Activité : Utiliser un hyperviseur et des machines virtuelles

Situation

On vous demande d’installer et de tester un logiciel. Toutefois, après vous être renseigné sur son installation, vous vous appercevez qu’il peut entrer en conflit avec une application installée sur votre machine. Vous faire part de votre problème, mais il n’y a pas d’autre machine disponible, vous devez donc utiliser la votre. Un collègue vous suggère d’utiliser une machine virtuelle. Comme vous ne savez pas très bien de quoi il s’agit, vous décidez d’étudier la question.

Consigne

Durant ce travail, vous devez vous familiariser avec Oracle VM VirtualBox (hyperviseur de type 2). Vous devez notamment apprendre à créer une nouvelle machine et à modifier les paramètres d’une machine existante (nombre de CPU, capacité de la mémoire, firmware BIOS ou UEFI, etc.) et comprendre comment les ressources physiques la machine hôte (la machine sur laquelle fonctionne l’hyperviseur) limitent ces paramètres.

Vous devez également apprendre à créer, modifier et supprimer un disque dur virtuel (fichiers vmdk, vdi, vdh) et connecter / déconnecter un disque virtuel existant. Enfin, vous devez apprendre à connecter un fichier ISO au lecteur de CD/DVD de votre machine virtuelle et à la configurer.

Objectifs

À la fin de ce travail, vous devez :

  1. Connaître le principe de la virtualisation.
  2. Connaître des exemples d’hyperviseurs de type 2 (Oracle VM VirtualBox, WMware Worstation).
  3. Connaître des exemples d’utilisation d’un hyperviseur.
  4. Être capable de créer une nouvelle machine virtuelle.
  5. Être capable de modifier la configuration d’une machine virtuelle existante.
  6. Être capable d’attacher et de détacher une unité de stockage virtuelle
  7. Être capable de créer une nouvelle unité de stockage virtuelle.

Résultat attendu

  • Un document où vous aurez décrit vos observations et qui se présente sous la forme d’un aide-mémoire.

Ressources

Documents :

Logiciel :

Introduction

Dans le cadre de ce cours, nous allons utiliser un hyperviseur de type 2, c’est-à-dire un hyperviseur qui fonctionne sur le système d’exploitation de vos machines et qui va nous permettre d’installer les systèmes d’exploitation que nous allons étudier sur des machines virtuelles.

Nous avons choisi d’utiliser VM VirtualBox, un hyperviseur de type 2 libre (licence GPL2) et multi-plateforme (Windows, Linux, macOS et Solaris) actuellement développé par Oracle Corporation ainsi que VirtualBox Extention Pack qui permet d’utiliser des dispositifs USB 2 et dont la licence (PUEL) permet l’usage à titre privé ou à des fins d’éducation. WMware Workstation offre des fonctionnalités similaires, mais il n’est pas libre et ne peut pas être utilisé librement. VMware Workstation Player peut être utilisé librement, mais n’offre pas toutes les fonctionnalités nécessaires dans le cadre de ce cours.

Obtenir l’image ISO du DVD d’installation

Durant ce cours, vous aurez, à plusieurs reprises, besoin du CD d’installation d’Ubuntu. Pour commencer, lancez le téléchargement de l’image ISO de ce DVD sur votre machine et copiez-le également sur votre disque dur USB.

Créer une machine virtuelle

Pour créer une machine virtuelle, lancez l’application VirtualBox et cliquez sur le bouton Nouvelle. La figure 1 montre la boîte de dialogue qui vous invite à taper le nom de votre machine virtuelle et à choisir le type et la version du système d’exploitation que vous souhaitez installer.

Fig. 1 – Nouvelle machine virtuelle
Fig. 1 – Nouvelle machine virtuelle

Ce dernier point nécessite une petite explication. VirtualBox ou VMware Workstatation permettent de créer des machines virtuelles qui sont, du point de vue du système d’exploitation, en tout point semblable à une machine physique. Vous pouvez donc installer n’importe quel système d’exploitation pour Intel x86 32 bits ou 64 bits. Toutefois, en spécifiant le système d’exploitation que vous souhaitez installer, vous permettez à l’hyperviseur de configurer la machine virtuelle de la manière la plus optimale (capacité de la mémoire et du disque dur, type de la carte son, etc.).

Pour cette première machine, donnez-lui un nom (p. ex. vm01), sélectionnez Linux et Ubuntu 64 bits, puis cliquez continuer. Dans le deuxième écran de l’assistant, on vous demande de spécifier la taille de la mémoire principale; sélectionnez ou tapez 2048 Mio et cliquez Continuer.

Remarque : Si VirtualBox ne vous propose pas l’option Ubuntu 64 bits, vérifiez que le support matériel pour la virtualisation (Intel VT ou AMD-V) est activé dans la configuration du firmware (BIOS/UEFI) de votre machine.

Fig. 2 – Taille de la mémoire
Fig. 2 – Taille de la mémoire

L’étape suivante consiste à ajouter un disque dur virtuel. VirtualBox commence par vous demander si vous souhaitez créer un nouveau disque dur, utiliser un disque dur existant, ou ne rien faire pour le moment. Sélectionnez l’option Créer un disque dur virtuelle maintenant et cliquez Créer

Fig. 3 – Disque dur
Fig. 3 – Disque dur

Vous devez ensuite choisir le format du fichier du disque dur virtuel. Vous avez ici le choix entre les trois principaux formats supportés :

  • VDI : format natif de VirtualBox.
  • VHD : format de disque dur virtuel de Microsoft.
  • VMDK : format de disque dur virtuel de VMware.

Les trois formats offrent des fonctionnalités (allocation dynamique) et des performances similaires. Le choix d’un format plutôt qu’un autre n’a donc que peu d’importance. Pour cette machine nous allons choisir le format de VirtualBox : VDI.

Fig. 4 – Type de fichier de disque dur
Fig. 4 – Type de fichier de disque dur

On vous demande ensuite si vous souhaitez allouer l’espace du disque dur virtuel dynamiquement ou de manière fixe. Lorsque vous choisissez l’allocation fixe, VirtualBox crée un fichier de la taille du disque dur virtuel sur le disque dur physique de la machine. Cette option peut rendre le système invité un peu plus rapide. L’allocation dynamique permet d’agrandir la taille du fichier du disque virtuel au fur et à mesure que vous y mettez des données. De cette manière, si le disque virtuel est presque vide, le fichier n’occupe que très peu de place. Sélectionnez Dynamiquement alloué et cliquez Continuer.

Fig. 5 – Stockage sur disque dur physique
Fig. 5 – Stockage sur disque dur physique

Pour finir, on vous demande la taille du disque dur virtuel. La taille recommandée est de 10 Gio. Augmentez la taille à 64 Gio avec le curseur ou en tapant la valeur et cliquez Créer. La machine virtuelle est maintenant prête à l’emploi.

Fig. 6 – Emplacement du fichier et taille (du disque dur)
Fig. 6 – Emplacement du fichier et taille (du disque dur)

Avant de démarrer la machine, nous allons voir comment on peut modifier la configuration d’une machine existante. Pour cela, ouvrez le menu contextuel de la machine virtuelle et cliquez Configurations….

Fig. 7 – Menu contextuel de la machine virtuelle
Fig. 7 – Menu contextuel de la machine virtuelle

Pour commencer, nous allons voir la configuration des paramètres de la carte mère. Sur cette page, vous pouvez notamment modifier la taille de la mémoire principale et l’ordre d’amorçage pour le firmware BIOS. Les autres paramètres sont :

  • Activer les IO-APIC : Cette option permet d’activer ou de désactiver la virtualisation du contrôleur d’interruption programmable. Cette option devrait toujours être sélectionnée.

  • Activer EFI : Par défaut, le firmware de la machine virtuelle est de type BIOS. Cette option permet d’activer le firmware UEFI pour la machine virtuelle. Le support pour l’UEFI est minimal et incomplet. Lorsque l’option est sélectionnée, l’ordre d’amorçage BIOS est ignoré. Avec un firmware UEFI, l’ordre d’amorçage est toujours : disque optique — disque dur — réseau.

  • Horloge internet en UTC : Si cette option est sélectionnée, l’horloge interne de la machine virtuelle donne l’heure en UTC (temps universel coordonné) au lieu de l’heure locale. Cette option doit être sélectionnée pour les systèmes d’exploitation de la famille Unix (Linux inclus). Pour Windows, soit on désactive cette option, soit on modifie la base de registre pour indiquer que l’horloge est configurée en UTC.

Fig. 8 – Configuration de la carte mère
Fig. 8 – Configuration de la carte mère

La configuration du processeur permet de sélectionner le nombre de processeurs de la machine virtuelle. Comme pour la taille de la mémoire principale, le nombre de processeurs est limité par le nombre de processeurs (ou de cœurs) de la machine physique. Sur cette page, il est également possible de limiter les ressources allouées à la machine virtuelle. Cette option est particulièrement utile pour une machine virtuelle que l’on fait fonctionner en tâche de fond. Cela permet de garantir un minimum de ressource pour le système d’exploitation hôte.

Fig. 9 – Configuration du processeur
Fig. 9 – Configuration du processeur

La page de configuration de l’affichage permet de configurer la taille de la mémoire vidéo ainsi que l’accélération matérielle pour la 3D. Pour utiliser une interface utilisateur graphique avec la machine virtuelle, on pousse la taille de la mémoire vidéo au maximum et on active l’accélération 3D. L’accélération 2D ne peut être utilisée que si le système d’exploitation invité est Windows.

Fig. 10 – Configuration de l’affichage
Fig. 10 – Configuration de l’affichage

Enfin, la page de configuration du stockage permet de configurer les paramètres des contrôleurs et des disques. Nous ne nous atterderons pas sur ces paramètres, mais uniquement sur l’ajout et la suppression de disques durs. Pour ajouter un disque dur, ouvrez le menu contextuel du contrôleur de disque et cliquez Ajouter un disque dur.

Fig. 11 – Ajouter un disque dur
Fig. 11 – Ajouter un disque dur

VirtualBox vous présente ensuite une boîte de dialogue où vous pouvez choisir d’utiliser un disque dur virtuel existant ou d’en créer un nouveau. Dans le premier cas, on vous demande de sélectionner le fichier du disque dur virtuel. Dans le second cas, on vous présente une boîte de dialogue qui permet de définir la taille du disque virtuel et le type de fichier. En plus des trois formats dont nous avons déjà parlé, VirtualBox supporte quelques autres formats moins courants, dont les formats de QEMU, un émulateur que vous aurez peut-être l’occasion d’utiliser pour émuler des équipements réseau.

Créez le disque dur en cliquant sur le bouton Créer. Comme nous n’avons pas besoin de plusieurs disques durs pour l’instant, utilisez le menu contextuel du disque dur que vous venez de créer pour le supprimer.

Fig. 12 – Créer un nouveau disque dur
Fig. 12 – Créer un nouveau disque dur

Enfin, la dernière page de configuration qui va nous intéresser est celle de la configuration des paramètres de la carte réseau. Pour ce cours, nous aurons besoin d’avoir accès à l’internet depuis les systèmes d’exploitation invités, mais nous n’allons pas y installer de serveur. Pour cet usage, la configuration par défaut NAT est parfaitement adaptée. Assurez-vous que l’option NAT est sélectionnée et fermez la boîte de dialogue.

Fig. 13 – Configuration du réseau
Fig. 13 – Configuration du réseau

Vous pouvez maintenant démarrer la machine virtuelle. Le bouton Démarrer propose trois options :

  • Démarrage normal : la machine démarre dans une fenêtre et la machine s’arrête si la fenêtre est fermée.
  • Démarrage sans affichage : la machine démarre sans affichage et fonctionne en arrière-plan.
  • Démarrage détachable : la machine démarre normalement, mais on peut fermer l’affichage et laisser la machine fonctionner en arrière-plan.
Fig. 14 – Démarrer la machine virtuelle
Fig. 14 – Démarrer la machine virtuelle

Si c’est la première fois que vous démarrer une machine virtuelle, VirtualBox vous demande de sélectionner une image ISO pour l’installation. Ne sélectionnez rien et poursuivez le démarrage.

Fig. 15 – Premier démarrage
Fig. 15 – Premier démarrage

Comme il n’y a aucun système d’exploitation installé, le système vous indique qu’il ne peut pas démarrer.

Fig. 16 – Premier démarrage (no boot device)
Fig. 16 – Premier démarrage (no boot device)

Il n’y a donc rien d’autre à faire que d’éteindre la machine, ce que vous pouvez faire en fermant la fenêtre. Lorsque vous le faites, VirtualBox vous demande si vous voulez vraiment l’éteindre ou enregistrer son état. Cette option permet de sauvegarder l’état de la machine pour, par exemple, la déplacer et continuer le traitement sur un autre hôte. Dans notre cas, nous voulons bien sûr l’éteindre.

Fig. 17 – Eteindre la machine
Fig. 17 – Eteindre la machine

Pour insérer un disque optique, vous devez retourner dans la configuration de la machine et sélectionner la page de configuration du stockage. Sélectionnez ensuite le disque optique et cliquez sur la petite icône en forme de CD pour sélectionner le fichier : ubuntu-16.04.3-desktop-amd64.iso.

Fig. 18 – Insérer un disque optique virtuel (image ISO)
Fig. 18 – Insérer un disque optique virtuel (image ISO)

Lorsque l’image est chargée, vous pouvez fermer la fenêtre de configuration et démarrer une nouvelle fois la machine.

Fig. 19 – Démarrage de Ubuntu
Fig. 19 – Démarrage de Ubuntu

Si tout se passe bien, Ubuntu devrait démarrer et vous devriez voir le menu d’installation. À ce moment, vous avez un système d’exploitation Linux qui fonctionne dans votre machine virtuelle. Sans éteindre la machine, retourner une nouvelle fois les configurations de la machine.

Fig. 20 – Configuration de la machine démarrée
Fig. 20 – Configurer une machine démarrée

Vous devez remarquer que tous les paramètres sont grisés et vous n’avez donc pas la possibilité de les modifier. En effet, même s’il s’agit d’une machine virtuelle, comme pour une machine physique, vous devez l’éteindre avant d’intervenir sur sa configuration matérielle.

Fig. 21 – Dialogue de configuration désactivé
Fig. 21 – Dialogue de configuration désactivé (grisé)

Vous pouvez maintenant essayer Ubuntu sur cette machine virtuelle en cliquant Try Ubuntu.