VMWare Virtual Desktop Infrastructure
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Ce site présente la solution VMWare infrastrucure. Il a été réalisé dans le cadre des exposés système et nouvelles technologies réseaux dirigés par Dominique Revuz et Etienne Duris, professeurs dans la filière Informatique et Réseaux du dispositif Ingénieurs 2000
Auteur
Cet exposé a été réalisé par Pierre-Alain Failler en décembre 2008.
Introduction
Cet exposé, réalisé dans le cadre des exposés système de la filière informatique et réseaux d'Ingénieurs 2000 de l'université de Marne-La-Vallée, présente la solution VMWare Virtual Desktop Infrastructure.
VMWare Virtual Desktop Infrastructure est une suite logicielle permettant de gérer et d'optimiser la virtualisation des postes clients d'une entreprise. Elle permet entre autres :
- La gestion centralisée des machines virtuelles
- L'optimisation de l'utilisation des ressources physiques
- La mise à disposition rapide d'un poste de travail
- La décentralisation des postes de travails
- La Haute disponibilité des services
Je vais dans un premier temps vous présenter les solutions existantes pour proposer des postes clients légers, je présenterai ensuite la virtualisation et ses principes, puis les différents éléments composant la solution, enfin je conclurai par les avantages et inconvénients de cette technologie.
Principes de la mise en place de postes clients légers
Définition
Un client léger est un ordinateur qui, dans une architecture client-serveur, n'a presque pas de logique d'application. Il dépend donc surtout du serveur central pour le traitement des données. Cet ordinateur est minimaliste et peut embarquer des périphériques.
Objectifs
Cette technique est souvent utilisée pour atteindre les objectifs suivants :
- Diminuer les couts : le coût principal est le serveur central, ensuite les clients sont bon marché
- Faciliter la gestion : au lieu de gérer un parc de clients, on gère seulement un serveur central
- Répondre à des problématiques de sécurité : Les données sont stockées sur le serveur, les clients ne contiennent aucune donnée
Protocoles ICA / RDP
Independent Computing Architecture et Remote Desktop Protocol sont aujourd'hui deux protocoles similaires. RDP a été créé par Microsoft pour concurrencer ICA. Voici les caractéristiques communes :
- Protocoles propriétaires (il existe des implémentations libres)
- Export de l'affichage d'un serveur vers un client
- Export du flux sortant de la carte son vers un client
- Import des périphériques de type clavier souris
- Protocole sécurisable par le protocole SSL
Source : www.youtube.com/watch?v=J_i_EpZHMLc
Limites
Ces deux protocoles souffrent de lacunes en multimédia (microphones, affichage de vidéo, flash ...). En effet, les périphériques audios ne sont gérés que dans un sens du serveur vers le client.En ce qui concerne, l'affichage de vidéos ou d'animations flash, ces protocoles n'arrivent pas à proposer un taux de rafraichissement suffisamment élevé pour que les contenus soit "agréables" à regarder.
Ces protocoles ont traditionnellement été installés sur des systèmes d’exploitation de type serveur (Windows, NT 4.0,2000 ...) partagé entre n utilisateurs. Cette contrainte implique que les utilisateurs partagent le même système d'exploitation et le même matériel. Dans ce genre d'installation, les administrateurs doivent déterminer une configuration qui doit répondre au mieux au besoin de chaque utilisateur. Ceux-ci ne pourront pas, ensuite, changer leur configuration.
Le fait d'utiliser des systèmes d'exploitation de type "serveur" pose des problèmes de compatibilité avec les applications. En effet, beaucoup d'application nécessitent le droit d'écriture dans leur répertoire Program Files, or s'il y a une utilisation parallèle d'un logiciel il se peut que l'application rencontre des problèmes d'accès concurrents. De plus, l'utilisation des systèmes de type Windows XP et/ou Vista est impossible.
Principes de la virtualisation
Définition
Définition Wikipédia : Ensemble des techniques matérielles et/ou logicielles qui permettent de faire fonctionner sur une seule machine plusieurs systèmes d'exploitation et/ou plusieurs applications, séparément les uns des autres, comme s'ils fonctionnaient sur des machines physiques distinctes.
Clonage / Sauvegarde
Une machine virtuelle est stockée sous la forme de quelques fichiers contenant la configuration matérielle, et le disque dur virtuel. Ceci permet de cloner une machine virtuelle en la copiant simplement sous un autre nom. Cela nous permet également d'effectuer simplement des sauvegardes de nos machines virtuelles.
Une machine virtuelle peut être copiée à chaud ou à froid. Il faudra quand même, dans le cas d'une copie à chaud figer l'image du disque, pour s'assurer de l'intégrité des données.
Persistance
Le disque dur d'une machine virtuelle peut être figé. La machine virtuelle pourra toujours être utilisée, cette propriété sera transparente pour elle. Ceci est rendu possible par la création d'une seconde image disque qui contiendra le différentiel entre les donnés enregistrées sur le disque virtuel et l'état actuel du disque en exécution vue par la machine virtuelle.
Figure 1: Mécanisme de persistance
Cette fonctionnalité permet de s'assurer qu'une machine virtuelle redémarre à chaque fois dans le même état. Elle peut aussi servir à économiser de l'espace dans le cas où plusieurs machines se partagent la même image.
Fonctionnalitées VMware
Ce chapitre va décrire des fonctionnalités qui sont propres à l'utilisation VMware ESX Server 3.5.Partage des ressources
VMotion est un service qui permet de transférer une machine virtuelle lancée d'un serveur ESX vers un autre. Cette manipulation est possible si la machine virtuelle se trouve sur un espace de stockage partagé et que les serveurs se trouvent dans le même clusteur. Les serveurs source et cible peuvent ainsi accéder simultanément à la machine virtuelle. Lors du passage de la machine virtuelle d'un serveur à l'autre, seule la RAM est transférée. VMWare DRS découle directement de VMotion et permet un basculement automatique des machines virtuelles entre les serveurs pour optimiser la charge. Cette technologie permet d'uniformiser l'utilisation des différents serveurs d'exécution.
Figure 2: Architecture de partage des ressources
Haute disponibilité
Ce service permet la haute disponibilité des machines virtuelles, il déplace automatiquement des machines virtuelles lorsqu’un serveur physique tombe en panne. Ce basculement sera immédiat dès la défaillance du serveur. Cependant, l'exécution des machines virtuelles sera coupée, et devra donc reprendre sur un autre serveur. Cette technologie nécessite comme pour VMotion que les images des machines virtuelles soient stockées sur un disque accessible à tous les serveurs d'exécution.
Figure 3: Redémmarage des machines virtuelles sur d'autres serveurs
Virtualisation des postes de travail
La virtualisation des postes de travail permet d'utiliser les avantages de la virtualisation, pour administrer des postes de travail légers. Les administrateurs vont pouvoir proposer des postes de travail qui sont conformes aux habitudes des utilisateurs, c'est à dire qu'ils pourront proposer des systèmes d'exploitation de type Desktop ( Windows XP ou Vista par exemple).
L'utilisation de système de type Desktop, va apporter à chaque utilisateur un système dédié. Malgré que cela soit une contrainte, cela va permettre de rendre les utilisateurs administrateur de leurs machines. Seules les applications nécessitant des périphériques physiques (tel que des cartes graphiques par exemple) resteront inutilisables.
Broker
Pour rediriger les clients vers leur machine virtuelle dédiée, il faut utiliser un broker. Le broker est l'application centrale d'une solution de virtualisation des postes clients. En plus, de présenter aux clients leurs machines, les brokers proposent d'autres fonctionnalités qui vont de l'ajout de fonctionnalités multimédia à l'ajout de fonctionnalités de gestion destinées aux administrateurs.
Fonctionement d'un Broker
Lorsqu'un client veut accéder à sa machine virtuelle, voici ce qui se passe :
- Le client contacte le broker, en fournissant ces identifiants et mot de passe
- Le broker si besoin met à jour ces informations à propos de l'état des machines virtuelles, si besoin démarre la machine virtuelle de l'utilisateur
- Le broker envoie l'IP de la machine virtuelle
- Le client se connecte à sa machine virtuelle
Attention : les protocoles présents sur le schéma ne sont seulement valables que pour la solution VMware.
Figure 4 : fonctionnement d'un Broker
Virtual Desktop Manager
Virtual Desktop Manager est le broker de la solution Virtual Desktop Manager.
Fonctionnalités de VDM
Voici les principales carractéristiques de la solution implémentée par VMware :
- Permet de gérer uniquement des machines virtuelles Windows XP et Vista
- Gére les politiques de connexion des clients et des machines virtuelles
- Connection distantes
Politique de connexion
Virtual Desktop Manager permet de définir plusieurs types de politiques de connexion: Voici les principales carractériques de la solution de chez VMware :
- dynamique : l'utilisateur est redirigé dans un pool de vm.
- statique : l'utilisateur est orienté vers sa machine virtuelle.
- choix : l'utilisateur choisit une configuration parmis celles qui lui sont attribuées.
Connexion distante
Une des originalités de la solution VMware est que l'on peut rendre accessibles les postes de travail sur internet. Cela est possible grâce à l'installation d'un second serveur VDM directement connecté à internet. Les utilisateurs pourront alors se connecter à un portail WEB qui leur permettra de s'authentifier puis ouvrira un client RDP. Cette solution est compatible Windows, Linux et Mac OS X.
Architecture Virtual Desktop Infrastructure
Virtual Desktop Infrastructure est une solution qui inclut produits VMware suivants:
- VMware ESX : logiciel d'exécution des machines virtuelles.
- VMware VirtualCenter : outil d'administration des serveurs ESX.
- VMware VDM : outil d'administration de la virtualisation des postes clients.
Figure 5 : Architecture de la solution VDI
Terminaux légers
Pour utiliser VDI, il faut se procurer des terminaux compatibles (la liste est disponible sur le site de VMware), le prix de ceux-ci démarre à 180€. Si l'on veut profiter des solutions de redirections des ports USB ou encore de l'optimisation du protocole RDP (ou ICA), il faut choisir des terminaux Wyse, la tarification de ceux-ci commence à 260€.
Optimisation RDP
Il existe quelques solutions de protocoles permettant de couvrir les lacunes du protocole RDP, je présente ici la technologie Wyse car elle sera intégrée dans les prochaines versions de VDI.
Wyse a développé la suite Wyse TCX qui contient les éléments suivants :
- Wyse TCX Multimedia : optimise l'affichage des flux vidéos et améliore la qualité audio
- Wyse TCX Rich Sound : permet d'utiliser un micro sur un terminal
- Wyse TCX USB Virtualizer : permet d'utiliser les ports USB d'un terminal (attention les périphériques nécessitant de hauts débits ou peu de temps de réponse risque de ne pas fonctionner correctement)
- Wyse TCX Multi-display : permet d'exporter l'affichage sur quatre écrans distincts
Voici la différence qui existe sans ou avec optimisation lorsque l'on regarde une vidéo :
Source : http://www.youtube.com/user/patrickrouse
Coût de la solution
Pour faire fonctionner la solution VMware, il va falloir, en plus que de se procurer des serveurs, obtenir des licences auprès de 3 vendeurs, VMware, Wyse et Microsoft. De plus, il faudra acheter des terminaux Wyse.Licences VMware
Il est possible d'obtenir les packs suivants :
- Starter Kit : contient les licences pour VDM avec 10 clients, ainsi qu’une version spéciale de VirtualCenter permettant de gérer 3 serveurs ESX
- Bundle : contient les licences pour VDM avec 100 clients, ainsi qu’une version spéciale de VirtualCenter permettant de gérer cette fois-ci un nombre illimité de serveurs serveurs ESX
- VDM : contient les licences pour VDM avec 100 clients, il faudra déjà posséder les licences VirtualCenter et ESX
Voici la tarification:
Matériel et licences Wyse
Comme précisée précédemment, la tarification des terminaux Wyse pour VDI commence à 260€. Ensuite, il faudra ajouter le prix des licences nécessaires pour utiliser les technologies Wyse TCX. Ces licences coutent 20$ par terminal.
Licences Windows
Si l'on veut fournir des Windows XP aux utilisateurs, il suffira d'obtenir Windows XP Professionel (non OEM) pour un coût de 269€. On peut fournir légalement 4 utilisateurs avec cette licence.
Si l'on veut fournir des Windows Vista, c'est plus compliqué il falloir obtenir une licence de type Vista Enterprise Centralized Desktop qui a différentes tarifications :
- Si l'on utilise un client lourd, cela coutera une licence Vista Enterprise (non OEM) à 279€ puis payer un abonnement de 23$/an
- Si l'on utilise un client léger, cela coutera un abonnement de 110$/an
Dimensionement
Les performances des solutions de virtualisations de postes clients ne sont pas très bonnes si on les compares à des solutions classiques permettant d'utiliser des terminaux. En effet, un serveur équipé de Windows Server 2003 Terminal Server sera capable de s'occuper d'environ 2 à 3 fois plus de clients que s'il herbergait la solution VDI.
Ensuite le dimensionnement d'une ferme de serveurs partagé est difficile à réaliser, en effet il faut avoir une connaissance précise de l'utilisation qui va en être faite.Pour nous aider dans cette démarche VMware à publier une étude montrant les limites de sa solution. Cette étude à été réaliser sur un serveur ESX disposant d'un AMD Opteron 2.2GHz ( dual-core) et 16 GB de RAM. Ils ont simulé deux types d'utilisations :
- Utilisation légère : navigation sur internet
- Utilisation lourde : utilisation de Microsoft Office 2003
Le résultat de cette étude est le suivant :
Cette étude montrait qu'avec cette configuration le processeur était l'élément bloquant. Cependant, dans une architecture virtualisée en général, il ne faut négliger ni les accès disques, ni les accès réseau, ni l'allocation de la mémoire et bien le ou les processeurs.
Conclusion
Les technologies de virtualisation des postes clients sont en plein développement. En effet, celles-ci permettent d'allier les avantages de la gestion centralisée et les avantages des ordinateurs personnels.
Je vous ais présenter la technologie VMware Virtual Desktop Infrastructure qui la solution du leadeur de la virtualisation, mais il en existe d'autres notamment la solution Citrix XenApp. Il existe aussi une multitude de brokers. Il faudra donc bien définir c'est besoin avant d'installer une solution de ce type afin de choisir la bonne.
Voici les avantages et inconvénients qui carractèrisent la solution VMware Virtual Desktop Infrastructure :Avantages
- -40 % de consommation électrique
- Gestion centralisée
- Fonctionnalités de la virtualisation
- Isolation des données
Désavantages
- Seulement Windows est supporté
- USB limité pour l’instant
- Éviter les applications trop gourmandes
- Graphistes s’abstenir
Références
Produits :
-
Site du constructeur VMWare :
http://www.vmware.com -
Site du produit VDI :
http://vmware.com/products/vdi/ -
Site du produit Wyse TCX :
http://www.wyse.com/products/software/tcx/index.asp
Wikipedia [FR] :
- Définition de la virtualisation :
http://fr.wikipedia.org/wiki/Virtualisation - Sur VMWare :
http://fr.wikipedia.org/wiki/VMWARE
Sources des vidéos :
-
Vidéo comparant les protocoles ICA/RDP :
www.youtube.com/watch?v=J_i_EpZHMLc -
Vidéo montrant l'intêret de l'optimisation RDP :
http://www.youtube.com/user/patrickrouse
Site généraliste dans le domaine :
-
Site traitant de la virtualisation des postes clients :
http://www.brianmadden.com/ -
Site traitant des clients léger et de virtualisation :
http://www.thincomputing.net/