آشنایی با مجازی سازی و سیستم های پردازش ابری

مجازی سازی و سیستم های پردازش ابری چیست؟

مقاله ای که در پیش رو دارید مطالبی عالی با موضوع مجازی سازی و سیستم های پردازش ابری است. البته موضوع اصلی این مقاله مجازی سازی سرور است. که با پیشرفت تکنولوژی و سیستم های موجود، vSphere به عنوان یکی از این تکنولوژی‌ها مورد بررسی قرار گرفته است. سیستم‌هایی که تحت مجازی سازی سرور هستند. به طور کلی به دو دسته  اصلی تقسیم می شوند: یکی بخش به اصطلاح فوق ناظر هست که روی سخت افزار قرار می گیرد. البته نکته‌ای که این‌جا باید بگم این است که درسیستم های جدید و فوق ناظر نوع 2 وظیفه مدیریت سیستم عامل ماشین میزبان را دارد.
و ماشین های مجازی روی آن اجرا می‌شوند. و از همه مهم‌تر مسئولیت تقسیم منابع و اشتراک گذاری آن‌ها را دارد. و دیگری قسمت مدیریت است.

که می‌توان به کمک آن سرورهای فیزیکی که اجرا شده و ماشین های موجود را به طور منظم و پیشرفته ای مدیریت کرد.
با کمی مطالعه میتوان فهمید که در حال حاظر در عرصه مجازی سازی سرور شرکت‌های بسیار بزرگی وارد شده‌اند.

درقسمت فوق ناظر شرکت مایکروسافت Hyper-v را معرفی کرد. شرکتی مثل Vmware که از پیشتازان مجازی سازی است، ESX و ESXi را ارئه داده است.
اوراکل هم Oracle VM Manager را ارائه کرده است. و در آخر Xen که یک فوق ناظر Open Source است. توسط سیتریکس ارائه شده است.
برای مطالعه و مقایسه کامل این دو فناوری کافیست مقاله تفاوت سیتریکس و هورایزن را بخوانید.

نکات مهم در رابطه با مجازی سازی و سیستم های پردازش ابری

نکته: Xen از اکثر توضیع های لینوکس ارائه می شود و به عنوان یک کامپوننت شناخته می شود. لازم به ذکر است توضیع Red Hat  لینوکس KVM راهم به عنوان ابزاری فوق ناظر تعریف کرده است. در این میان این شرکت‌ها ابزارهایی برای مدیریت این فوق نظرها ارائه می کنند. برای مثال اوراکل Oracle VM Manager را معرفی کرده است و یا ابزار vCenter server که برای مدیریت  Vsphare است.

در نوشته قبل کمی مقدمه راجب مجازی سازی داشتیم و مقدار کمی با آن آشنا شدیم. حال سعی داریم یک تعریف کلی از مجازی سازی داشته باشیم و هم‌چنین یک مدل مرجع و کامل از مجازی سازی و سیستم های پردازش ابری ارائه بدهیم. مجازی سازی روشی است که: برای دور نگه داشتن applications (کاربردها) و components (مولفه ها) زیرین آن‌ها از سخت افزاری که آن ها را مدیریت و اجرا می‌کند ارائه شده است. هم‌چنین این تکنولوژی یک نگاه و دید منطقی و مجازی ازمنابعی که در سیستم است ارائه می‌کند.

اهداف مجازی سازی

نکته: این دید مجازی امکان دارد با دید فیزیکی تفاوت داشته باشد. ببینیم مجازی سازی چه اهدافی را دنبال می‌کند.

• Performance (سطح کارایی بالا)
• Scalability (داشتن قابلیت توسعه‌پذیری)
• High Availability (ارائه دسترسی مستمر)
• Reliability (قابلیت اطمینان بالا)
• More manageable (مدیریت آسان‌تر)
• More security (امنیت بالاتر)

بیشتر مواقع با ارائه یک مدل کامل توانایی فهم یک مسئله و یا یک موضوع مثل موضوع مقاله ما فهم و درک آن راحت‌تر می‌شود. شکل معروفی که در زیر مشاهده می کنید یک مدل از مجازی سازی است.

لایه های مختلف مجازی سازی

در این شکل لایه‌های مختلف مجازی سازی دیده می شود. که هرکدام ازآن ها بخشی از یک سیستم کامپیوتری را مجازی سازی می‌کنند. در لایه اول مجازی سازی دستیابی یا access virtualization  راداریم. همانطور که قبلا اشاره‌ای کردیم. در این تکنولوژی داده‌ها و منابع ما وحتی پردازش آن‌ها در طرف سرور است.

اما کاربرد و استفاده از آن‌ها و ورودی و خروجی توسط کلاینت‌ها که می‌توانند زیروکلاینت, تین کلاینت باشند و کاربران اتفاق می افتد. به بیانی دیگر این تکنولوژی به کاربری که درطرفی دیگر است این اجازه را می دهد تا رابط کاربری که درسرور در حال اجرا است را ببیند. ورودی های ماوس وصفحه کلید و… را ار سمت کاربر دریافت کند.

نکته بسیار مهم و قابل توجه

Application درحال اجرا base linux باشد ولی کاربر سرویس گیرنده سیستم عامل ویندوزی داشته باشد. دراین حالت هیچ نیازی نیست دو سیستم شبیه به هم باشند.

این تکنولوژی نرم افزاربه عنوان سرویس یا  saas در مجازی سازی و سیستم های پردازش ابری است.

سابقه تکنولوژی پردازش ابری به سال های 1980 بر می گردد. درآن زمان مجازی سازی دسترسی, توسط سازندگان main frame  یعنی IBM  معرفی می شد.
در این زمینه شرکت های بسیاری وجود دارد که مهم‌ترین آن ها سیتریکس (Citrix), مایکروسافت, شرکت هایی مثل HP ,IBM ,ORACLE  و دیگر پشتیبانان یونیکس, مثل Red Hat هستند.

سیتریکس یکی از شرکت های پیشرو در زمینه مجازی سازی دسترسی است. که محصولات اولیه این شرکت main frame نامیده می شد.

اجازه می‌داد کلاینت‌ها و کاربران با سیستم های متفاوت به applicationهای ویندوزی یا سولاریس (یونیکس) که در سرور اجرا می‌شد دسترسی داشته باشند.
بعدها با تغییر نام main frame این سیستم‌ها امروزXenAPP  شناخته می‌شوند.

شرکت مایکروسافت نیز سرویس مجازی سازی دستیابی را با افزودن یک سری ابزار در ویندوز 95 و سرور NT شروع کرد.
تکنولوژی مایکروسافت, Microsoft Terminal Service  نام دارد. X-windows هم که در دانشگاه MIT به عنوان بخشی از یونیکس استاندارد شد.

محصول همکاری چند شرکت بزرگ حامی یونیکس از جمله:HP , IBM  وچند شرکت بزرگ دیگر بود. که این ابزار به عنوان ابزاری مهم برای مجازی سازی دسترسی از سال 1980 به بعد می‌باشد. از زمانی که x-windows به طور تجاری شروع به عرضه شدن در بازار کرد. توضیع های لینوکس هم استارت سازگاری و ارائه آن به عنوان مولفه های خود به طوری که تمام سرویس های X-windows درلینوکس هم پشتیبانی شوند را زدند.

Application virtualization

Application virtualization یا مجازی سازی برنامه به عنوان لایه دوم از مدل مجازی سازی تکنولوژی نرم افزاری که به application ها اجازه می دهد. بر روی انواع سیستم عامل ها حتی روی platform سخت افزاری متفاوت عمل کنند. موارد پیشرفته تر این فناوری قابلیت این را دارد که درصورتی که یک برنامه از کار افتاد یا به اصلاح “fail “شد. آن برنامه دوباره اجرا شده و یا نسخه ای instance یا جایگزین داشته باشد. مجازی سازی و سیستم های پردازش ابری دو نوع حالت است یکی server side (سمت سرور) و دیگریside client (سمت کاربر) است.

مجازی سازی کاربرد سمت کاربر یک محیط محافظت شده به وجود می آورد که اجازه می دهد. برنامه بتواند از دیگر برنامه های در حال اجرادر محیط و حتی در سیستم عامل ایزوله و جدا شود.
بدین صورت که اکثر نرم افزارهایی که قبلا توانایی اجرا در کنار یکدیگر و بر روی یک سیستم عامل را نداشتند. از این به بعد بتوانند در کنار یکدیگر استفاده شوند.
و هم چنین بسیاری از نرم افزارهایی که  برای اجرا در نسخه های قدیمی تر سیستم عامل طراحی و نوشته شده بودند. اکنون می توانند بر روی نسخه های جدیدتر سیستم عامل اجرا شوند.
در حالت مجازی سازی سمت سرور علاوه بر داشتن مزایای سمت کاربرمی‌توان از آن برای اجرای چند نمونه از یک نرم افزار برای دسترسی و ارائه به چندین کاربر بهره مند شد.

مثلا مي توانیم به طور همزمان برروي يك سرور 10نمونه از Microsoft office  را اجرا كرده و از طريق ترمينال به 10كاربر سرويس داد.
سیتریکس که در همه زمینه های مجازی سازی کار می کند. در این زمینه هم با محصول Xen app خود که مجازی سازی کاربرد سمت کاربر است فعالیت دارد.

سومین لایه از مد مجازی سازی Process Virtualization یا مجازی سازی پردازش است.

که تکنولوژی مجازی سازی و سیستم های پردازش ابری نامیده می شود. این تکنولوژی که از نوع نرم افزار و سخت افزار است.
این امکان را می‌دهد تا کانفیگ ها و پیکر بندی سخت افزار فیزیکی از دید سرویس های سیستم عامل و کاربرد مخفی بماند.
به طور عادی تر امکان این را دارد تا چند سیستم عامل بتوانند یک سیستم دیده شوند. و یا برعکس یک سیستم بتواند از دید خارجی چندین سیستم دیده شود.

از مزایای این سیستم میتوان به Reliability (قابلیت اعتماد), High Availability (دسترس پذیری بالا) دست یابی به سرعت بیشتر در پردازش و همچنین ایجاد محیط های متفاوت بر روی  یک سیستم فیزیکی تنها اشاره کرد.
در لایه چهارمجازی سازی شبکه یا Network Virtualization”  “را داریم.

تکنولوژی نرم افزاری و سخت افزاری که این امکان را دارد. تا طوری شبکه را مجازی کرد. که با واقعیت و دید فیزیکی متفاوت باشد.
مثلا به یک کامپیوتر شخصی این اجازه را بدهد. تا تنها سیستم هایی را ببیند که به او اجازه داده شده است.
یا مثلا کاری کرد تا چندین لینک داخل شبکه یک لینک دیده شوند و مزیت این کار بالا بردن کارایی و افزایش اطمینان در شبکه است.

مجازی سازی و سیستم های پردازش ابری  این امکان را می دهد. تا بتوانیم یک دیدکاملا ساختگی و مصنوعی از شبکه ایجاد کنیم.
اگر به عبارت دیگری این موضوع رابیان کنیم باید گفت شبکه فیزیکی که در اختیار داریم را از دیدکامپیوتر و سرورها مخفی می کنیم.

تقریبا تمام مواردی که تحت عنوان مجازی سازی شبکه شناخته می شوند. همان سرویس ها وامکانات رایج شبکه مثل NAT,V-LAN, یا همان LAN  مجازی ویا Access Lists هستند.
مسیریاب ها , سوئیچ های سه لایه نامیده می شوند.

و بسیاری دیگر از تکنولوژی های شبکه از این دست هستند. این نوع مجازی سازی هم ازجمله مزایایی که دارد این است.
که به بالا بردن کارایی شبکه, بهبود قابلیت دسترسی وافزایش امنیت شبکه کمک می کند.

Storage Virtualization(مجازی سازی سیستم های ذخیره سازی داده)

این تکنولوژی نرم افزاری و سخت افزاری در لایه پنجم است. که باعث می شود یک سری سرویس ها از قبیل جزئیات ذخیره سازی از قبیل محل ذخیره و تکنولوژی به کاررفته در سیستم ذخیره سازی داده از Application  ها مخفی بماند.
با استفاده از این فناوری تعداد زیادی سیستم می توانند یک واحد ذخیره ساز را بین خود به اشتراک قرار دهند. بدون اینکه هریک از این سیستم ها اطلاعاتی از دیگران داشته باشند.

این نوع مجازی سازی اغلب توسط سرورهای مجازی سازی پشتیبانی می شود. فایل هایی که در حال پردازش سرور و کاربران است.
در یک جایی ذخیره می شود و نیاز نیست بدانند این فایل ها در کجا ذخیره می شود. یا این که نیاز نیست بدانند چه نوعی از ذخیره سازها این کار را می کنند.

از جمله توابعی که  سیستم مجازی سازی و سیستم های پردازش ابری ارائه می کند:

• Distributed  (ایجاد سیستم فایل توضیع شده)

سیستم های ذخیره سازی که در راه دور قرار دارندطوری طراحی می شوند. که از دید کاربر به نطر برسد مستقیما با کامپیوتر وصل است.

• ساخت و طراحی درایوهایی با اندازه دلخواه

در این طراحی امکان اتصال چندین ابزار ذخیره ساز است. که طوری به نظربرسدکه از دید خارجی یک ابزار دخیره ساز است.

• ساخت ارایه هایی از ابزار ذخیره سازی

داده ها واطلاعات می توانند بر روی چندین سیستم ذخیره ساز به صورت یکسان توضیع شوند. تا کارایی سیستم افزایش یابد
مجازی سازی ذخیره سازی این امکان را فراهم می کند. تا همه سیستم عامل ها فقط یک واحد ذخیره سازی و فایل های ان را بین خود share کنند.

معرفی مجموعه VMware vSphere

این مجموعه تکنولوژی مجازی سازی شرکت VMvare است.
که کاملترین ابزار برای راه اندازی سیستم مجازی سازی سرور با پشتیبانی از انواع سیستم عامل های مهمان و هم‌چنین پشتیبانی از انواع تكنولوژي‌های پردازشی و ذخيره سازی می‌باشد.
vSphere از اجزای متفاوتی ساخته شده که هر کدام برای کاربرد های خاص است. این مجموعه از مولفه های زیر تشکیل شده است.

1. VMware ESXi
2. VMware vCenter Server
3. VSphere Update Manager
4. VMware vSphere Client and vSphere Web
5. Client VMware vShield Zones
6. VMware vCenter Orchestrator
7. vSphere Virtual Symmetric Multi-Processing
8. vSphere vMotion and Storage vMotion
9. vSphere Distributed Resource Scheduler
10. vSphere Storage DRS
11. Storage I/O Control and Network I/O Control
12. Profile-Driven Storage
13. vSphere High Availability
14. vSphere Fault Tolerance
15. vSphere Storage APIs for Data Protection and VMware Data Recovery

البته این مجموعه تمام اجزای تکنولوژی مجازی سازی VMvare نیست. بلکه مقدارزیادی ازابزارهای این شرکت در زمینه مجازی سازی و پردازش ابری ارائه شده اند. که به طور جدا گانه فروخته می شوند.

برخی از این ابزار ها عبارت است از

• VMware vCloud Director
• VMware vCloud Request Manager
• VMware vCenter AppSpeed
• VMware vCenterSite Recovery Manager

امیدوارم بهره کافی را از مطالعه مقاله مجازی سازی و سیستم های پردازش ابری برده باشید.
برای مطالعه مقالات دیگر در حوزه شبکه, مجازی سازی تین کلاینت، زیرو کلاینت و کامیپیوتر مقالات ما را از بخش آموزش مطالعه کنید.

دانلود پی دی اف مجازی سازی و سیستم های پردازش ابری