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1 Virtualisation & Cloud Computing Guide du cours Ce cours s'adresse aux étudia

1 Virtualisation & Cloud Computing Guide du cours Ce cours s'adresse aux étudiants de la 3ème année licence technologies de l’informatique, parcours développement des systèmes d’information (DSI) et réseaux et services informatiques (RSI). Il sera enseigné en tant que élément constitutif de l’unité d’enseignement optionnelle. Il sera assuré pendant 15 semaines à raison d’une heure et demie de cours et travaux dirigés par semaine. I. OBJECTIFS DU COURS  Comprendre les principes de la virtualisation ;  Manipuler les concepts de la virtualisation à travers des outils pratiques ;  Découvrir la notion du cloud computing et ses applications ; II. PRE-REQUIS  UE : Systèmes et Réseaux ;  UE : Réseaux 1 ;  UE : Services 1 ;  UE : Système d’information 1 & 2 III. REMARQUE Beaucoup d’illustrations sont issues de l’internet, et une partie de la rédaction de certains paragraphes est également issue de la même origine. Ces documents sources sont donc du domaine public. L’étudiant peut donc trouver d’autres illustrations adaptées à ce support de cours. Néanmoins, on peut recommander aux étudiants quelques références bibliographiques dans lesquels ils peuvent trouver plus de détails et d’explications. IV. BIBLIOGRAPHIE CONSEILLÉE 1. « Virtualisation des systèmes d'information avec VMware Architecture », Philippe GILLET, Edition ENI,2010 2. « Virtualisation avec VMware vSphere 4 », Eric MAILLÉ, Edition ENI, 2011 Par : Ben Mahmoud 1 Virtualisation & Cloud Computing 3. « Cloud Computing, Sécurité, stratégie d'entreprise et panorama du marché », Guillaume Plouin, Edition DUNOD, 2013 4. « Cloud Computing, Maîtrisez la plateforme AWS, Amazon Web Services », Mathieu Zarrouk, Edition ENI, 2012 5. « Applications de cloud computing », Christopher Moyer, Edition Pearson, 2011 V. SOMMAIRE DU COURS Leçon 1 - Principes de la virtualisation I. Introduction II. Définition III. Les domaines de la virtualisation 1. La virtualisation d’applications 2. La virtualisation de réseaux 3. La virtualisation de stockage 4. La virtualisation de serveurs IV. Avantages & inconvénients de la virtualisation V. Les différents types de virtualisation 1. la virtualisation complète ; 2. la paravirtualisation ; 3. la virtualisation assistée par le matériel ; 4. le cloisonnement. Leçon 2 - Virtualisation : Etude de cas Leçon 3 – c Leçon 4 - Cloud Computing : Etude de cas Références bibliographiques LEÇON 1 - PRINCIPES DE LA VIRTUALISATION Par : Ben Mahmoud 1 Virtualisation & Cloud Computing Objectif général Comprendre les principes de la virtualisation. Objectifs spécifiques Savoir définir le concept de la virtualisation. Prendre connaissance des domaines de la virtualisation. Déterminer les avantages et les inconvénients de la virtualisation. Comprendre les différents types de la virtualisation. Volume horaire Cours : 6h Mots clés virtualisation, domaines, application, stockage, serveur, réseaux, types,… Par : Ben Mahmoud 1 Virtualisation & Cloud Computing I. Introduction Lorsqu’on parle d’informatique, on cite généralement deux concepts : Le concept du matériel et le concept du logiciel. Le premier fournit les équipements physiques, le second fournit les données et les applications. L’objectif de la virtualisation est de se libérer au maximum de la couche matérielle de l'informatique, le matériel étant cycliquement obsolète et tombant régulièrement en panne. La virtualisation permet de changer exactement l’approche de l’informatique en repoussant les limites du matériel. Il s’agit d’une technologie à la portée de tous, du particulier qui souhaite exécuter en toute sécurité une distribution Linux sur sa plate- forme Windows, aux grandes entreprises qui souhaitent restreindre leur infrastructure informatique. Dans ce chapitre, nous commencerons par définir le concept de virtualisation. Puis nous présenterons brièvement les différents domaines de la virtualisation, pour nous décortiquerons les avantages et les inconvénients de la virtualisation. Nous terminerons ce chapitre par aborder les différents types de la virtualisation. II. Définition Selon le site Wikipédia, La virtualisation consiste à faire fonctionner un ou plusieurs systèmes d'exploitation ou applications comme un simple logiciel, sur un ou plusieurs ordinateurs ou serveurs et système d'exploitation, au lieu de ne pouvoir en installer qu'un seul par machine. Ces ordinateurs virtuels sont appelés serveur privé virtuel (Virtual Private Server ou VPS) ou encore environnement virtuel (Virtual Environment ou VE)1. La virtualisation permet d’ajouter une couche d'abstraction qui sépare le système d'exploitation du matériel afin de délivrer une meilleure utilisation et flexibilité des ressources de traitement. 1 Source : http://fr.wikipedia.org/wiki/Virtualisation Par : Ben Mahmoud 1 Virtualisation & Cloud Computing La virtualisation repose sur trois éléments importants :  L’abstraction des ressources informatiques ;  La répartition des ressources par l’intermédiaire de différents outils, de manière à ce que celles-ci puissent être utilisées par plusieurs environnements virtuels ;  La création d’environnements virtuels. Historique de la virtualisation :  Apparaît dans les 1960's avec VM/CMS ;  Répandu sur les mainframes avec des technologies propriétaires ;  1990's explosion de l'émulation sur x86 - VMWare popularise la machine virtuelle ;  2000's développement des solutions logicielles de virtualisation, aidées par les évolutions matérielles (Intel/AMD). III. Les domaines de la virtualisation 1. La virtualisation d’applications La virtualisation d’application est une technologie logicielle qui va permettre d’améliorer la portabilité et la compatibilité des applications en les isolant du système d’exploitation sur le quel elles sont exécutées. Elle consiste à encapsuler l’application et son contexte d’exécution système dans un environnement cloisonné. La virtualisation d’application va nécessiter l’ajout d’une couche logicielle supplémentaire entre un programme donné et le système d’exploitation ; son but est d’intercepter toutes les opérations d’accès ou de modification de fichiers ou de la base de registre afin de les rediriger de manière totalement transparente vers une localisation virtuelle. Application Application Application Application Couche virtuelle Système d’exploitation Matériel Figure 1 : Virtualisation d’applications Par : Ben Mahmoud 1 Virtualisation & Cloud Computing En analysant la figure ci-avant, on peut dire que la couche virtuelle va ajouter des avantages au système virtualisé en permettant d’exécuter des applications conçues pour d’autres systèmes. Exemple :  Wine est un logiciel qui permet d'exécuter certains programmes Windows sous Ubuntu. http://www.winehq.org/ On peut aussi citer l’avantage gagné au niveau de la protection du système d’exploitation hôte en s’assurant que l’application virtualisée ne viendra pas interagir avec les fichiers de configuration du système. 2. La virtualisation de réseaux De manière générale, la virtualisation des réseaux consiste à partager une même infrastructure physique (débit des liens, ressources CPU des routeurs,...) au profit de plusieurs réseaux virtuels isolés. Un VLAN (Virtual Local Area Network) est un réseau local regroupant un ensemble de machines de façon logique et non physique. Puisqu’un VLAN est une entité logique, sa création et sa configuration sont réalisées de manière logicielle et non matérielle. On distingue plusieurs types de réseaux virtuels :  Les réseaux virtuels de niveau 1, appelés réseaux virtuels par port (port-based VLAN): ils définissent un réseau virtuel en fonction des ports de raccordement sur le commutateur (switch). Ainsi, chaque port du commutateur est associé à un réseau virtuel, indépendamment de la machine qui y est physiquement raccordée. Le principal inconvénient d’un VLAN de niveau 1 est sa rigidité : si une station se raccorde physiquement au réseau par l’intermédiaire d’un autre port du commutateur, alors il est nécessaire de reconfigurer ce commutateur afin de réintégrer la station dans le bon réseau virtuel.  Les réseaux virtuels de niveau 2, appelés réseaux virtuels par adresse MAC (MAC address-based VLAN) : ils consistent à définir un réseau virtuel sur base des adresses Par : Ben Mahmoud 1 Virtualisation & Cloud Computing MAC des stations. Une adresse MAC est un identifiant unique implémenté dans chaque adaptateur réseau. Ce type de VLAN est beaucoup plus souple que le précédent car il est indépendant de la localisation de la machine.  Les réseaux virtuels de niveau 3. On distingue principalement deux types de VLAN de niveau 3 : o Les réseaux virtuels par adresse de sous-réseau (Network address-based VLAN) : ils déterminent les réseaux virtuels sur base de l’adresse IP source des segments. Ce type de réseau virtuel est très flexible puisque les commutateurs adaptent automatiquement leur configuration lorsqu’une station est déplacée. o Les réseaux virtuels par protocole (Protocol-based VLAN). Dans ce cas, les réseaux virtuels sont créés sur base des protocoles utilisés (TCP/IP, IPX,...) et les stations sont regroupées en réseaux virtuels suivant le protocole qu’elles utilisent. Les avantages qu’offrent les réseaux virtuels sont les suivants :  Une réduction du traffic de diffusion, puisque celui-ci est à présent contenu au sein de chaque réseau virtuel ;  Une sécurité accrue puisque l’information est encapsulée dans une couche supplémentaire ;  Une meilleure flexibilité puisqu’une modification de la structure des réseaux peut être réalisée en modifiant la configuration du commutateur. 3. La virtualisation de stockage Dans une machine virtuelle, les données sont stockées sur un disque dur virtuel. Ce disque dur se présente sous forme de fichier dans le système de fichiers de l'hôte :  VHD chez Microsoft  VDI chez Oracle  VMDK chez VMWare  OVF pour le format ouvert Par : Ben Mahmoud 1 Virtualisation & Cloud Computing Tous les formats de disques durs virtuels (VDI, VHD, VMDK, OVF) sont transformables dans d'autres sans difficulté particulière. Figure 2 : Fenêtre de choix uploads/Industriel/ support-du-cours-cloud-computing.pdf