مجازی سازی سیستم عامل (OS) استفاده از نرم افزاری است که به یک قطعه سخت‌افزار اجازه می دهد چندین تصویر (image) سیستم عامل را همزمان اجرا کند. این فناوری ده ها سال پیش شروع به کار کرده و به مدیران این امکان را می دهد که از اتلاف توان پردازشی گران‌قیمت جلوگیری کنند.

مجازی سازی (virtualization) چگونه کار می‌کند؟

مجازی سازی یک تکنولوژی را توصیف می‌کند به منظور ساده‌تر شدن روند کار، یک برنامه کاربردی، سیستم عامل مهمان (guest OS) یا ذخیره داده‌ها از سخت‌افزار یا نرم‌افزار اصلی موجود جدا می‌شود. کاربرد اصلی تکنولوژی virtualization، مجازی سازی سرور است که از یک لایه نرم افزاری به نام هایپروایزر (hypervisor) برای شبیه سازی سخت‌افزار اصلی استفاده می‌کند. این لایه معمولاً شامل حافظه CPU، ورودی/خروجی (I/O) و ترافیک شبکه است. هایپروایزر (hypervisor) منابع فیزیکی را به کار می‌گیرد و آن‌ها را از هم جدا می‌کند تا در محیط مجازی از آن‌ها استفاده شود. آن‌ها قادر به قرار گرفتن بالای سیستم عامل هستند یا می‌توانند مستقیماً روی سخت‌افزار نصب شوند. بیشتر سازمان‌ها به این روش سیستم‌های خود را مجازی می‌کنند.

Hypervisor Xen یک برنامه نرم افزاری منبع باز است که وظیفه مدیریت تعاملات سطح پایینی را که بین ماشین‌های مجازی (VMs) و سخت‌افزار فیزیکی رخ می‌دهد، بر عهده دارد. به عبارت دیگر Hypervisor Xen امکان ایجاد، اجرا و مدیریت همزمان ماشین‌های مجازی مختلف را در یک محیط فیزیکی فراهم می‌کند.

با کمک هایپروایزر (hypervisor)، سیستم عامل مهمان (guest OS) که به طور عادی با سخت‌افزار واقعی در تعامل است، اکنون این کار را با شبیه سازی نرم افزاری از آن سخت‌افزار انجام می‌دهد.

با اینکه که عملکرد این سیستم مجازی برابر با عملکرد سیستم عامل در حال اجرا بر روی سخت‌افزار واقعی نیست، مفهوم مجازی سازی همچنان به کار می‌رود زیرا اکثر سیستم عامل ها و برنامه های کاربردی مهمان نیازی به استفاده کامل از سخت‌افزار اصلی ندارند. این کار با از بین بردن وابستگی به یک بستر سخت افزاری خاص، قابلیت انعطاف پذیری و کنترل بیشتری را فراهم می‌کند. در حالی که مجازی سازی در ابتدا برای سرورها به کار می‌رفت، اکنون به برنامه‌های کاربردی، شبکه‌ها، داده‌ها و دسک تاپ نیز گسترش یافته است.

فرآیند مجازی سازی (virtualization) شامل مراحل زیر است:

1- هایپروایزرها (hypervisorها) منابع فیزیکی را از محیط فیزیکی خود جدا می کند.
2- منابع از محیط فیزیکی گرفته می‌شوند و در صورت لزوم به محیط‌های مجازی مختلف تقسیم می‌شوند.
3- کاربران با محیط مجازی کار می‌کنند و محاسبات در آنجا انجام می‌شود.
4- پس از اجرای محیط مجازی، کاربر یا برنامه می‌تواند فرمانی ارسال کند که نیاز به منابع اضافی از محیط فیزیکی دارد. در پاسخ، هایپروایزر (hypervisor) پیام را به سیستم فیزیکی منتقل می‌کند و تغییرات را ذخیره می کند.

از محیط مجازی اغلب به عنوان یک میهمان یا ماشین مجازی (virtual machine) یاد می‌شود. VM مانند یک فایل داده واحد عمل می‌کند که می‌تواند از یک رایانه به رایانه دیگر منتقل شود و در هر دو باز شود. انتظار می‌رود که در هر رایانه به یک روش اجرا شود.

انواع مجازی سازی

اگر تا به حال هارد دیسک خود را به پارتیشن‌های مختلف تقسیم کرده اید، شاید کمی درباره مجازی سازی بدانید. یک پارتیشن درواقع تقسیم منطقی یک هارد دیسک برای ایجاد دو هارد جداگانه است.

شش حوزه فناوری اطلاعات وجود دارد که مجازی سازی (virtualization) در آن در حال پیشرفت است.

 شبکه (Network virtualization)

مجازی سازی شبکه روشی است برای ترکیب منابع موجود در یک شبکه از طریق تقسیم پهنای باند موجود در کانال ها که هر یک از دیگری مستقل است و می‌تواند به صورت بی‌درنگ به یک سرور یا دستگاه خاص اختصاص یابد. این مجازی سازی پیچیدگی شبکه را با تقسیم‌بندی آن به بخش‌های قابل کنترل ساده‌تر می‌کند. درست مانند هارد دیسک پارتیشن‌بندی شما که مدیریت فایل‌ها را آسان‌تر می‌کند.

 ذخیره‌سازی (Storage virtualization)

Storage virtualization عبارت است از یکپارچه‌سازی ذخیره‌سازی فیزیکی چندین دستگاه storage شبکه به طوری که آنچه به نظر می‌رسد یک دستگاه ذخیره‌سازی واحد است که از یک کنسول مرکزی مدیریت می‌شود. مجاز سازی storage معمولاً برای شبکه‌های خیره سازی (storage area network یا SAN) استفاده می‌شود.

 سرور (Server virtualization)

مجازی سازی سرور یک تکنیک مجازی سازی است که شامل تقسیم یک سرور فیزیکی به تعدادی سرورهای کوچک و مجازی با کمک نرم‌افزار مجازی سازی می‌شود. در مجازی سازی سرور، هر سرور مجازی همزمان چندین سیستم عامل را اجرا می‌کند. در واقع هدف این است هنگام افزایش اشتراک منابع و گسترش ظرفیت، کاربر نیاز به فهم و مدیریت جزئیات پیچیده منابع سرور نداشته باشد.

لایه نرم افزاری که این قابلیت را ایجاد می‌کند hypervisor است. رایج ترین hypervisor یعنی Type 1 به گونه ای طراحی شده است که مستقیم بر روی فلز می‌نشیند و امکان مجازی سازی پلتفرم سخت افزاری را برای استفاده توسط ماشین‌های مجازی فراهم کند. KVM virtualization یک هایپروایزر مجازی سازی مبتنی بر هسته لینوکس است که مزایای مجازی سازی Type1 را مشابه سایر هایپروایزرها ارائه می‌دهد. یک هایپروایزر Type2 به یک سیستم عامل میزبان احتیاج دارد و بیشتر در آزمایشگاه و برای آزمایش مورد استفاده قرار می‌گیرد.

 داده‌ها (Data virtualization)

مجازی سازی داده ها رویکردی برای مدیریت داده‌ها است که به یک برنامه اجازه می‌دهد داده‌ها را بدون نیاز به جزئیات فنی درباره آن‌ها، مانند نحوه قالب بندی در منبع یا مکانی که از لحاظ فیزیکی در آن قرار دارند، بازیابی و مدیریت کند.

 دسکتاپ (Desktop virtualization)
مجازی سازی دسکتاپ یک فناوری مجازی سازی است که برنامه های رایانه شخصی فرد را از دسک تاپ جدا می کند. دسکتاپ‌های مجازی معمولاً به جای هارد دیسک رایانه شخصی روی یک سرور مرکزی از راه دور میزبانی می‌شوند.

 برنامه (Application virtualization)

مجازی سازی برنامه لایه برنامه را از سیستم عامل جدا می‌کند. به این ترتیب برنامه می‌تواند به شکلی محصور شده اجرا شود، بدون اینکه به سیستم عامل زیر آن وابسته باشد.

ادامه دارد…

مزایا

مزایای استفاده از یک محیط مجازی شامل موارد زیر است:

• هزینه‌های پایین‌تر: مجازی سازی میزان سرورهای سخت افزاری لازم در یک شرکت و مرکز داده (دیتاسنتر) را کاهش می‌دهد و هزینه کلی تعمیر و نگهداری و خرید تعداد زیادی سخت‌افزار را کاهش می‌دهد.

• بازیابی فاجعه آسان‌تر: بازیابی فاجعه در یک محیط مجازی بسیار ساده است. تصاویر لحظه‌ای منظم، داده های به روز را ارائه می‌دهند و به ماشین‌‌های مجازی این امکان را می‌دهد که به راحتی backup گیری و بازیابی ‌شوند. حتی در مواقع اضطراری، یک ماشین مجازی می‌تواند طی چند دقیقه به یک مکان جدید منتقل شود.

• تست کردن آسان‌تر: تست کردن در یک محیط مجازی پیچیدگی کمتری دارد. حتی اگر اشتباه بزرگی صورت گیرد، لازم نیست آزمون متوقف شود و به ابتدا برگردد. در این حالت می‌تواند به تصویر قبلی برگشته و آزمون را از آنجا مجدداً ادامه دهد.

• پشتیبان‌گیری سریع‌تر: نسخه پشتیبان (backup) می‌تواند هم از نسخه مجازی گرفته شود هم از ماشین مجازی. تصاویر لحظه‌ای خودکار در طول روز گرفته می‌شوند تا اطمینان حاصل شود که تمام داده‌ها به روز هستند. علاوه بر این، ماشین‌های مجازی می‌توانند به راحتی بین یکدیگر جابه‌جا شده و مجدداً و با کارآیی بیشتر به کار گرفته شوند.

• بهبود بهره‌وری: منابع فیزیکی کمتر منجر به صرف زمان کمتری برای مدیریت و تعمیر و نگهداری سرورها می‌شوند. کارهایی که ممکن است روزها یا هفته‌ها در یک محیط فیزیکی به طول انجامد، با مجازی سازی در عرض چند دقیقه انجام می‌شود. این امر به اعضای کارکنان این امکان را می دهد تا بیشتر وقت خود را صرف کارهای مؤثرتر، مانند افزایش درآمد و پرورش ابتکارات مربوط به کسب و کار خود کنند.

مجازی سازی فوایدی را در اختیار شرکت‌ها قرار می‌دهد که می‌توانند بازده خود را به حداکثر برسانند. مزایای دیگر برای کسب و کارها و مراکز داده عبارتند از:

• سرورهای با قابلیت تمرکز بالا: مجازی سازی یک روش مقرون به صرفه برای جدا کردن ایمیل، دیتابیس و وب سرورها ایجاد می‌کند و باعث ایجاد یک سیستم جامع و قابل اعتماد می‌شود.

• به‌کارگیری و پیاده‌سازی سریع: هنگام خراب شدن سرور فیزیکی، سرور پشتیبان ممکن است همیشه آماده یا به روز نباشد. همچنین ممکن است یک تصویر (image) یا کلون از سرور موجود نباشد. در این صورت فرآیند به‌کارگیری مجدد می‌تواند وقت‌گیر و خسته کننده باشد. اما اگر مرکز داده (دیتاسنتر) مجازی سازی شود، این روند سریع و نسبتاً ساده انجام می‌شود. ابزارهای پشتیبان گیری مجازی، مانند Veeam، برای تسریع روند کار و انجام آن در چند دقیقه در دسترس هستند.

• کاهش گرما و بهبود صرفه‌جویی در مصرف انرژی: شرکت‌هایی که از سرورهای سخت افزاری زیادی استفاده می‌کنند، خطر گرمای بیش از حد برای منابع فیزیکی آن‌ها وجود دارد. بهترین راه برای جلوگیری از بروز این امر، کاهش تعداد سرورهای مورد استفاده برای مدیریت داده و بهترین راه برای انجام این کار مجازی سازی (virtualization) است.

• سازگاری بیشتر با محیط زیست: شرکت‌ها و مراکز داده‌ای که از سخت افزارهای زیادی استفاده می کنند، آلودگی‌های کربنی زیادی تولید می‌کنند. آنها باید مسئولیت این آلودگی‌های ایجاد شده را به عهده بگیرند. مجازی سازی می تواند با کاهش قابل توجه نیاز به سرمایش و مصرف برق، به کاهش این اثرات و در نتیجه به تمیز کردن هوا و اتمسفر کمک کند. در نتیجه شرکت‌ها و مراکز داده‌ای که مجازی سازی انجام می‌دهند باعث بهبود اعتبار خود می‌شوند و روابط خود را با مشتریان ارتقا می‌بخشند.

• انتقال راحت‌تر به ابر (cloud): مجازی سازی شرکت‌ها را به تجربه یک محیط کاملاً مبتنی بر ابر (cloud) نزدیک‌تر می‌کند. حتی ممکن است ماشین‌های مجازی برای ایجاد یک زیرساخت مبتنی بر ابر در مراکز داده به کار گرفته شوند.

• عدم وابستگی به فروشنده: مجازی سازی سخت‌افزار و نرم‌افزار به این معنی است که یک شرکت وابستگی به یک فروشنده برای این منابع فیزیکی ندارد.

محدودیت‌ها

قبل از تبدیل شدن به یک محیط مجازی، مهم است که هزینه‌های پیش رو را در نظر بگیرید. سرمایه گذاری برای نرم‌افزار مجازی سازی و همچنین سخت افزاری که برای انجام آن مورد نیاز است، می‌تواند پرهزینه باشد. اگر زیرساخت‌های موجود بیش از پنج سال قدمت داشته باشد، باید بودجه برای بازرسازی اولیه در نظر گرفته شود. خوشبختانه بسیاری از کسب و کارها این ظرفیت را دارند که بدون نیاز به هزینه زیاد مجازی سازی را انجام دهند. علاوه بر این، هزینه‌ها را می‌توان از طریق همکاری با یک ارائه دهنده خدمات مدیریت شده که گزینه‌های لیزینگ یا خرید ماهانه را ارائه می‌دهد، جبران کرد.

بخوانید: شناخت و سرمایه‌گذاری بر روی مزایای دیجیتالی شدن (Digitalization) توسط R&M