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Emulation, virtualisation, paravirtualisation etc...

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Les différents types de virtualisation

Pour créer des machines virtuelles, différentes solutions existent :

  • l’émulation
  • la virtualisation par traduction binaire
  • la paravirtualisation

Toutes ces techniques reposent sur le même concept de base : intercepter à la volée les requêtes des systèmes d’exploitation vers la machine virtuelle et les traduire pour qu’elles puissent être exécutées par la machine réelle.

Cette description succincte est suffisante pour mettre en évidence le principal problème lié à la virtualisation : la perte de performances. En effet, une instruction est remplacée par des dizaines d’autres, et le temps de calcul résultant est bien plus long.

Ce problème est exacerbé dans le cas d’un émulateur, qui doit intercepter la totalité des requêtes des logiciels invités. En contrepartie, l’émulateur permet d’exécuter une application donnée sur n’importe quel type de matériel, qu’il soit compatible ou non. Un exemple parlant est celui d’un émulateur de console SuperNes sur un PC, deux machines dont le matériel est parfaitement incompatible. C’était aussi le cas des émulateurs Windows pour Mac.

Lorsque les systèmes d’exploitation utilisent des matériels compatibles – comme c’est le cas de Linux, Windows et de MacOS depuis la sortie des Mac Intel – la virtualisation peut s’opérer par un procédé plus performant : la traduction binaire. Le logiciel de virtualisation effectue alors un tri parmi les instructions employées par chaque système d’exploitation et ne traduit que celles qui remettent en cause la stabilité du système virtualisé, les autres étant directement exécutées par le processeur. Nous verrons plus en détail comment le tri s’effectue dans les parties suivantes.

xen virtualisationAfin de réduire encore le ralentissement dû à la virtualisation, les solutions de paravirtualisation prennent le problème à l’envers : elles modifient directement les systèmes d’exploitation invités de sorte qu’ils n’aient plus autant à recours à des instructions devant être traduites. Autrement dit, le logiciel de paravirtualisation supprime tous les mécanismes qui provoquent une erreur lorsque l’OS découvre qu’il n’est pas seul sur l’ordinateur. Si les performances sont au rendez-vous, on perd alors l’avantage de l’universalité, puisqu’il faut une version spéciale du logiciel de paravirtualisation pour chaque version des systèmes d’exploitation que l’on souhaite utiliser.

Voyons plus en détail le principe de la traduction binaire, ainsi que ses principales limitations.

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Commentaires
lolotux 25/01/2007 13:16
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Manque Qemu...!

FRandon 25/01/2007 13:26
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je savais pas que popek était un informaticien renommé ^^

:lol:

chatainsim 25/01/2007 13:29
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Manque aussi VirtualBox !

dorfr 25/01/2007 14:13
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Existe-t-il un comparatif des performances obtenus avec ces logiciels de virtualisation ?

Virtual PC est réputé lent, Qemu aussi. Mais et les autres ?

GOSkywalker13 25/01/2007 14:26
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qemu avec l'accelerator est loin d'être lent. ça représente presque du 1:1 si l'arch hote est la même que "l'émulée".

Mictateur 25/01/2007 14:46
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Intéressant !

Mais quand même, Denis, on avait pas besoin du screen d'une convers' Messenger truquée pour savoir que David avait des soucis avec la grammaire... [:rire2]

cantabile 25/01/2007 16:31
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Manque aussi linux-vserver, qui représente un autre type de virtualisation par isolation de contexte, très pratique parce que très léger (et bien maintenu et stable maintenant). On partage les ressources du noyau mais les processus tournent dans un contexte isolé (et étanche : l'invité ne peut pas ouvrir une porte sur l'hôte). A essayer sur debian ou gentoo (de préférence).

freebzh 25/01/2007 20:04
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manque aussi linux 2.6.20 avec KVM :)

freebzh 25/01/2007 20:05
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r_lamisse2 a écrit :

Existe-t-il un comparatif des performances obtenus avec ces logiciels de virtualisation ?

Virtual PC est réputé lent, Qemu aussi. Mais et les autres ?




kqemu n'est pas lent... la paravirtualistion est rapide en générale...

avec KVM on s'approche de la vitesse d'un systeme natif...

dyox 25/01/2007 20:51
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r_lamisse2 a écrit :

Existe-t-il un comparatif des performances obtenus avec ces logiciels de virtualisation ?

Virtual PC est réputé lent, Qemu aussi. Mais et les autres ?




En voici une liste http://en.wikipedia.org/wiki/Compa [...] l_machines

drouvre 25/01/2007 21:01
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a écrit :

Intéressant !

Mais quand même, Denis, on avait pas besoin du screen d'une convers' Messenger truquée pour savoir que David avait des soucis avec la grammaire... [:rire2]



:whistle:

LoneStar 26/01/2007 01:18
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les logiciels de virtualisation ne trompent rien du tout votre definition est fausse ^^
Le plus simple c'est de faire une analogie:
Un simulateur de vol créer un monde virtuel dans lequel on pilote un avion
le logiciel de virtualisation créé un environement materiel virtuel dans lequel on va implanter un système d'exploitation, c'est un simulateur de pc quoi!

sauvegarder le fichier mwai mwai mwai :heink: mais y a t il des solutions qui ne gèrent pas le snapshot ? c'est quand même plus simple :D

SteffffDotCom 26/01/2007 09:10
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Qu'il manque tel ou tel émulateur celà ne semble pas très important, l'article ne voulant seulement expliquer le principe.

Aujourd'hui le virtualisation se limite à héberger un OS traditionnel "monolithique" dans un autre à son insu.

Mais on peut aussi imaginer le morcellement futur des OS actuels.

Les couches différentes de l'OS pourront tourner chacunes dans une machine virtuelle distincte.

On obtient un gain de stabilité, car si une brique plante, il suffit de la redémarrer et les autres parties fonctionnent toujours... Ou si de la mémoire est perdue il suffit donc de redémarrer cette partie sans toucher aux autres...

L'avantage sera surtout pour les concepteurs de l'OS : au lieu de sortir des nouvelles versions complètes, on pourra mettre à jour seulement une des briques. Le développement s'en trouvera grandement simplifié...

dorfr 26/01/2007 10:29
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Merci pour le lien vers wikipedia, excellent.

Merci pour les commentaires sur Qemu, je n'avais des retours que dans le cadre d'une émulation de processeur, d'où la lenteur constatée.

dyox 26/01/2007 15:10
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r_lamisse2 a écrit :

Merci pour le lien vers wikipedia, excellent.

Merci pour les commentaires sur Qemu, je n'avais des retours que dans le cadre d'une émulation de processeur, d'où la lenteur constatée.




De rien.

matthieu lamelot 26/01/2007 16:06
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Tout d'abord merci à tous pour vos commentaires.
A ceux qui regrettent quelques oublis, je précise que ce dossier n'avait pas l'intention d'être exhaustif. il s'agit plus d'une présentation de la technologie destinée aux non-spécialistes ;)

almar 07/02/2007 13:57
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dadax3 a écrit :

Qu'il manque tel ou tel émulateur celà ne semble pas très important, l'article ne voulant seulement expliquer le principe.

Aujourd'hui le virtualisation se limite à héberger un OS traditionnel "monolithique" dans un autre à son insu.

Mais on peut aussi imaginer le morcellement futur des OS actuels.

Les couches différentes de l'OS pourront tourner chacunes dans une machine virtuelle distincte.

On obtient un gain de stabilité, car si une brique plante, il suffit de la redémarrer et les autres parties fonctionnent toujours... Ou si de la mémoire est perdue il suffit donc de redémarrer cette partie sans toucher aux autres...

L'avantage sera surtout pour les concepteurs de l'OS : au lieu de sortir des nouvelles versions complètes, on pourra mettre à jour seulement une des briques. Le développement s'en trouvera grandement simplifié...





je donne 5 ans et pas plus au développeur pour mettre en place ce genre de système partout, sinon je pourrais considérer la virtualistion comme morte. De plus, le coup 'redémarrer la brique sans rien faire planter' je demande à voir

subly 15/05/2007 15:51
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Virtual PC 2007 est sorti depuis mi-février.

http://www.microsoft.com/downloads [...] c0b40a73b6

laudares 28/09/2007 15:41
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Matthieu, j'ai beaucoup apprécié ton article, je lui trouvé très clair et objectif. Pourtant, il contienne un petit erreur :

"Le VMM peut soit être installé comme une application d’un système d’exploitation hôte (type 1), soit comme une couche logicielle plus profonde que le système d’exploitation (type 2)."

En effet, c'est le contraire - le Type 1 est exécuté directement sous la couche matérielle, jouant aussi le rôle de système d'exploitation, pendant que le Type 2 est installé tel q'une application sous le système d'exploitation (voir http://www.cs.nps.navy.mil/people/ [...] 0-0611.pdf comme source)

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