La paravirtualisation

Je vais continuer et finir la série d’articles présentant les différents types de virtualisation. J’ai déjà eu l’occasion de proposer une classification des différents types de virtualisation et de parler de la virtualisation totale ainsi que de la virtualisation matérielle assistée. Je vais continuer en vous parlant de paravirtualisation. J’ai déjà eu l’occasion d’évoquer la notion de paravirtualisation dans la présentation de Xen que j’avais faite il y a quelques temps.

L’idée de base des précédents types de virtualisation était de faire croire au système d’exploitation qu’il s’exécutait sur une machine physique alors que ce n’était pas le cas. Cette technique est la technique la plus évidente lorsqu’on essaye de virtualiser des systèmes d’exploitation principalement propriétaires ce qui est le cas de VMWare par exemple. Il s’agit d’une méthode qui permet de centraliser toutes les fonctionnalités de virtualisation dans un seul endroit, à savoir la couche de virtualisation. L’inconvénient de cette méthode est que la couche de virtualisation devient rapidement très lourde avec la quantité croissante du nombre de fonctionnalités à implémenter.

La paravirtualisation adopte une vision radicalement différente. Au lieu de chercher à faire croire aux systèmes d’exploitation qu’ils s’exécutent sur une machine physique, il est possible d’adapter le système d’exploitation à la couche de virtualisation. Ceci n’aurait bien évidemment pas été possible sans la présence de logiciels libres…

La paravirtualisation vise donc à modifier les systèmes d’exploitation pour communiquer avec un hyperviseur au lieu de communiquer avec une machine physique. Sur ce blog, je parlerais d’hyperviseur au sens de Xen ou d’Hyper-V. VMWare parle d’hyperviseur à tord et à travers mais il ne s’agit pas, selon moi, d’un vrai hyperviseur. En réalité, il s’agit d’un système d’exploitation hôte déguisé.

L’hyperviseur au sens de la paravirtualisation est en contact direct avec le matériel physique. Il est l’intermédiaire exclusif entre le matériel et les systèmes d’exploitation. Lorsqu’on se trouve donc dans un système de paravirtualisation, il n’y a plus de notion de système d’exploitation invité et de système d’exploitation hôte. Tous les systèmes d’exploitation sont virtualisés dans le sens où ils disposent d’un noyau adaptés à la couche de virtualisation. Tous les systèmes d’exploitation ne seront pas égaux pour autant, il est possible de donner des accès spécifiques à différents systèmes d’exploitation.

Les systèmes d’exploitation communiquent avec l’hyperviseur via des API de communication. Ces API de communication remplacent les traditionnels appels systèmes. Chaque couche de virtualisation dispose donc de sa propre API. Pour adapter un système d’exploitation à un hyperviseur, il faut donc intégrer son API au noyau. Cela explique en partie le passage en GPL des pilotes Hyper-V de Microsoft.

Au final, la paravirtualisation est une technique particulièrement innovante qui présente une approche plus efficace de la virtualisation. Les avantages de cette technique sont une perte de performance largement réduite par rapport à une virtualisation totale. L’inconvénient majeur est qu’il est nécessaire d’adapter les systèmes d’exploitation pour chaque couche de virtualisation. Afin de résoudre ce problème, il est possible de coupler paravirtualisation et virtualisation matérielle assistée comme dans Xen.