Mise en place d'un système de virtualisation des serveurs dans un réseau informatique avec vsphere server (cas de Sri/uni lu).

II.2.2. Objectif

Les services des ressources informatiques de l'Université de Lubumbashi a pour mission, l'information, l'administration de l'université, la mise en réseau des données institutionnelles, le désenclavement, la formation et l'enseignement pratique de l'informatique, la gestion et l'organisation des différents services informatiques, l'expertise dans l'exploitation des données informatiques et leur sécurisation.

II.2.3. Présentation du SRI/UNILU

SRI veut dire services des ressources informatiques, c'est en fait un département de l'université de Lubumbashi qui s'occupe de la maintenance informatique, l'installation des réseaux informatiques de toute capacité, de la distribution de la connexion internet.

Ce service est situé dans la province du Katanga, ville de Lubumbashi, commune Lubumbashi sur la route kasapa.

II.3. Topologie physique SRI

Nous allons donc vous présenter toute la topologie physique du réseau SRI²¹, mais nous nous baseront beaucoup plus sur l'étude du centre de données de ce réseau vu que c'est ça même l'objectif de notre travail.

21 SRI : Services de Réssources Informatiques

Fig.7 : - Architecture Réseau UNILU (25-Aout-2014)

25

10.16.10.13!16 sur eth6

M

Sri-fti v2
·
·

Switch FAI

Bibliu

Wu61

RE-6511 Polytechnique

192.169.10.51!24

Faculté Polytechnique Witcha

Switch4

Faculté
·'Agronomie

10.10.10.11118 sur eth0

B4-DS11 Building Bandwidth Managarnant Vt _oi_p i

192.166.10.20/24 Gataway '

{e}) LAN:10.10.10.71

WAN: 10.10200.2/24

10.10.10.17116 sur eth0

$wi{t:h1

{

Faculté de Droit

F0

sv.t t, Faculté de Médecine

10.10.10.15116 sur eth0

Ma

10.16.16.19118 sur eth0 Exch

Routaur

Cisco 1700

10.10.10.1116 sur eIh0

Base omnidirectionnelle

BreezeAccess VL

10.111.100.1124

_xchangethi3

Managurl0

Faculté des Lettres

Wireless vers Cliniques Universitaires Ecvle de Santé Publique

0

141Y0-10_14116 u a1h0

10.10.10.12118 sur eth0

10.10.10.9!16 sur eth0 192.166.10.1!24 sur eth1

Wheless vers Female de Grim nologla, Professeurs. Assistants (â domicile)

})

Base ormid irectionnalle

192.168.10.55724

BreezeNeL i1

192.180.10.22I24

411`
·::¹4^{.111. 474}

10.10.1o.we eth0

Exchangeil

16.16.16.10116 sur lithe

10.10.14.5!16 sud eth0
10.1.1.100!24 sur eth 1

Légende des switch

Switch!: Catalyst 2950: 10.1.1.7/24 Swïtch2: Catalyst 2950: 10.1.1.4/24 Switch3: Catalyst 3950: 10.1.1.2124 Switch4: Catalyst 2950: 10.1.1.6/24 Switch5: Catalyst 2950: 10.1.1.5/24 Switch5: Catalyst 2950: 10.1.1.3124

Cliniques Universitaire

10.10.100.4124

Wireless vers Médecine Vétérinaire,
Faculté des Sciences et Bibliothèque centrale

10.10.10.16!16 sur ethci

10.10.10.10718 sur eth0

Medecine Vétérinaire

10.10.100

Réseau de l'Université de Lubumbashi (au 22/0112009)

26

II.3.1. Criticité du réseau existant

L'informatique est une science évolutive ; pour bien la comprendre et ainsi s'en servir aisément, nous sommes donc sensé nous mettre à jour.

Il est vrai que les services de ressources informatiques de l'UNILU SRI en sigle utilisent déjà la virtualisation de serveurs et cela date déjà de 10 ans. Juste en regardant le nombre d'années depuis quand cette solution a été mise en place, nous nous rendons compte que plusieurs choses ont changés, ont évolués.

Il est aussi vrai que jadis, Microsoft Hyper-V, plateforme de virtualisation de serveurs aux services des réssources informatiques de l'UNILU était au top comme premier outil de virtualisation de serveurs, mais depuis que VMware vSphere est apparu dans le monde de virtualisation de serveurs, il a pu prendre sa place et ainsi être le premier outil de virtualisation le plus fiable.

Loin de nous l'idée de vouloir décourager les entreprises qui utilisent ou celle qui cherche à utiliser la virtualisation de serveurs via Hyper-V ou CITRIX XenServer, l'objet de notre travail nous pousse juste à inviter les entreprises à pouvoir faire le bon choix et profiter pleinement des avantages que nous apporte la technologie VMware vSphere lors de son utilisation dans un réseau informatique et surtout que juste sur seul serveur physique utilisant vSphere, on est capable de virtualiser jusqu'à 500 serveurs virtuels.

II.4. Mise à niveau du réseau existant

La mise à niveau est une opération qui consiste à ajouter un ou plusieurs composants à une structure existante afin d'améliorer le résultat.

La mise à niveau peut être matériel ou logiciel²², et pour ce qui concerne notre travail, nous ferons les deux mises à niveau :

? Matériel par le fait qu'on aura à diminuer le nombre de serveur pour permettre à ce que le centre de données ne soit pas encombrant, consomme peux d'énergie,...

²² KALONJI H & KALONDA M.; Maintenance réseau, ESIS SALAMA, G3-AS,2013-2014, cours inédit.

27

? Logiciel en mettant en place notre outil qui est VMware vSphere qui lui, nous permettra de virtualiser les différents serveurs qu'on aura à réduire du nombre initial de ces derniers.

Voici donc ce que sera l'architecture réseau UNILU après avoir intégré

VMware vSphere :

28

FIG. 8 : - Mise à niveau du Réseau UNILU

29

II.5. Concepts et fonctions de vSphere

Une machine virtuelle est un ordinateur logiciel qui, comme un ordinateur physique, exécute un système d'exploitation et des applications. L'hyperviseur sert de plateforme d'exécution de machines virtuelles et permet la consolidation de ressources informatiques.

Chaque machine virtuelle contient son propre matériel virtuel, ou articulé autour d'un logiciel, y compris un CPU, une mémoire, un disque dur et un adapteur réseau virtuels. Le logiciel appelé hyperviseur est installé sur le matériel physique dans un centre de données virtualisée, et sert de plateforme pour machines virtuelles.

ESX/ESXi est l'hyperviseur en environnement vSphere. L'hyperviseur fournit dynamiquement les ressources matérielles physiques aux machines virtuelles, au fil des besoins, pour assurer le fonctionnement des machines virtuelles.

L'hyperviseur permet aux machines virtuelles de fonctionner avec un degré d'indépendance par rapport au matériel physique sous-jacent. Par exemple, une machine virtuelle peut être déplacée d'un hôte physique à un autre, ou ses disques virtuels peuvent être déplacés d'un type de stockage à un autre, sans affecter le fonctionnement de la machine virtuelle.

Les machines virtuelles étant du matériel physique sous-jacent spécifique découplé, la virtualisation permet de consolider les ressources informatiques physiques telles que les CPU, la mémoire, le stockage et la mise en réseau en pools de ressources qui peuvent être mis à la disposition des machines virtuelles de manière dynamique et flexible. Avec un logiciel de gestion adéquat tel que vCenter Server, vous pouvez également utiliser diverses fonctions qui accroissent la disponibilité et la sécurité de votre infrastructure virtuelle.

II.5.1. Topologie physique du centre de données vSphere

Un centre de données VMware vSphere typique comporte des assemblages par blocs physiques de base tels que des serveurs de virtualisation x86, des réseaux et baies de stockage, des réseaux IP, un serveur de gestion et des postes de travail clients. Cette topologie physique du centre de données vSphere est illustrée dans Figure ci-dessous.

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FIG. 9. - Topologie physique du centre de données vSphere

La topologie du centre de données vSphere comporte les éléments suivants :

? Serveurs informatiques : Serveurs industriels standard x86 exécutant ESX/ESXi sans système d'exploitation. Le logiciel ESX/ESXi alimente en ressources et exécute les machines virtuelles. Chaque serveur informatique est appelé hôte autonome dans l'environnement virtuel.

? Réseaux et baies de stockage : Les baies SAN Fibre Channel, baies SAN iSCSI et baies NAS sont des technologies de stockage largement utilisées prises en charge par VMware vSphere pour répondre aux besoins en stockage du centre de données.

? Réseaux IP : Chaque serveur informatique peut avoir plusieurs cartes réseaux pour fournir une haute bande passante et une gestion de réseaux fiable à tout le centre de données VMware vSphere.

? vCenter Server : vCenter Server fournit un point de surveillance unique du centre de données. Il offre des services essentiels du centre de données : la commande d'accès, la surveillance de performance et la configuration. Il unifie les ressources en provenance des serveurs informatiques individuels à partager entre les machines virtuelles dans tout le centre de données.

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? Clients de gestion : VMware vSphere offre plusieurs interfaces pour la gestion du centre de données et l'accès à la machine virtuelle. Ces interfaces comportent VMware vSphere Client (vSphere Client), un accès web via le navigateur web, vSphere Command-Line Interface (vSphere CLI) ou vSphere Management Assistant (vMA).

II.5.2. Composants logiciels de vSphere

VMware vSphere est une suite de composants logiciels de virtualisation. Ils comprennent ESX/ESXi, vCenter Server et bien d'autres composants logiciels qui remplissent plusieurs différentes fonctions dans l'environnement vSphere.

vSphere inclut les composants logiciels suivants :

? ESX/ESXi : Plateforme de virtualisation qui sert à créer les machines virtuelles comme ensemble de configuration et de fichiers disques qui, ensemble, effectuent toutes les fonctions d'une machine physique.

Via ESX/ESXi, vous exécutez les machines virtuelles, installez des systèmes d'exploitation, exécutez des applications et configurez les machines virtuelles. La configuration inclut l'identification des ressources de la machine virtuelle, telles que les périphériques de stockage. Le serveur fournit l'amorçage, la gestion, et autres services qui gèrent vos machines virtuelles.

? vCenter Server : Service qui agit en tant qu'administrateur central des hôtes VMware ESX/ESXi connectés à un réseau. vCenter Server dirige les opérations sur les machines virtuelles et les hôtes de machine virtuelle (les hôtes ESX/ESXi).

vCenter Server est un service Windows unique installé pour s'exécuter automatiquement. Il fonctionne en continu en arrière-plan. Il effectue ses activités de surveillance et de gestion même si aucun vSphere Client n'est connecté et si personne n'est en session sur l'ordinateur où il réside. Vous pouvez installer vCenter Server dans une machine virtuelle Windows sur un hôte ESX/ESXi, ce qui lui permet de tirer parti de la disponibilité élevée que procure VMware HA.

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V' Modules de vCenter Server : Applications qui apportent des fonctions complémentaires à vCenter Server. Normalement, les modules comportent un composant serveur et un composant client.

V' Base de données vCenter Server : Zone de stockage permanente pour conserver le statut de chaque machine virtuelle, hôte, et utilisateur géré de l'environnement vCenter Server. Cette base de données peut être locale ou distante du système vCenter Server.

La base de données est installée et configurée lors de l'installation de vCenter Server.

Si vous accédez à votre hôte ESX/ESXi directement via vSphere Client, et non pas via un système vCenter Server et un vSphere Client associé, vous n'utilisez pas de base de données vCenter Server.

V' Agent vCenter Server : Sur chaque hôte géré, logiciel qui recueille, communique et exécute les actions provenant de vCenter Server. L'agent vCenter Server est installé la première fois qu'un quelconque hôte est ajouté à l'inventaire vCenter Server.

V' Agent hôte : Sur chaque hôte géré, logiciel qui recueille, communique et exécute les actions reçues via vSphere Client. Il est installé dans le cadre de l'installation ESX/ESXi.

II.5.3. Composants facultatifs de vCenter server

Certains composants facultatifs de vCenter Server sont incorporés et installés avec le produit de base, mais nécessitent une licence distincte.

De ce fait, comme nous l'avons souligné dans la délimitation de notre sujet, nous allons donc beaucoup plus parler dans cette partie de la redondance des serveurs virtuels pour assurer la disponibilité en continue c'est-à-dire sans aucune interruption.

Voici donc les fonctions facultatives et majeures de vCenter Server²³ :

V' vMotion : Fonction qui permet de déplacer des machines virtuelles en service d'un hôte ESX/ESXi à un autre sans interruption de service. Elle nécessite la gestion des licences à la fois sur les hôtes source et cible. vCenter Server coordonne centralement toutes les activités de vMotion.

²³ http://www.vmware.com/fr/support/pubs, 25 juin 2014, 9h19'

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? Storage vMotion : Fonction qui permet de déplacer les disques et le fichier de configuration d'une machine virtuelle en service d'une banque de données à une autre sans interruption de service. Elle nécessite aussi la gestion de licences sur l'hôte de la machine virtuelle.

? VMware HA : Fonction qui active un cluster²⁴ avec disponibilité élevée. Si un hôte tombe en panne, toutes les machines virtuelles qui fonctionnaient sur cet hôte sont promptement redémarrées sur différents hôtes du même cluster. Quand vous activez le cluster pour la disponibilité élevée (HA), vous indiquez le nombre d'hôtes qui doit pouvoir récupérer. Si vous indiquez [1] comme nombre de pannes d'hôte autorisé, HA maintient assez de capacité sur l'ensemble du cluster pour tolérer la panne d'un hôte. Toutes les machines virtuelles en service sur cet hôte peuvent être redémarrées sur les hôtes restants.

? Tolérance aux pannes de VMware : VMware Fault Tolerance assure la disponibilité continue des machines virtuelles en créant et maintenant une VM secondaire identique à la VM primaire et disponible en permanence pour la remplacer en cas de situation de basculement.

? VMware Data Recovery : VMware Data Recovery est une solution de sauvegarde et récupération sur disque qui assure aux machines virtuelles la protection totale des données. VMware Data Recovery est entièrement intégré à VMware vCenter Server afin de permettre la gestion centralisée et efficace des tâches de sauvegarde et bénéficie de la déduplication des données afin de réduire l'utilisation du disque.

II.6. Editions de VMware vSphere

Les éditions vSphere proposent différentes combinaisons de fonctionnalités et de droits à la mémoire vRAM²⁵ à des tarifs différents. Ainsi, les clients peuvent facilement acquérir des licences vSphere en fonction de leurs besoins spécifiques en termes d'évolutivité, de taille d'environnement et de scénarios d'utilisation.

²⁴ http://fr.wikipedia.org/wiki/Cluster, 25 juin 2014, 10h08'

²⁵ Patient BOMBATI.; Administration sous Windows Server, ESIS SALAMA, G3, Cours inédit.

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Voici donc les éditions de cette technologie²⁶ :

VMware vSphere Standard est une solution d'entrée de gamme de consolidation de serveurs, qui réduit considérablement les coûts matériels et accélère le déploiement des applications. Chaque licence de l'édition Standard donne droit à 32 Go de vRAM.

VMware vSphere Enterprise est une solution éprouvée qui optimise les ressources informatiques, assure la continuité d'activité économique et simplifie les opérations informatiques par l'automatisation. Chaque licence de l'édition Enterprise donne droit à 64 Go de mémoire vRAM.

VMware vSphere Hypervisor est un produit gratuit permettant de faire vos premiers pas dans la virtualisation sans devoir investir. vSphere Hypervisor fournit uniquement des fonctions de virtualisation élémentaires.

Il permet de virtualiser des serveurs et d'exécuter des applications sur des machines virtuelles. vSphere Hypervisor ne peut pas se connecter à VMware vCenter Server. Son administration ne peut donc pas être centralisée. vSphere Client permet aux utilisateurs de gérer des hôtes vSphere Hypervisor individuels à distance.

VMware vSphere Desktop est une nouvelle édition de vSphere conçue pour gérer les licences vSphere dans des déploiements de VDI. vSphere Desktop fournit toutes les fonctionnalités de vSphere Enterprise Plus ainsi qu'un droit à une vRAM de capacité illimitée.

II.7. Redondance des serveurs virtuels

Qu'elles soient prévues ou imprévues, les interruptions de service engendrent des coûts considérables et les solutions assurant des niveaux élevés de disponibilité ont toujours été chères et difficiles à implémenter et à gérer.

Les logiciels de VMware vient assurer facilement et à moindre coût un niveau élevé de disponibilité pour les applications importantes. Avec vSphere, les entreprises peuvent augmenter facilement le niveau de disponibilité de base assuré pour toutes les applications et fournir des niveaux élevés de disponibilité plus facilement et à moindre frais.

²⁶ Livre blanc VMware vSphere 5.0

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Comme inconvénient majeurs, nous savons désormais très bien que si la machine qui héberge tous les OS s'arrête ou si la montée en charge d'une application est flagrante, la situation peut vite tourner au cauchemar.

De ce fait nous devons vite trouver une façon pour pouvoir contourner ce problème ; et comme VMware vSphere vient avec différents outils parmi lesquels nous avons le module vMotion, Storage vMotion qui permettent aux entreprises de réduire les interruptions de service prévues car les charges de travail d'un environnement VMware peuvent être déplacées dynamiquement d'un serveur physique à un autre serveur physique ou sur d'autres stockages sous-jacents sans interruption de service. Les administrateurs peuvent effectuer plus rapidement des opérations de maintenance entièrement transparentes, sans devoir planifier des plages de maintenance peu pratiques.

Si l'hyperviseur en lui-même est gratuit et nous permettra d'implémenter un petit environnement de test ou de développement, toutes les fonctionnalités avancées sont payantes (vCenter, HA, vMotion,...). Même la sauvegarde d'une machine virtuelle via les API VMware nécessite d'avoir une licence VMware.

Les 1ers packs VMware sont disponibles à partir de 800€ environ²⁷.

II.7.1. Module vMotion

Le vMotion est un module de la suite VMware vSphere qui permet de migrer des machines virtuelles à chaud sans qu'il y ait d'interruption de service. Bien entendu, il est possible également de migrer à froid une machine virtuelle.

FIG.10.- Migration des serveurs virtuels

²⁷ http://syskb.com/comment-installer-vmware-vsphere-esxi-5/ , 11 août 2014, 19h42'

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II.7.2. Types de migration

Il en existe deux :

? La migration à chaud : Avec ce type de migration, on déplace la machine virtuelle en temps réel ; c'est-à-dire pendant qu'elle est en fonctionnement on peut la déplacer d'un hôte ESX physique vers un autre. C'est d'ailleurs la particularité de VMware vSphere.

? La migration à froid : Avec la migration à froid, on ne peut déplacer la machine virtuelle d'un hôte ESX vers un autre seulement lorsqu'elle est éteinte. Ce type de migration est utilisé par Microsoft Hyper-V.

Dans la suite de notre travail, nous ne verrons que la migration à chaud bien qu'il nous soit vraiment difficile de pouvoir mettre en place cet outil par manque de matériel adéquat ; tout de même, nous ne manquerons pas de vous donner des explications détaillées sur ce dernier, c'est-à-dire sur sa configuration ainsi que sa mise en place.

Pour pouvoir effectuer une migration à chaud d'une machine virtuelle d'un hôte ESX vers un autre, il faut que la machine virtuelle soit stockée sur une banque de données qui est commune aux hôtes ESX. Par exemple, la banque de données peut être un partage réseau de type NFS.

Pour rappel, une banque de données est un conteneur qui permet de stocker des objets d'inventaires (par exemple : hôtes ESX) mais aussi, et surtout, des machines virtuelles. Ce conteneur peut être un disque dur interne à votre serveur.

En effet, lors de la migration à chaud, la VM ne sera pas mise en pause (sinon la migration à chaud n'aurait pas grand intérêt) mais ce qui est vraiment intéressant c'est de voir qu'il n'y a même pas d'interruption réseau. Lorsqu'on lance un Ping²⁸ vers un autre équipement du réseau juste avant de lancer la migration on peut observer qu'il n'y a aucune perte, aucune coupure.

²⁸ Cédric LUBANZA. ; Réseau, ESIS SALAMA, G3 ; Cours inédit.

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II.7.3. Architecture réseau avec vMotion intégré

FIG.11. - Architecture réseau avec vMotion intégré

Pour une virtualisation redondante il est donc capital de dupliquer les machines virtuelles. Dans tous les cas la virtualisation des serveurs n'est pas à prendre à la légère et doit être mûrement réfléchie.

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