Qu'est-ce qu'une machine virtuelle - Types et avantages

Le concept de machine virtuelle a été introduit vers 1960. C'est l'évolution de la technique du temps partagé. Dans la méthode de partage du temps, chaque programme a un accès complet à toutes les ressources de l'ordinateur, mais à la fois, un seul programme sera exécuté. Le système bascule entre les programmes par tranches de temps tout en sauvegardant et en restaurant les états du programme à chaque fois. Avec l'utilisation de la méthode de partage du temps, plusieurs utilisateurs peuvent utiliser le système informatique simultanément. Les centres de recherche d'IBM ont développé la méthode de partage du temps en tant que machines virtuelles. CP-67 a été la première architecture de machine virtuelle disponible . Des systèmes avec plusieurs machines virtuelles sur un seul hôte et une seule machine virtuelle sur plusieurs hôtes ont été développés.

Avant de lancer toute nouvelle technologie matérielle, elle est d'abord testée sur l'émulateur pour détecter, recréez et réparez les défauts dans la conception et suivez les étapes nécessaires. De même, avant d'introduire un nouveau logiciel, il est simulé pour vérifier les erreurs et les déboguer. Pour accomplir cette tâche, un système qui peut se substituer à l'environnement principal pour construire une nouvelle technologie. C'est là que les machines virtuelles entrent en jeu. Il agit comme l'émulation du système informatique fournissant toutes les fonctionnalités du système physique.

Qu'est-ce qu'une machine virtuelle ?

Avec l'introduction de nouvelles technologies et de nouveaux modèles de recherche, un grand nombre de produits matériels et logiciels sont lancés. De nombreux logiciels dépendent de la plate-forme, il est donc parfois difficile de les déboguer ou de les vérifier en raison des ressources matérielles limitées.

Une VM (machine virtuelle) est une émulation d'un système informatique, où ces machines utilisent des architectures informatiques pour fournir les fonctionnalités d'un ordinateur physique. Le périphérique physique sur lequel fonctionnent les machines virtuelles est appelé hôte, tandis que les machines virtuelles sont appelées invité. Un même hôte peut avoir plusieurs nombres d'invités.

Types de machines virtuelles

La machine virtuelle fonctionne comme un ordinateur, et elle est séparée du reste du système hôte. Le logiciel de l'invité ne peut pas apporter de modifications au logiciel du système hôte. Ainsi, les fichiers de virus peuvent être testés à l'aide d'une machine virtuelle sans affecter le système informatique principal. Le logiciel informatique qui crée et exécute la machine virtuelle est connu sous le nom d'hyperviseur. En fonction de leurs fonctions, il existe deux types différents de machines virtuelles :les machines virtuelles système et les machines virtuelles de processus.

 1). Machines virtuelles système

Ces types de machines virtuelles offrent une virtualisation complète. Agissant comme le substitut de la vraie machine, ceux-ci fourniront des fonctionnalités pour exécuter un système d'exploitation entier. Les ressources matérielles sont partagées et gérées, formant plusieurs environnements sur le système hôte. Ces environnements sont isolés les uns des autres mais existent sur le même hôte physique. Ainsi, ceux-ci offrent un partage du temps entre plusieurs systèmes d'exploitation à tâche unique.

Pour permettre le partage de mémoire entre différentes machines virtuelles sur un système d'exploitation informatique, des systèmes de surengagement de mémoire peuvent être appliqués. Les pages mémoire ayant un contenu identique peuvent être partagées entre plusieurs machines virtuelles présentes sur le même hôte physique. Ceci est très utile pour les pages en lecture seule.

 2). Traiter les machines virtuelles (VM)

Ces machines virtuelles sont également appelées machines virtuelles d'application, environnements d'exécution gérés. Ce type de machine virtuelle s'exécute comme une application normale dans le système d'exploitation de l'hôte, prenant en charge un seul processus. Il est créé au démarrage du processus et est détruit lorsque le processus se termine. Il est utilisé pour fournir au processus un environnement de programmation indépendant de la plate-forme, lui permettant de s'exécuter de la même manière sur n'importe laquelle des autres plates-formes.

Ceux-ci sont implémentés à l'aide d'interpréteurs et fournissent des abstractions de haut niveau. Ceux-ci sont couramment utilisés pour la programmation Java qui utilise une machine virtuelle Java pour l'exécution de programmes. Il existe un cas particulier de machine virtuelle de processus qui fait abstraction du mécanisme de communication d'un cluster d'ordinateurs. Ceux-ci contiennent un processus par machine physique dans le cluster. Ceux-ci aident le programmeur à se concentrer sur l'algorithme au lieu du processus de communication fourni par l'interconnexion et la machine virtuelle dans le système d'exploitation . L'application exécutée sur ces VM a accès à tous les services du système d'exploitation. Machine virtuelle parallèle, interface de passage de messages sont des exemples de ces machines virtuelles (VM).

Architecture

Le logiciel d'exécution est le logiciel de virtualisation qui implémente la Process VM. Il est implémenté au niveau de l'API de l'architecture informatique au-dessus de la couche combinée du système d'exploitation et du matériel. Cela émule les instructions au niveau de l'utilisateur ainsi que les appels du système d'exploitation ou de la bibliothèque. Pour la machine virtuelle système, le logiciel de virtualisation s'appelle Virtual Machine Monitor (VMM). Ce logiciel est présent entre la machine matérielle hôte et le logiciel invité. VMM émule l'ISA matériel permettant au logiciel invité d'exécuter un ISA différent.

Avantages

Certains des avantages des machines virtuelles sont les suivants-

• Les machines virtuelles offrent une compatibilité logicielle avec les logiciels qui s'exécutent dessus. Ainsi, tous les logiciels écrits pour l'hôte virtualisé s'exécuteront également sur la machine virtuelle.
• Il permet d'isoler les différents types de systèmes d'exploitation et de processus. Ainsi, le système d'exploitation du processeur exécuté sur une machine virtuelle ne peut pas modifier les processus des autres machines virtuelles et du système hôte.
• Ceux-ci fournissent l'encapsulation et les logiciels présents sur une machine virtuelle peuvent être modifiés et contrôlés.
• Pour l'hôte de système d'exploitation multiple, ceux-ci offrent diverses fonctionnalités telles que l'absence de double démarrage, le transfert de fichiers entre les machines virtuelles, l'erreur dans un système d'exploitation n'affecte pas l'autre système d'exploitation présent sur l'hôte, un nouveau système d'exploitation peut être ajouté facilement.
• Ceux-ci offrent une bonne gestion des logiciels, comme ceux-ci peuvent exécuter une pile logicielle complète de la machine hôte, exécuter un système d'exploitation hérité, etc.
• Ici, il est possible de partager des ressources matérielles avec des piles logicielles indépendantes et pour équilibrer la charge, les machines virtuelles peuvent être transférées vers les différents ordinateurs.

Ainsi, les systèmes informatiques modernes deviennent de plus en plus complexes et contiennent divers composants logiciels et matériels étroitement liés. Ici, la virtualisation agit comme une technologie d'interconnexion. Les machines virtuelles font fonctionner ensemble des sous-systèmes incompatibles. Il permet également une utilisation plus flexible et efficace des ressources matérielles entre plusieurs systèmes d'exploitation. Ceux-ci assurent l'interopérabilité entre le matériel, les logiciels système et les applications. Quelles sont les différences entre la machine virtuelle de processus et la machine virtuelle système ?