C'est quoi la virtualisation ? Hyperviseur, VM et conteneur

La virtualisation est une technique qui découpe un ordinateur physique en plusieurs machines virtuelles (VM) isolées, chacune avec son processeur, sa mémoire, ses disques, ses cartes réseau et son propre système d'exploitation. Le logiciel qui crée ces machines et leur partage le matériel s'appelle l'hyperviseur. Ce chapitre définit le vocabulaire, explique comment un processeur moderne fait tourner plusieurs systèmes à la fois, distingue les hyperviseurs de type 1 et de type 2, et compare les machines virtuelles aux conteneurs.

Hôte, invité, hyperviseur : le vocabulaire

Quatre mots reviennent dans tout le cours. Apprends-les tout de suite, avec leur équivalent anglais que tu liras dans les interfaces.

Une machine virtuelle ne sait pas, en principe, qu'elle est virtuelle. Windows Server, installé dans srv-ad, voit un processeur, de la mémoire, un contrôleur de disque, une carte réseau : il s'installe et fonctionne comme sur un serveur physique. C'est l'hyperviseur qui intercepte et distribue ses accès au vrai matériel.

Pour l'hyperviseur, une VM, c'est essentiellement deux choses : un fichier de configuration (combien de cœurs, combien de mémoire, quelles cartes réseau) et un ou plusieurs disques virtuels, des fichiers ou des volumes qui contiennent tout le système de la VM. C'est ce qui rend les VM si pratiques : on les copie, on les sauvegarde, on les déplace d'un hôte à l'autre comme des fichiers.

Pourquoi les entreprises virtualisent

Avant la virtualisation, la règle était « un service, un serveur » : un serveur physique pour l'annuaire, un pour les fichiers, un pour l'application de gestion. Chacun passait l'essentiel de son temps à attendre, avec un processeur occupé à 5 ou 10 %. La virtualisation regroupe ces services sur quelques hôtes bien remplis : c'est la consolidation.

La virtualisation a aussi ses limites. Un hôte qui tombe arrête toutes ses VM d'un coup : il devient un point unique de défaillance, qu'on traite par le cluster et la haute disponibilité. Les VM se partagent le même matériel : une VM trop gourmande ralentit ses voisines. Et l'hyperviseur, qui contrôle tout, devient une cible de choix pour un attaquant : son accès doit être protégé plus que tout le reste (chapitre 11).

Comment un processeur fait tourner plusieurs systèmes

Un système d'exploitation est écrit pour être seul maître du matériel : il programme lui-même la mémoire, les interruptions, les entrées-sorties. Pour en faire tourner plusieurs, l'hyperviseur doit s'interposer sans les ralentir. Trois techniques, apparues l'une après l'autre, coexistent aujourd'hui.

La virtualisation assistée par le matériel. Depuis le milieu des années 2000, les processeurs ont des instructions dédiées : Intel VT-x et AMD-V (appelé SVM dans l'UEFI des cartes AMD). Le processeur exécute directement le code de la VM et rend la main à l'hyperviseur seulement quand l'invité tente une opération sensible. S'y ajoute la traduction d'adresses de second niveau (SLAT : EPT chez Intel, NPT ou RVI chez AMD), qui laisse le processeur traduire lui-même les adresses mémoire de chaque VM. Sans ces fonctions, activées dans l'UEFI, la plupart des hyperviseurs actuels refusent de démarrer une VM.

La paravirtualisation des périphériques. Simuler une vraie carte réseau Intel ou un vrai contrôleur de disque, registre par registre, coûte cher. Les hyperviseurs proposent donc des périphériques « conscients d'être virtuels », avec un pilote spécial dans l'invité. Sous Proxmox VE, ce sont les périphériques VirtIO : carte réseau VirtIO, contrôleur de disque VirtIO SCSI. Linux a ces pilotes de base ; Windows a besoin de les recevoir, depuis un ISO de pilotes (chapitre 6).

L'agent invité. Un petit service installé dans la VM (le QEMU Guest Agent sous Proxmox, les VMware Tools chez VMware, les services d'intégration chez Hyper-V) dialogue avec l'hyperviseur : il remonte l'adresse IP de la VM, l'arrête proprement à la demande et fige ses systèmes de fichiers pendant une sauvegarde.

Proxmox VE assemble deux logiciels libres du monde Linux : KVM (Kernel-based Virtual Machine), un module du noyau Linux qui utilise VT-x ou AMD-V, et QEMU, qui simule le reste de la machine (carte mère, disques, cartes réseau). C'est le même couple qui fait tourner une grande partie des clouds publics.

Hyperviseur de type 1 et de type 2

On classe les hyperviseurs selon ce qu'il y a sous eux.

Type 1 (natif, bare metal). L'hyperviseur s'installe directement sur le serveur, à la place d'un système d'exploitation classique. Il n'y a rien entre lui et le matériel, ce qui donne les meilleures performances et la plus petite surface d'attaque. On l'administre à distance, par une interface web ou une console. C'est le type des serveurs d'entreprise : Proxmox VE, VMware ESXi, Microsoft Hyper-V, XCP-ng.

Type 2 (hébergé, hosted). L'hyperviseur est une application installée sur un système existant, Windows, macOS ou Linux. Il dépend de ce système pour accéder au matériel, et partage la machine avec tes autres logiciels. C'est le type des postes de travail : Oracle VirtualBox, VMware Workstation Pro, Parallels Desktop, UTM sur Mac.

Machine virtuelle ou conteneur

Un conteneur isole une application et ses dépendances sans simuler de matériel ni démarrer de noyau : tous les conteneurs d'un hôte partagent le noyau de son système. Le noyau leur donne à chacun une vue séparée des processus, du réseau, des utilisateurs et des fichiers (les namespaces) et limite leurs ressources (les cgroups).

Il existe deux familles de conteneurs, que tu dois distinguer :

• les conteneurs système, comme LXC, qui ressemblent à une petite machine Linux complète : un système de démarrage, des services, des utilisateurs, une connexion SSH. Proxmox VE les gère comme des VM légères (chapitre 7) ;
• les conteneurs d'application, comme ceux de Docker ou Podman, qui font tourner un seul processus construit à partir d'une image. On les décrit dans un fichier et on les recrée au lieu de les réparer (cours Docker).

Les autres formes de virtualisation

Le mot « virtualisation » s'applique à bien d'autres choses que les serveurs. Tu les croiseras dans les sujets et en entreprise :

La virtualisation dans le référentiel du BTS SIO

La virtualisation n'a pas d'épreuve à elle, mais elle est partout :

• Bloc 1, épreuve E5 (commune aux deux options) : l'environnement technologique exigé comporte « deux serveurs, éventuellement virtualisés », sous deux systèmes différents dont un libre (environnement de l'E5). Tes premières réalisations tournent donc souvent dans des VM.
• Bloc 2 SISR, épreuve E6 : la virtualisation figure dans les savoirs technologiques, avec la disponibilité et la qualité de service. Une réalisation construite sur des VM est acceptée ; une réalisation réduite à une simulation Packet Tracer ne l'est pas (environnement de l'E6 SISR).
• Bloc 3, épreuve E7 : les sujets d'E7 SISR parlent de sauvegardes de VM, de snapshots, de plans de reprise ; celui de 2026 portait sur Proxmox Backup Server (annales de l'E7 SISR).

Exercices

Exercice 1 sur 4 Le bon vocabulaire Réussi À revoir

Complète chaque phrase avec le bon terme : hôte, invité, hyperviseur, disque virtuel, conteneur, agent invité.

1. Le serveur physique pve2, avec son processeur de 16 cœurs et ses 128 Go de RAM, est un …
2. Windows Server 2025, installé dans la VM srv-fichiers, est le système …
3. Proxmox VE est l'… qui partage le matériel de pve2.
4. Le fichier vm-178-disk-0.qcow2 qui contient tout le système de srv-fichiers est un …
5. Le service qui permet à Proxmox de connaître l'adresse IP de srv-fichiers est l'…
6. Un environnement Debian isolé, qui démarre en une seconde et utilise le noyau de pve2, est un …

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1. hôte ; 2. invité ; 3. hyperviseur ; 4. disque virtuel ; 5. agent invité (QEMU Guest Agent) ; 6. conteneur (un conteneur système LXC).

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Exercice 2 sur 4 Type 1 ou type 2 ? Réussi À revoir

Classe chaque produit et justifie en une phrase : Proxmox VE, Oracle VirtualBox, VMware ESXi, Hyper-V activé sur Windows 11 Pro, VMware Workstation Pro, XCP-ng, Parallels Desktop.

Voir la réponseMasquer la réponse de l'exercice 2

• Type 1 : Proxmox VE (Debian avec KVM, installé directement sur le serveur), VMware ESXi (installé sur le matériel), Hyper-V même sur Windows 11 Pro (l'hyperviseur démarre avant Windows, qui devient la partition parente), XCP-ng (hyperviseur Xen installé sur le matériel).
• Type 2 : VirtualBox, VMware Workstation Pro et Parallels Desktop, qui sont des applications installées sur un Windows, un Linux ou un macOS existant.

Tu avais trouvé ?

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Exercice 3 sur 4 VM ou conteneur ? Réussi À revoir

Le service informatique de Sorbier doit héberger les services suivants. Pour chacun, choisis une VM ou un conteneur LXC et justifie.

1. Un second contrôleur de domaine Active Directory.
2. Un pfSense pour un réseau de test.
3. Un petit serveur web interne Nginx qui affiche les horaires des tournées.
4. Le serveur srv-journaux, qui centralise les journaux de sécurité de toute l'entreprise.
5. Un environnement jetable pour tester un script Bash.

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1. VM : Windows Server ne tourne pas dans un conteneur Linux.
2. VM : pfSense repose sur FreeBSD, un autre noyau que celui de l'hôte Linux.
3. Conteneur : un service Linux léger, sans besoin d'isolation particulière, démarre vite et consomme peu.
4. VM : c'est un serveur de sécurité, cible des attaquants qui veulent effacer leurs traces ; une isolation forte, avec son propre noyau, est préférable. Il a aussi besoin de ressources importantes et stables.
5. Conteneur : on le crée en quelques secondes, on le détruit après le test.

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Exercice 4 sur 4 Avantages et limites Réussi À revoir

Le directeur de Sorbier hésite : « Si on met tous nos serveurs sur trois machines, une panne coupera tout, non ? » Réponds-lui en cinq ou six lignes : un avantage économique, un avantage technique, le risque qu'il pointe et la façon de le réduire.

Voir la réponseMasquer la réponse de l'exercice 4

Réponse type : « La virtualisation réduit le nombre de serveurs physiques (moins d'achats, d'électricité et de place) et permet de déployer, sauvegarder et restaurer un serveur beaucoup plus vite. Vous avez raison sur le risque : un hôte qui tombe arrête toutes ses machines virtuelles. C'est pour cela qu'on installe trois hôtes en cluster, avec un stockage partagé : si l'un tombe, ses VM redémarrent automatiquement sur les deux autres en quelques minutes, à condition que les deux restants aient assez de mémoire pour les accueillir. Les sauvegardes, sur un serveur séparé, protègent en plus contre la perte du stockage. »

Tu avais trouvé ?

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