surmonter les limitations de la virtualisation complète assistée par matériel.
Une approche de virtualisation complète assistée par matériel utilise un système d'exploitation invité non modifié qui implique de nombreuses interruptions de VM, générant des surcharges CPU importantes, limitant l'évolutivité et l'efficacité de la consolidation des serveurs. L'approche de virtualisation hybride résout ce problème.
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